Экспериментальные исследования реверсивных процессов переноса в регенеративном тепло-массообменном аппарате тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ
|
Мезенцев, Иван Владимирович
АВТОР
|
||||
|
кандидата технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Новосибирск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.14
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
□03057982
Мезенцев Иван Владимирович
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕВЕРСИВНЫХ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕНОСА В РЕГЕНЕРАТИВНОМ ТЕПЛО-МАССООБМЕННОМ АППАРАТЕ
01 04 14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Новосибирск - 2007
003057982
Работа выполнена в Институте теплофизики им С С Кутателадзе Сибирского отделения РАН
Научный руководитель доктор технических наук, профессор
Мухин Валентин Александрович
Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор
Бурдуков Анатолий Петрович
доктор технических наук, доцент Дьяченко Юрий Васильевич
Ведущая организация Новосибирский государственный
архитектурно-строительный университет
Защита диссертации состоится «18» мая 2007 года в 10-00 ч на заседании диссертационного совета Д 212 173 02 при Новосибирском государственном техническом университете по адресу 630092, г Новосибирск, пр К Маркса, 20
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета
Автореферат разослан « » апреля 2007 г
Ученый секретарь диссертационного совета к т н , доцент
к
ЮИ Шаров
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В настоящее время проблема энергосбережения в России приобретает первостепенное значение Это связано с увеличением роста цен на энергоносители, стоимость которых приближается к среднемировому уровню цен В условиях холодного климата Западной Сибири проблема энергосбережения является весьма актуальной
Значительная часть территории России и практически вся Сибирь находится в зоне холодного климата, что требует значительных затрат на отопление жилых и производственных помещений Одна часть этих затрат связана с тепловыми потерями через наружные ограждения (стены и окна), а другая обусловлена расходом энергии на нагрев наружного воздуха в системе вентиляции
Значительное снижение тепловых потерь через наружные ограждения обеспечивается использованием новых конструкций современных жилых, офисных и др зданий, новых технологий энергосбережения (герметичные окна, теплоизоляционные стены и т д) Правительством России была принята программа в области энергосбережения Теперь нормативные значения термических сопротивлений наружных ограждений жилых и производственных помещений увеличены, в то время как нормативные значения количества воздуха, необходимого для вентиляции, остались прежними
Введение новых нормативных значений термических сопротивлений привело к резкому увеличению в общем энергобалансе доли теплоты, необходимой для подогрева воздуха, поступающего в помещение Если при прежних нормах эта доля составляла около 30%, то при новых - более 50% Таким образом, возникла ситуация, когда половина всей тепловой энергии, поступающей для отопления жилых помещений, удаляется с отработанным вентиляционным воздухом В производственных помещениях с усиленной вентиляцией ситуация еще хуже Все это делает крайне актуальной задачу существенного снижения энергозатрат на нагрев приточного воздуха в системе принудительной вентиляции
Одним из наиболее перспективных решений проблемы с точки зрения энергосбережения является использование технологии утилизации теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного Для утилизации теплоты воздушных потоков могут применяться различные конструкции теплообменников пластинчатые и роторные, теплообменники на основе тепловых труб и утилизаторы, использующие промежуточный теплоноситель При выборе теплообменника для утилизации теплоты вентиляционных выбросов необходимо принимать во внимание особенности их эксплуатации Конструкция теплообменника должна обеспечивать эффективную передачу теплоты от вытяжного потока к приточному, сводить к минимуму перетекание вытяж-
ного воздуха в приточную систему, обеспечивать вывод из теплообменника влаги, сконденсированной из потока удаляемого воздуха, быть простой для разборки и очистки теплообменной поверхности от загрязнений и пыли И самое главное требование для холодного климата России заключается в том, что теплообменники должны обладать высокой надежностью в условиях отрицательных температур наружного воздуха, когда существует опасность их обмерзания и выхода из строя Полностью адаптированные к эксплуатации в таких жестких климатических условиях конструкции теплоутилизато-ров практически отсутствуют Это обстоятельство, а также высокая стоимость теплоутилизаторов обусловили то, что массового применения в условиях холодного климата они не получили
В работе предложена принципиально новая конструкция регенеративного тепло-массообменного устройства для систем вентиляции, в лабораторных и натурных условиях проведены экспериментальные исследования процессов тепло- и влагообмена в элементах данного устройства
Работа выполнена в рамках программы "Энергосбережение СО РАН" и при частичной финансовой поддержке Молодежной программы фонда "Глобальная Энергия" (грант МГ-2005/04/3) и проекта РФФИ (грант 06-0800982)
Цель и задачи диссертации. Целью настоящей диссертации является экспериментальное исследование тепло- и влагопереноса при реверсивных процессах в регенеративном тепло- массообменном аппарате Для достижения поставленной цели необходимо решить круг следующих основных задач определить конструктивный облик энергосберегающего тепло-массообменного устройства для утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции бытовых и офисных помещений при работе в области низких отрицательных температур, которое не должно уступать по своей эффективности теплоутилизации существующим конструкциям и должно устранять известные недостатки (обледенение теплообменных поверхностей, поддержание комфортной влажности), подобрать и модифицировать математическую модель для описания процессов теплообмена, протекающих в реверсивных режимах, провести экспериментальные исследования нестационарного процесса тепло- и влагообмена как на лабораторных установках, так и на опытно-промышленном образце в натурных условиях, на основе исследований установить влияние основных параметров (теплофизических, конструкционных и др) на тепло- и влагообменные процессы, протекающие в энергосберегающем реверсивном устройстве
Направления исследований. В рамках данной работы исследования проводили по трем основным направлениям а) экспериментальное исследование нестационарного процесса распространения тепловых волн в неподвижном слое теплоаккумулирующей среды, б) экспериментальное исследо-
вание нестационарного процесса распространения и взаимодействия тепловых и концентрационных волн в неподвижном слое адсорбента воды, в) экспериментальное исследование нестационарного процесса распространения и взаимодействия тепловых и концентрационных волн в неподвижном слое адсорбента и теплоаккумулирующей среды при реверсивном переключении потока влажного воздуха
Научная новизна работы заключается в следующем
1 Впервые предложено в регенеративных устройствах для систем вентиляции использовать раздельные слои адсорбента и теплоаккумулирующей среды, что позволяет существенно улучшить условия работы этих аппаратов и избежать обледенения теплообменных поверхностей
2 Впервые экспериментально изучены процессы тепло- и влагообмена в слоях адсорбента и теплоаккумулирующей среды в циклических режимах движения влажного воздуха Получены значения коэффициентов, характеризующих возврат влаги и теплоты
3 Установлены времена между моментами переключения направления движения воздуха в зависимости от относительного изменения температур, расхода воздуха, количества, свойств адсорбента и теплоаккумулирующей среды Получены обобщающие зависимости для расчета времени между переключениями направления движения воздуха
4 Впервые численными методами исследованы реверсивные режимы фильтрации воздуха через неподвижный слой теплоаккумулирующей среды Расчетная модель учитывает, что внешнее термическое сопротивление на границе зерна является основным Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными
На защиту выносятся основные научные положения и результаты проведенных исследований
Научная и практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы при расчете любых тепло-массобменных устройств, работающих в реверсивных режимах Модифицированная математическая модель позволяет моделировать реверсивный процесс теплообмена Результаты расчета по этой модели были использованы при создании опытно-промышленного образца регенеративного теплообменника (Вентирег) для утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции Результаты, полученные в ходе проведения исследований нестационарного процесса распространения и взаимодействия тепловых и концентрационных волн в неподвижном слое адсорбента и теплоаккумулирующей среды при циклическом переключении потока влажного воздуха, показали возможность создания эффективного энергосберегающего регенеративного устройства
Спроектированный и изготовленный опытно-промышленный образец (демонстрационная зона СО РАН) может быть использован в качестве прототипа при проектировании промышленного оборудования
Достоверность полученных экспериментальных данных подтверждается хорошим соответствием результатов, полученных на различных установках в сопоставимых режимах работы, качественным и количественным совпадением результатов численного моделирования и опытных данных
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждались на 5th International Conference on Sustainable Energy Technologies (Italy, 2006), 11th Workshop on Transport Phenomena in Two-phase Flow (Bulgaria, 2006), Всероссийской конференции по топливным элементам (Екатеринбург, 2006), научно-технической конференции НГАСУ (Новосибирск, 2006), XXVIII Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2004, 2005), Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика экология, надежность, безопасность" (Томск, 2002, 2004), Российской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск, 2000, 2002)
Публикации Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 13 печатных работах Из них 1 научная статья в рецензируемом журнале, входящем в перечень, рекомендованный ВАК, 3 научные статьи в рецензируемых журналах, 7 публикаций в материалах всероссийских и международных конференций, 2 патента
Личный вклад автора состоит в непосредственном участии в проектировании, изготовлении и наладке экспериментальных установок, разработке методик проведения экспериментов, обработке и анализе полученных результатов, написании статей и представлении докладов Автором лично выполнены экспериментальные исследования нестационарного теплообмена на различных засыпках, влагообмена в слоях адсорбента и совмещенного тепло- и влагообмена, проведены обработка и анализ полученных экспериментальных данных
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения Общий объем диссертационной работы составляет 127 страниц, включая 53 рисунка, 15 таблиц Список используемых источников включает 120 наименований
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснованы актуальность, необходимость и новизна проведенных исследований, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, приводится их научная и практическая ценность, дано краткое содержание работы по главам
В первой главе приведен краткий обзор существующих конструкций теплообменников для утилизации теплоты вентиляционных выбросов
Для утилизации теплоты воздушных потоков могут применяться различные конструкции теплообменников пластинчатые, роторные теплообменники, теплообменники на основе тепловых труб, утилизаторы с промежуточным теплоносителем Каждый из теплообменников характеризуется определенными преимуществами и недостатками Следует отметить, что при выборе теплообменника необходимо принимать во внимание особенности его эксплуатации От режима эксплуатации зависит правильная работа теплоутилизатора, а именно эффективность передачи теплоты от вытяжного потока к приточному, минимальное перетекание вытяжного воздуха в приточную систему, обеспечение вывода из теплообменника влаги (сконденсированной из потока удаляемого воздуха) и др Полностью адаптированных к эксплуатации в условиях Сибири и северных районов России (когда существует опасность обмерзания теплообменника и выхода его из строя) конструкций теплоутилизаторов практически не существует
В конце главы делается вывод о возможности разработки новой конструкции аппарата, который был бы лишен главного недостатка предыдущих конструкций (обледенение теплообменных поверхностей) и не уступал бы им по эффективности теплоутилизации В качестве такого аппарата предлагается использовать принципиально новое регенеративное тепло-массообменное устройство, в котором перед теплоаккумулирующей насадкой, выполняющей функцию регенерации теплоты, размещают слой адсорбента, который решает задачу регулирования влажности воздушных потоков
Принцип работы данного тепло-массообменного устройства следующий Воздух из помещения вначале проходит через слой адсорбента, в котором поглощается содержащаяся в нем влага, так что влажность на выходе становится ниже предела конденсации при температуре улицы Далее воздух поступает в теплоаккумулирующую среду, где его температура понижается практически до температуры наружного воздуха, после чего он выбрасывается в атмосферу После прогрева насадки направление движения воздуха меняется на обратное Наружный воздух сначала нагревается в тепло-аккумулирующей насадке, а затем насыщается влагой в слое адсорбента до влажности, близкой к исходной влажности помещения Отличительной особенностью такого аппарата является наличие адсорбента, который используется как буфер влаги Такие аппараты, в которых помещены разделенные слои теплоаккумулирующей среды и адсорбента, не известны и ранее не исследовались В заключении главы ставится цель и формулируются задачи дальнейших исследований
Во второй главе представлены теоретические и экспериментальные исследования нестационарного теплообмена и влагообмена в зернистых средах
Тепло- и влагообмен между газом и зернистым слоем имеет большое значение в таких процессах, как регенерация теплоты, нагревание материала в шахтных и доменных печах, сушка в слое, в некоторых процессах гетерогенного катализа, адсорбции и др Изучению процесса нестационарного теплообмена в зернистом слое в условиях стационарного фильтрационного потока посвящено достаточно много работ (Schuman, 1929, Anzehus, 1931, Рубинштейн, 1972, Китаев, 1970, Ромм, 1972, Буевич, 1976, Серов, 1967, Аэ-ров, 1968, Богоявленский, 1978 и др ), в которых различные модели пористой среды использовали для анализа случая полного прогрева или полного охлаждения среды В Институте теплофизики СО РАН такие работы проводились под руководством академика В Е Накорякова (Смирнова, Мухин, 1978)
Физическая картина процессов переноса в циклических режимах работы зернистого слоя (реверс-процесс), когда периодически изменяется направление движения фильтрационного потока, значительно усложняется В таких режимах можно создать условия, при которых интенсивность процессов переноса может быть выше, чем в стационарных условиях (Франк-Каменецкий, 1967) Реверсивные процессы используются для проведения химических процессов в зернистых слоях катализатора Такая организация процесса позволяет удерживать зону с высокой температурой внутри слоя катализатора при низкой входной температуре, что дает возможность осуществлять слабоэкзотермические процессы без дополнительного подвода энергии В Институте катализа СО РАН такие работы ведутся с середины 70-х г (Матрос, 1977, 1981, 1982, Матрос, Бунимович, Берниковская, 1994, 1995, Берниковская, 1994, 1999) Аналогичный принцип, который и является ближайшим аналогом процессов, рассмотренных в данной работе, положен в основу безнагревной короткоцикловой адсорбции Основное (и существенное) различие состоит в том, что в короткоцикловой адсорбции как тепловой, так и концентрационный фронты возникают в слое адсорбента и в значительной степени обуславливают друг друга В случае последовательных слоев непористой теплоаккумулирующей среды и пористого влагопог-лощающего адсорбента тепловой фронт, формирующийся в теплоаккумули-рующем слое, не обусловлен адсорбцией воды и, соответственно, не связан с концентрационным фронтом уравнениями сохранения теплоты и массы Циклические режимы работы в зернистых слоях изучались при наличии химических реакций или процесса адсорбции зарубежными исследователями (Ruthven, 1984, Eigenbergei and Nieken, 1988, Kaerger and Ruthven, 1992, Nieken et al, 1994, Beld et al , 1994, 1996, San, 2002, Glockler et al , 2003)
Следует отметить, что исследование нестационарных процессов сорбции в зернистых слоях адсорбента является сложной задачей В таких процессах приходится, например, учитывать, что перемещение температурного и концентрационного фронтов происходит с разными скоростями, что в ряде случаев может приводить к возникновению колебательных, переходных процессов Исследования циклических режимов в комбинированной насадке, состоящей из последовательно расположенного теплоаккумулирующего слоя и слоя адсорбента, поглощающего влагу, ранее не проводились
В данной главе представлен также обзор методов определения коэффициентов теплоотдачи, которые необходимо знать для анализа динамики процесса теплообмена между газом и поверхностью частиц насадки Экспериментальному определению коэффициентов теплоотдачи посвящено значительное количество работ разных авторов Результаты этих работ слабо согласуются между собой, особенно при больших числах Рейнольдса
В третьей главе представлены экспериментальные исследования нестационарного теплообмена и влагообмена в зернистых средах, приведены результаты экспериментального исследования реверсивного тепло- и влагообмена в зернистых средах, проведенного в трех направлениях а) исследование реверсивного теплообмена в зернистой среде (в отсутствие адсорбента), б) исследование реверсивного процесса влагообмена в адсорбенте (в отсутствие теплообменной среды), в) исследование реверсивного тепло- и влагообмена в последовательных слоях зернистой среды и адсорбента
Исследования процесса регенерации теплоты в твердой теплоаккуму-лирующей насадке были выполнены на экспериментальной установке, состоящей из блока подготовки воздуха, который обеспечивает подачу воздуха в прямом и обратном направлениях, и теплообменного участка В блок подготовки воздуха входит трубка Ранка для получения потока холодного воздуха (до - 20 °С) и система вентилей, обеспечивающая переключение направления потока воздуха На рис 1 показан теплообменный участок Это труба диаметром 210 мм и длиной 510 мм, изготовленная из материала с низкой теплопроводностью (полиэтилена) Внутри трубы помещали кассеты с теплоаккумулирующим материалом, в качестве которого использовали свинцовые шары (£> = 2 0, 3 5, 4 5 мм), стеклянные шары (И = 3 2 мм) и чугунную крошку неправильной формы (средний размер 0 8-14 мм) Общая длина засыпки составляла 166 мм Перед каждым теплоаккумулирующим слоем и за слоем устанавливались термопары Измерение данных производилось в автоматизированном режиме Для уменьшения теплопотерь кассеты теплоизолировали от корпуса, а корпус - от окружающей среды
Эксперименты выполняли следующим образом устанавливали в теплообменный участок (регенератор) 2 кассеты с теплоаккумулирующим сло-
ем и проводили полное охлаждение, а затем полное нагревание теплоакку-мулирующего слоя При полном охлаждении на холодный конец регенератора подавали воздух с отрицательной температурой и измеряли температуру воздуха между кассетами
Рис 1 Теплообменный участок 1 ~ корпус, 2 - термопары, 3 - кассеты с теплоаккумулирующей насадкой, 4 - теплоизоляция, 5 - АЦП, 6 - компьютер Аналогично осуществлялся процесс нагревания, т е на теплый вход регенератора подавали воздух комнатной температуры и таким же образом регистрировали кривую нагрева После полного охлаждения и нагрева, т е когда система приходила в равновесное состояние, осуществляли переход к реверсивному режиму регенерации теплоты Реверс-процессы выполняли по двум методикам По первой методике переключения осуществлялись в первом полуцикле по фиксированному падению температуры A7V на теплом конце регенератора, во втором полуцикле - по длительности времени первого полуцикла По второй методике переключения осуществлялись в первом и во втором полуциклах по фиксированному падению температуры на теплом АТт и холодном Д7х концах регенератора
При проведении опытов по первой методике после полного прогрева слоя осуществлялась подача воздуха на холодный конец регенератора (цикл приточки) при температуре Тх = - 8 °С, при этом воздух, проходя через засыпку шаров, вначале нагревался до Тт = 20 5 °С По мере охлаждения слоя температура воздуха на теплом конце регенератора начинала постепенно понижаться Когда она уменьшалась на заданную величину ATj = 2 5, 5 0, 7 5 или 10 0°С (через время АтО, направление потока переключали и на теплый вход (цикл вытяжки) подавали воздух при Гт = 20 5 °С и продували его в течение такого же времени Ali Затем поток снова переключали и на холодный вход регенератора подавали воздух при Тх = - 8 °С Через время
Дт2 < Ать когда температура воздуха на теплом конце регенератора понижалась на ДТу = 2 5, 5 0, 7 5 или 10 О °С, направление потока снова переключали (рис 2, а) Вторая методика в отличие от предыдущей заключается в том, что потоки переключали, когда падение температуры как на теплом, так и холодном концах регенератора достигало заданной величины ДГТ = АТХ = 2 5, 5 0, 7 5 или 10 О °С (рис 2, б) а) б)
Рис 2 Установление периодического режима при расходе воздуха 10 7 м3/ч для свинцовых шаров £> = 4 5 мм а - первый полуцикл - по перепаду температуры ДГ = 2 5 °С, второй полуцикл - по времени первого, б - первый и второй полуциклы - по перепаду температуры ДТ= 2 5 °С, ж - температура Тт на теплом конце, • - температура между кассетами, т - температура Гх на холодном конце
При исследовании реверсивных процессов по обеим методикам время между последовательными переключениями уменьшалось, пока не достигло постоянного значения Ах, после чего процесс протекал в установившемся режиме (см рис 2) Результаты исследований времени переключения для различных засыпок по первой методике представлены в табл 1
Таблица 1
Время переключения Дт для различных засыпок (длина засыпки 166 мм)
Линейная скорость, м/с Время переключения, с
Расход, М3/ч Шары - Шары - Шары - Чугунная
свинец, свинец, стекло, крошка,
О = 4 5 мм Б = 3 5 мм О = 3 2 мм 0 9-14 мм
50 0 05 190 375 735 —
107 0 11 145 248 612 -
146 0 15 120 230 490 -
18 6 0 19 85 210 390 755
24 9 0 25 73 170 320 —
31 3 0 32 63 138 210 470
Графики зависимости времени Ат между переключениями направления потока от чисел Яе для исследованных засыпок по второй методике представлены на рис 3 Из графиков видно, что характер изменения Ат в зависимости от Ие и ЛТ для свинцовых шаров диаметром 2 0 и 4 5 мм практически одинаков При малых ЛТ время переключения Ат слабо зависит от Яе, в то время как при больших Л Т оно резко уменьшается с увеличением чисел Яе
Время между переключением направления потока воздуха в регенераторе прямо пропорционально объемной теплоемкости теплоаккумулирую-щего материала Следовательно, в качестве насадки целесообразно использовать материалы, которые имеют максимальную объемную теплоемкость Наилучшими теплоаккумулирующими характеристиками обладает вода Если же учесть особенности сурового сибирского климата, когда средняя температура наружного воздуха за отопительный период опускается значительно ниже нуля, то становится возможным для аккумулирования тепловой энергии использовать и теплоту фазового перехода "вода-лед"
Экспериментальные исследования процесса регенерации теплоты теп-лоаккумулирующей насадки с фазовым переходом "вода-лед" были проведены на той же экспериментальной установке
Теплообменный участок такой же, как на рис 1, отличие состоит в том, что в данном случае устанавливалась только одна кассета с теплооб-менной средой Теплообменник представляет собой устройство трубчатого типа, которое снаружи теплоизолированно слоем герметика (рис 4) Он состоит из металлического каркаса квадратного сечения 130x130 мм и высотой 160 мм, боковые стороны которого представляют собой металлическую
а)
б)
"1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 и "1—I—I—I—I—I—I—I—I—I—1—I—1—I—1—I—I
0 10 20 30 40 Яе 60 20 30 40 50 60 70 80 Яе 100
Рис 3 Зависимость времени переключения от чисел Рейнольдса (длина засыпки 166 мм)
ячеистую сетку. В эти ячейки помещали пластиковые трубки диаметром 3 мм или 5 мм, заполненные водой на 85 % их объема и запаянные с обоих концов. Горизонтальные и вертикальные слои трубок чередовались, т.е. трубки каждого нечетного ряда располагались вертикально, каждого четного - горизонтально- При замерзании и оттаивании герметичность трубок не нарушалась.
Результаты исследований показывают целесообразность использования регенеративных теплообменников с фазовым переходом, поскольку это приводит к существенному увеличению (в 2-3 раза) периода между переключениями воздушных потоков.
Изменяя положение амплитуды колебаний температуры воздуха на холодном конце относительно нуля, можно смешать зону фазового перехода по слою- Для увеличения эффективности работы регенеративного теплообменника с фазовым переходом необходимо увеличивать амплитуду колебаний температуры воздуха на холодном конце, не меняя амплитуды колебаний температуры на теплом конце (чтобы не ухудшить комфортность условий в помещении).
Исследование процесса влагообмена в адсорбенте проводилось в реверсивном режиме (потоки переключали через фиксированное время, которое составляло 10 мин). В нечетных полуциклах на сорбент подавали влажный воздух, который, проходя через слой адсорбента, осушался; а в четных полуциклах с обратного конца слоя подавали относительно сухой воздух, который, проходя через слой, увлажнялся. Температуру и влажность воздуха измеряли на входе и выходе слоя адсорбента. Опытный участок тот же самый, что и на рис.1. Внутри трубы помещалась кассета с адсорбентом. Длина слоя адсорбента составляла 160 мм, типичная масса - 3 кг. В качестве адсорбентов использовали промышленно выпускаемые осушители - оксид алюминия А1, силикагель КСМГ и ИК-0П-1 (ТУ-2163-024-03533913-99). Осушитель ИК-011-1 представляет собой оксид алюминия, модифицированный хлористым кальцием (10-12 мас.%). Оксид алюминия и соответственно ИК-011-1 использовали в виде гранул цилиндрической формы диаметром 1.8 и 4.5 мм и длимой 5...7 мм, а силикагель - в виде сферических гранул диаметром 2...6 мм.
На стадии адсорбции относительную влажность на входе («с влажной стороны адсорбера») поддерживали постоянной: (р - 29.5 + 1,5%. Проходя через слой, воздух осушался, так что на выходе («с сухой стороны адсорбе-
Рис. 4. Теплообменники 0 5 мм (слева) и 0 3 мм (справа)
ра») его влажность зависела от времени, объемной скорости подачи влажного воздуха, природы адсорбента и размера его гранул Влажность монотонно возрастала во времени и в момент переключения на режим десорбции составляла фкон= 1 6 16 2 % или й?кон= 0 3 3 7 г/м3, что соответствует точке росы -29 7 -2 7 °С Все эти величины возрастали при увеличении объемной скорости подачи воздуха, т е при уменьшении времени контакта воздуха с адсорбентом, а доля поглощенной на прямом ходе воды а соответственно падала Величину а рассчитывали, как интеграл по полуциклу адсорбции
А (1)
а = С /(¿вх -¿вых) Л/Рвх
или как отношение площадей а = (5АПГЕ - ¿деде) / ^авге на кривой зависимости абсолютной влажности от времени адсорбции (рис 5) а)
24 пТ, °С
22-
20
18
г, мин ю
г, мин ю
г, мин ю
Рис 5 Изменение температуры и абсолютной влажности воздуха с влажного (•) и сухого (ж) концов адсорбера в полуцикле адсорбции (а, б) и десорбции (в, г) Адсорбент ИК-011-1 ОД = 4 5/5 7 мм, скорость подачи - 5 0 м3/ч, длина слоя - 160 мм
На стадии десорбции относительно сухой воздух <р = 2 3 ± 1 5% подавали с обратной («сухой») стороны слоя Воздух, проходя через слой адсорбента, увлажнялся, при этом его влажность монотонно уменьшалась во времени и перед переключением на обратный ход составляла <ркон= 311 18 3% или ¿/кон= 4 9 2 4 г/м3 в зависимости от условий эксперимента Абсолютная влажность на выходе уменьшалась при увеличении объемной скорости подачи воздуха, т е при уменьшении времени контакта воз-
духа с адсорбентом, так же как и доля выделенной на обратном ходе воды у Величину у рассчитывали, как интеграл по полуциклу десорбции
У=С {(¿вых - ¿вх ) Л/ Кых Л, (2)
что эквивалентно отношению площадей у = (5кмнп - ^клоп) I ^кмнп (см рис 5, г) Количество воды, поглощенной сорбентом на стадии адсорбции, совпадает с количеством воды, выделенной сорбентом на стадии десорбции, с точностью ± 2-4%
Поглощающая способность испытанных адсорбентов растет в ряду ИК-011-1 > КСМГ > А1203, что коррелирует с их статической влагоемко-стыо Сравнение чистого и модифицированного оксидов алюминия показывает, что введение соли в поры существенно увеличивает степень осушки Так, для ИК-011-1 (1 8/6 мм) при больших временах контакта т она превышает 0 95, т е практически вся попавшая в слой влага поглощается адсорбентом Даже при расходе воздуха 313 м3/ч (время контакта 0 5 с) слой поглощает более 70% влаги (а = 0 74) Для чистой матрицы А1203 (1 8/6 мм) эти величины составляют 0 75 и 0 62 соответственно
Экспериментальные данные для реверсивного процесса влагообмена между неподвижным слоем адсорбента и протекающим через него потоком воздуха показывают, что регулирование степени модификации сорбента и размера его гранул, а также времени контакта с воздушным потоком позволяет управлять степенью осушки и увлажнения Так, для ИК-011-1 с диаметром гранул 1 8 мм при временах контакта более 1 5 с практически вся влага возвращалась в воздушный поток на обратном ходе Наибольшей эффективностью как осушки, так и увлажнения обладает композитный адсорбент ИК-011-1 Он дает возможность в 1 3 18 раза увеличить количество накопленной (при прямом ходе) влаги и, соответственно, повышает возврат влаги при обратном ходе Таким образом, для достижения требуемой степени увлажнения (осушки) требуется минимальный объем (и масса) именно этого осушителя Эффективность обмена растет при уменьшении размера гранул, что свидетельствует о торможении массопереноса в грануле адсорбента
В третьей главе представлены исследования реверсивного тепло- и влагообмена в комбинированном слое из теплоаккумулирующей зернистой среды и адсорбента Исследования были выполнены сначала на лабораторной установке, а затем на созданном опытно-промышленном образце
Лабораторная установка для исследования процесса регенерации теплоты и влаги представляла собой регенеративное устройство, которое было смонтировано в полиэтиленовой трубе диаметром 210 мм и длиной 800 мм, теплоизолированной снаружи (рис 6) Внутри трубы устанавливали кассеты
с адсорбентом и теп л оакку му л иру тощим материалом. Адсорбент объемом около 3 л (ИК-011-1, гранулы 0= 1.8 и 4.5 мм и L = 5...7 ми) помешали в кассету толщиной 160 мм, которую ставили первой со стороны поступления теплого воздуха. Затем помещали кассету со стеклянными шарами D = 3.2 мм, выполняющими функцию те п д о а к ку м у л ир ую ше й среды. Общая длина слоя шаров составляла L = 166 мм. Абсолютную влажность воздуха измеряли датчиками ИВА-6Б как со стороны комнаты, так и с улицы. Теплый и холодный воздух подавался вентиляторами типа Vent 200L, установленными со стороны комнаты л с улицы. Объемная скорость подачи воздуха регулировалась в диапазоне 24 - 32 м3/ч. Экспериментальные исследования регенерации теплоты и влаги были проведены в натурных условиях, Рис. 6. Внешний вид установки
Оказалось, что в присутствие адсорбента время полуцикла увеличивается по Сравнению с регенератором, загруженным только насадкой с тепло-аккумулирующей средой. Этот рост может быть связан, по-видимому: а) с высокой теплоемкостью адсорбента, который выполняет функцию дополнительной теплоаккумулирующей среды. Действительно, температура на холодном конце сорбента в условиях эксперимента меняется от -6 до +12 °С, т.е. на ! 8 °С (для шаров - на 30 °С), следовательно, эта часть его обменивается значительным количеством теплоты с проходящим через него воздухом; б) с теплотой, выделяющейся при сорбции, так как время между переключениями существенно больше при использовании адсорбента в виде мелких гранул. Поскольку масса адсорбента в кассете практически не зависит от размера гранул, этот эффект скорее всего, связан с большей степенью влагообмена на гранулах меньшего размера. В результате при поглощении воды выделяется дополнительное количество теплоты, которое запасается в слое и используется для нагрева воздуха и испарения воды на стадии приточки.
Поскольку разниид температур в комнате и на улице менялась в ходе экспериментов, удобно представить коэффициент регенерации теплоты в зависимости от безразмерного перепада температур AT = АТ!АТтах, а коэффициент регенерации влаги - от безразмерного перепада абсолютной влажности воздуха Ad = AdiAdmax ■ Оказалось, что все экспериментальные данные по коэффициентам регенерации теплоты можно с достаточной для инженерной практики точностью описать зависимостью вида;
0 = 1-О.З-ДГ -0.12-ДТ2 (3)
Коэффициенты регенерации влаги:
Д = 1-0.3-(4) Коэффициент в изменяется в диапазоне ДТ от 0 до 0.4, а - в диапазоне от 0 до 0.8 (рис. 7).
0.4 А(1!М„
0.4 ЬТ/&ТтахШ
Рис. 7. Зависимость коэффициентов регенерации теплоты 9 (1-6) и влаги (3 (712) от относительной разности температур АТ/АТщдх и абсолютной влажности М/А^тт- соответственно. Адсорбент О/Ь = 1.8 / 5.. .7 мм и шары О = 3.2 мм: 1,7-расход 32.1 М3/ч; 2,8- расход 29.4 м3/ч; 3, 9 - расход 23.8 м7ч. Адсорбент = 4.5 / 5... 7 мм и шары О = 3.2 мм: 4, 10 -расход 32.1 м3/ч; 5,1! - расход 29.4 м3/ч; 6, ¡2- расход 23.3 м3/ч; 13 - расчет по формулам (3) и (4)
На основании опыта, полученного при конструировании и эксплуатации лабораторных моделей, создан опытно-промышленный образец установки для исследования процесса регенерации теплоты и влаги с расходом воздуха 140 м3/ч (рис. 8).
а) б)
Рис. 8. Вксшний вид опыт но-промышленного обрата регенератора; а - со стороны комнаты; & - со стороны улицы
Воздух последовательно подавался вентиляторами как из комнаты, так и с улицы. Режимы работы устройства зависели от конкретных погодных условий во время испытаний (зима 2005 - 2006 гг.). Опытно-промышленный образец регенератора был смонтирован в трубе диаметром 378 мм и длиной
1 ООО мм (см. рис. 8). Труба состоит из двух обечаек, между которыми находится слой теплоизоляции толщиной 2 см. Внутри трубы устанавливали кассеты с адсорбентом и теплоаккумулирующим материалом. Адсорбент массой 13.9 кг(ИК-011-1, гранулы диаметром О = 2.8 мм и длиной £ = 5...7 мм) засыпали в кассету Ь = 90 мм (рис. 9), которую ставили первой со стороны поступления теплого воздуха. Затем помещали 3 кассеты с отсевом ...
гравия полидисперсного состава со средним размером частиц (опреде- ВПН
ленным методом вытеснения), рав- НИ
ным £) = 5.2 мм, выполняющего функцию геплоаккумулирующей среды. Общая длина слоя гравия со-
„",__„„„„ „ >„„„„ 0 Рис. 9. Внешний вид кассеты
ставляла 270 мм, а масса- 52.2 кг.
На рис. 10 представлены экспериментальные зависимости температуры и абсолютной влажности воздуха от времени при исследовании опытно-промышленного образца.
Рис. /0. Изменение температуры, абсолютной влажности во времени (расход 113.1 м3/ч, ЛТ ~ 10.0 (1С); а - на теплом конце, • - между адсорбентом и насадкой, т - на холодном конце
Коэффициенты регенерации теплоты 0 и влаги Р были рассчитаны, как и в предыдущих исследованиях, т.е. как отношение площадей 5Авгд/ ^абгд й Здапц/-Яшпк (см. рис. 10) соответственно.
Экспериментальные данные по коэффициентам регенерации теплоты можно описать зависимостью:
0 = 1-О.38ДГ ~0.\2-АТ2 (5)
Что касается экспериментальных данных по коэффициентам регенерации влаги, то следует заметить, что АсПАизменяется в более широком диапазоне, и их можно описать такой зависимостью
/? = 1-0 38 Ad -0 12 Ad
(6)
Таким образом, оба коэффициента регенерации можно целенаправ-
ленно изменять, варьируя значения AT практике, меняя время полуцикла 1
е
09
08
07
• - ДТ = 5 0 °С ■ - ДТ = 7 5 °С ж - ДТ= 10 0°С
♦ - ДТ= 12 5°С т - ДТ= 15 0°С
— расчет по формуле (6)
0 0 1 02 03 04 05 АТ/АТтах
Рис ] 1 Зависимость коэффициента регенерации теплоты 0 от относительной разности температур АТ/АТта1
Испытания описанного устройства показали, что коэффициенты регенерации теплоты (рис 11) и влаги (рис 12) имеют высокие значения Значения коэффициентов в формулах (5) и (6) зависят от конкретной конструкции регенератора, природы и количества адсорбента и теплоакку-мулирующей среды Время переключения направления движения воздуха (рис 13) зависит от требуемой кратности воздухообмена, количества адсорбента и теплоаккумулирующей засыпки, а также заданной степени регенерации теплоты и влаги
и Ad , что легко осуществить на 1
Р
09
08 07 06 05
• - ДТ = 5 0 °С ' " - ДТ = 7 5 °С
* - ДТ= 10 0°С
♦ - ДТ= 12 5°С » - ДТ= 15 0°С
—- расчет по формуле (7)
0 02 04 06 08 1 Ас1 / Ас1тах Рис 12 Зависимость коэффициента регенерации влаги (3 от изменения абсолютной влажности Дс//Дс1тгп
10000 а
дт, с
1000-
100
ДТ = 5 О »С ДТ = 7 5 "С ДТ= 10 0 "С ДТ= 12 5 "С ДТ= 15 0 "С
10 100 Яе 1000
Рис 13 Зависимость времени переключения направления потоков воздуха от числа Ие при разных ДТ
В четвертой главе описана математическая модель реверсивного теплообмена в зернистой среде При математическом моделировании нестационарного теплообмена использована двухфазная модель потока Шумана (Schuman, 1929) с лимитирующим влиянием внешнего термического сопротивления Математическая модель учитывает нестационарность процессов теплопереноса и организацию переключения направления подачи воздуха по различным условиям, например, по температуре на выходе из слоя
Разработан и реализован эффективный алгоритм для решения системы уравнений теплопереноса, он позволяет рассчитывать пространственное распределение температуры в слое теплоаккумулирующей среды и изменение температурных профилей по времени Удовлетворительное согласование экспериментальных данных с расчетными наблюдается при больших числах Рейнольдса, в то время как при малых сказывается влияние тепловых потерь, в результате чего экспериментальное время между переключениями оказывается меньше расчетного (рис 14)
а) 800 1
ДТ,С 600
400
200
0 -I
» - ДТ = 10 о °с + - ДТ = 7 5 °С — расчет
б) 800
Дт,с-600400200-
Шары-свинец 04 5 мм
40
—i— 60
Т - ДТ= 10 0°С + - ДТ = 7 5 °С — расчет
Шары-стекло 0 3 2 мм
80
Re 110
40
—I—
50
—I-<-1-1-1
60 70 Re 80
Рис 14 Зависимость времени полуцикла от числа Re
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработана принципиально новая конструктивная схема регенеративного тепло-массообменного аппарата, в котором установлены раздельные слои адсорбента и теплоаккумулирующей среды, что позволяет существенно улучшить условия работы аппарата и избежать обледенения теплообменных поверхностей Предложенная схема защищена 2 патентами РФ
Созданы экспериментальные установки для исследования реверсивных процессов тепло- и влагоообмена в слоях адсорбента и теплоаккумулирующей среды Получены экспериментальные зависимости температу-
ры и влажности от времени в слоях различных адсорбентов и теплоак-кумулирующей насадке при изменении расхода воздуха, относительных перепадов температуры и влажности В результате исследований показана целесообразность применения в качестве теплоаккумулирующей среды материалов, обладающих максимальным значением объемной теплоемкости (гравий, щебень, вода) Использование теплообменников с фазовым переходом "вода-лед" увеличивает теплоаккумулирующую способность слоя в 2 - 3 раза Исследованные поглотители влаги позволяют эффективно регулировать влажность выходного воздушного потока, как на стадии осушки воздуха, так и на стадии увлажнения Наибольшей эффективностью в обоих случаях обладает композитный адсорбент Его использование приводит к увеличению количества поглощенной влаги в 1 3 18 раза
3 Впервые численными методами исследованы реверсивные режимы фильтрации воздуха через неподвижный слой теплоаккумулирующей среды, в котором внешнее термическое сопротивление является основным Результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными
4 На основании проведенных экспериментальных исследований и численного моделирования создан опытно-промышленный образец регенератора с номинальным расходом воздуха 140 м3/ч Проведенные испытания в условиях зимнего периода (2005-2006 гг) показали хорошую работоспособность такого аппарата Полученные значения коэффициентов регенерации теплоты находятся в интервале от 0 84 0 94, а коэффициенты регенерации влаги - 0 58 0 88 Созданный аппарат имеет простую и дешевую конструкцию, малые эксплуатационные расходы и работает в автоматическом режиме
Публикации по теме диссертации
1 Экспериментальное исследование и математическое моделирование процессов теплообмена в термоахкумулирующих средах /ИВ Мезенцев [и др ] - Новосибирск Теплофизика и аэромеханика, 2006, Т 13, № 3 - С 435-442
2 Anstov, Yu I Heat and moisture in ventilation systems a new approach / Proceedings of the 5th International Conference on Sustainable Energy Technologies//Yu I Anstov, IV Mezentsev, VA Mukhin, Vicenza, Italy 2006 -P 105-110 [Тепло- и влагообмен в вентиляционных системах новый подход]
3 New approach to regenerate heat and moisture in a ventilation system 1 Experiment / Proceedings of the 11th Workshop on Tiansport Phenomena in Two-phase Flow // Yu I Anstov [et al], Sunny Beach resort, Bulgaria
2006 - Р 77-84 [Новый подход к регенерации теплоты и влаги в вентиляционных системах 1 Эксперимент]
4 Аристов, Ю И Новый подход к регенерации теплоты и влаги в системе вентиляции помещений 1 Лабораторный прототип регенератора / Ю И Аристов, И В Мезенцев, В А Мухин, ИФЖ 2006, Т 79, №3 - С 143-150
5 Аристов, Ю И Новый подход к регенерации теплоты и влаги в системе вентиляции помещений 2 Прототип реального устройства / Ю И Аристов, ИВ Мезенцев, В А Мухин, ИФЖ 2006, Т 79, № 3 - С 151-157
6 Аристов, Ю И Исследование влагообмена при протекании воздуха через неподвижный слой адсорбента / Ю И Аристов, И В Мезенцев, В А Мухин, ИФЖ 2005, Т 78, № 2 - С 44-50
7 Аристов, Ю И Регенерация теплоты и влаги в твердооксидном электрохимическом конверторе / Аристов Ю И [и др ] // Материалы докладов на Всероссийской конференции по топливным элементам Екатеринбург 2006 - С 211-213
8 Мезенцев, И В Экспериментальные исследования насадки в переключающихся регенераторах /ИВ Мезенцев // Труды VIII Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидродинамики» - Новосибирск 2004 - С 101-102
9 Аристов, Ю И Исследования работы регенеративного устройства для утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции / Ю И Аристов, И В Мезенцев, В А Мухин // Труды X Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика экология, надежность, безопасность" -Томск 2004 - С 164-167
10 Мезенцев, И В Регенерация тепла в системе вентиляции с одновременным регулированием влажного воздуха /ИВ Мезенцев, В А Мухин, Ю И Аристов И Труды VIII Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика экология, надежность, безопасность" - Томск 2002 - С 111-114
11 Мезенцев, И В Экспериментальные исследования нестационарного теплообмена при фильтрации газа в зернистом слое /ИВ Мезенцев // Труды VII Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидродинамики» - Новосибирск 2002 - С 124-125
12 Аристов, Ю И Устройство для регулирования теплообмена в системе вентиляции офисных и жилых помещений / Ю И Аристов, И В Мезенцев, В А Мухин // Патент РФ № 49209
13 Аристов, Ю И Способ регулирования теплообмена в системе вентиляции офисных и жилых помещений и устройство для реализации этого способа / Ю И Аристов, И В Мезенцев, В А Мухин // Патент РФ № 2277205
Подписано к печати 10 апреля 2007 г Заказ № 30 Формат 60x84/16 Объем 1 уч -изд лист Тираж 120 экз
Отпечатано в Институте теплофизики СО РАН 630090, г Новосибирск, пр Академика Лаврентьева, 1
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. Обзор существующих конструкций теплообменников для утилизации теплоты вентиляционных выбросов.
1.1. Использование рекуперативных теплообменников.
1.2. Использование вращающихся (роторных) теплообменников.
1.3. Использование рекуператоров на тепловых трубках.
1.4. Использование систем с промежуточным теплоносителем.
1.5. Постановка задачи исследования.
Выводы по главе 1.
ГЛАВА И. Теоретические и экспериментальные исследования нестационарного тепло- и влагообмена в зернистых средах.
2.1. Нестационарные тепловые процессы в зернистом слое.
2.1.1. Обзор определения коэффициентов теплообмена зернистого слоя.
2.2. Экспериментальные исследования нестационарного процесса влагообмена в зернистых средах.
Выводы по главе II.
ГЛАВА III. Экспериментальные исследования реверсивного тепло- и влагообмена в зернистых средах.
3.1. Исследование реверсивного теплообмена в зернистой среде.
3.1.1. Исследование регенерации теплоты в твердой теплоаккумулирующей насадке.
3.1.2. Исследование регенерации теплоты в теплоаккумулирующей насадке с фазовым переходом "вода-лед".
3.2. Исследование реверсивного процесса влагообмена в адсорбенте.
3.3. Исследование реверсивного тепло-и влагообмена в зернистой среде и адсорбенте.
3.3.1. Исследование процесса регенерации теплоты и влаги на лабораторной установке.
3.3.2. Исследование процесса регенерации теплоты и влаги на опытнопромышленном образце регенератора.
3.4. Прототип промышленного регенератора для утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции.
Выводы по главе III.
ГЛАВ АIV. Математическая модель реверсивного теплообмена в зернистой среде.
Выводы по главе IV.
Актуальность темы. В настоящее время проблема энергосбережения в России приобретает первостепенное значение. Это связано с увеличением роста цен на энергоносители, стоимость которых приближается к среднемировому уровню цен. В условиях холодного климата западной Сибири проблема энергосбережения является весьма актуальной.
Значительная часть территории России и практически вся Сибирь находится в зоне холодного климата, что требует значительных затрат на отопление жилых и производственных помещений. Одна часть этих затрат связана с тепловыми потерями через наружные ограждения (стены и окна), а другая обусловлена расходом энергии на нагрев наружного воздуха в системе вентиляции.
Значительное снижение тепловых потерь через наружные ограждения обеспечивается использованием новых конструкций современных жилых, офисных и др. зданий, новых технологий энергосбережения (герметичные окна, теплоизоляционные стены и т.д.). Так Правительством России была принята программа в области энергосбережения [1]. Теперь нормативные значения термических сопротивлений наружных ограждений жилых и производственных помещений увеличены, в то время как нормативные значения на количество воздуха, необходимого для вентиляции остались прежними.
Введение новых нормативных значений термических сопротивлений привело к резкому увеличению в общем энергобалансе доли теплоты, необходимой для подогрева воздуха, поступающего в помещение. Если при прежних нормах эта доля составляла около 30% [2-4], то при новых - более 50%. Таким образом, возникла ситуация, когда половина всей тепловой энергии, поступающей для отопления жилых помещений, удаляется с отработанным вентиляционным воздухом. В производственных помещениях с усиленной вентиляцией ситуация еще хуже. Все это делает крайне актуальной задачу существенного снижения энергозатрат на нагрев приточного воздуха в системе принудительной вентиляции.
Одним из наиболее перспективных решений проблемы с точки зрения энергосбережения является использование технологии утилизации теплоты вытяжного воздуха для нагрева приточного. Эту теплоту можно разделить на явную (физическую) Qs и скрытую Qi. Типичное изменение физической теплоты 1 м3 воздуха при разнице температур АТ= 10К составляет Qs = ср -AT = 12 кДж. Скрытая теплота зависит от влагосодержания d, и при d = 1 г/м3 составляет <2/ примерно 2.2 кДж. Некоторые теплообменники, например, роторные теплообменники, осуществляют перенос как явной, так и скрытой теплоты, сосредоточенной в парах воды, переносимой между вытяжным и приточным воздухом.
Для утилизации теплоты воздушных потоков могут применяться различные конструкции теплообменников. При выборе теплообменника для утилизации тепла вентиляционных выбросов необходимо принимать во внимание особенности их эксплуатации. Основным назначением вентиляционной системы является обеспечение необходимого количества свежего воздуха, удаление из помещения вредных веществ или бактерий, v, влаги и пыли. Снижение их концентрации до требуемых норм обеспечивается определённым воздухообменом, который регламентируется СНиП 41-01-2003.
Основной эффект от утилизации теплоты реализуется при работе теплообменника в отопительный период, когда температура окружающей среды имеет минимальное значение. Эффект растет с увеличением разницы температур в помещении и на улице. Эти особенности условий эксплуатации предъявляют специальные требования к конструкции теплообменника для утилизации теплоты вентиляционных выбросов. Конструкция теплообменника должна обеспечивать эффективную передачу теплоты от вытяжного потока к приточному, сводить к минимуму перетекание вытяжного воздуха в приточную систему, обеспечивать вывод из теплообменника влаги, сконденсированной из потока удаляемого воздуха, быть удобной для разборки и очистки теплообменной поверхности от загрязнений и пыли. И самое главное требование для холодного климата России заключается в том, что теплообменники должны обладать высокой надежностью в условиях отрицательных температур наружного воздуха, когда существует опасность обмерзания теплообменника и выхода его из строя.
Полностью адаптированные к эксплуатации в таких жестких климатических условиях конструкции теплоутилизаторов практически отсутствуют. Из-за такого недостатка, а также высокой стоимости массовое применение теплоутилизаторы в условиях холодного климата не получили. Для решения поставленных задач: регенерации теплоты, предотвращения обледенения и поддержания комфортной влажности необходимо предложить новый конструктивный облик тепло-массообменного устройства, создать установки для лабораторных и натурных экспериментов и провести исследования тепло- и влагообменных процессов.
Цель и задачи диссертации. Целью настоящей диссертации является экспериментальное исследование тепло- и влагопереноса при реверсивных процессах в регенеративном тепло- массообменном аппарате. Для достижения поставленной цели необходимо решить круг следующих основных задач: определить конструктивный облик энергосберегающего тепло-массообменного устройства для утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции бытовых и офисных помещений при работе в области низких отрицательных температур, которое не должно уступать по своей эффективности теплоутилизации существующим конструкциям и должно устранять известные недостатки (обледенение теплообменных поверхностей, поддержание комфортной влажности); подобрать и модифицировать математическую модель для описания процессов теплообмена, протекающих в реверсивных режимах; провести экспериментальные исследования нестационарного процесса тепло- и влагообмена как на лабораторных установках, так и на опытно-промышленном образце в натурных условиях; на основе исследований установить влияние основных параметров (теплофизических, конструкционных и др.) на тепло- и влагообменные процессы, протекающие в энергосберегающем реверсивном устройстве.
Направления исследований. В рамках данной работы исследования проводили по трем основным направлениям: а) экспериментальное исследование нестационарного процесса распространения тепловых волн в неподвижном слое теплоаккумулирующей среды; б) экспериментальное исследование нестационарного процесса распространения и взаимодействия тепловых и концентрационных волн в неподвижном слое адсорбента воды; в) экспериментальное исследование нестационарного процесса распространения и взаимодействия тепловых и концентрационных волн в неподвижном слое адсорбента и теплоаккумулирующей среды при реверсивном переключении потока влажного воздуха.
Научная новизна работы заключается в следующем.
1. Впервые предложено в регенеративных устройствах для систем вентиляции использовать раздельные слои адсорбента и теплоаккумулирующей среды, что позволяет существенно улучшить условия работы этих аппаратов и избежать обледенения теплообменных поверхностей.
2. Впервые экспериментально изучены процессы тепло- и влагообмена в слоях адсорбента и теплоаккумулирующей среды в циклических режимах движения влажного воздуха. Получены значения коэффициентов, характеризующих возврат влаги и теплоты.
3. Установлены времена между моментами переключения направления движения воздуха в зависимости от относительного изменения температур, расхода воздуха, количества, свойств адсорбента и теплоаккумулирующей среды. Получены обобщающие зависимости для расчета времени между переключениями направления движения воздуха.
4. Впервые численными методами исследованы реверсивные режимы фильтрации воздуха через неподвижный слой теплоаккумулирующей среды. Расчетная модель учитывает, что внешнее термическое сопротивление на границе зерна является основным. Результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.
Научная и практическая ценность. Полученные результаты могут быть использованы при расчете любых тепло-массобменных устройств, работающих в реверсивных режимах. Модифицированная математическая модель позволяет моделировать реверсивный процесс теплообмена. Результаты расчета по этой модели были использованы при создании опытно-промышленного образца регенеративного теплообменника (Вентирег) для утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции. Результаты, полученные в ходе проведения исследований нестационарного процесса распространения и взаимодействия тепловых и концентрационных волн в неподвижном слое адсорбента и теплоаккумулирующей среды при циклическом переключении потока влажного воздуха, показали возможность создания эффективного энергосберегающего регенеративного устройства.
Спроектированный и изготовленный опытно-промышленный образец (демонстрационная зона СО РАН) может быть использован в качестве прототипа при проектировании промышленного оборудования.
Достоверность полученных экспериментальных данных подтверждается хорошим соответствием результатов, полученных на различных установках в сопоставимых режимах работы, качественным и количественным совпадением результатов численного моделирования и опытных данных.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены и обсуждались на 5th International Conference on Sustainable Energy Technologies (Italy, 2006), 11th Workshop on Transport Phenomena in Two-phase Flow (Bulgaria, 2006), Всероссийской конференции по топливным элементам (Екатеринбург, 2006), научно-технической конференции НГАСУ (Новосибирск, 2006), XXVIII Сибирском теплофизическом семинаре
Новосибирск, 2004; 2005), Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность" (Томск, 2002; 2004), Российской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск, 2000; 2002).
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 13 печатных работах. Из них 1 научная статья в рецензируемом журнале, входящем в перечень, рекомендованный ВАК; 3 научные статьи в рецензируемых журналах; 7 публикаций в материалах всероссийских и международных конференций; 2 патента.
Личный вклад автора состоит в непосредственном участии в проектировании, изготовлении и наладке экспериментальных установок, разработке методик проведения экспериментов, обработке и анализе полученных результатов, написании статей и представлении докладов. „ Автором лично выполнены экспериментальные исследования: нестационарного теплообмена на различных засыпках, влагообмена в слоях адсорбента и совмещенного тепло- и влагообмена, проведены обработка и анализ полученных экспериментальных данных.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, ш четырех глав, заключения, списка использованных источников и приложения. Общий объем диссертационной работы составляет 127 страниц, включая 53 рисунка, 15 таблиц. Список используемых источников включает 120 наименований.
Выводы по главе IV
Разработана математическая модель, описывающая реверсивный теплообмен между газовым потоком и неподвижным слоем шаров. Показано, что удовлетворительное согласование экспериментальных данных с расчетными наблюдается при больших числах Рейнольдса. При малых Re сказывается влияние тепловых потерь, в результате чего экспериментальные значения времени полуцикла оказываются меньше расчетных.
112
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Разработана принципиально новая конструктивная схема регенеративного тепло-массообменного аппарата, в котором установлены раздельные слои адсорбента и теплоаккумулирующей среды, что позволяет существенно улучшить условия работы аппарата и избежать обледенения теплообменных поверхностей. Предложенная схема защищена 2 патентами РФ.
2. Созданы экспериментальные установки для исследования реверсивных процессов тепло- и влагоообмена в слоях адсорбента и теплоаккумулирующей среды. Получены экспериментальные зависимости температуры и влажности от времени в слоях различных адсорбентов и теплоаккумулирующей насадке при изменении расхода воздуха, относительных перепадов температуры и влажности. В результате исследований показана целесообразность применения в качестве теплоаккумулирующей среды материалов, обладающих максимальным значением объемной теплоемкости (гравий, щебень, вода). Использование теплообменников с фазовым переходом "вода-лед" увеличивает теплоаккумулирующую способность слоя в 2 - 3 раза. Исследованные поглотители влаги позволяют эффективно регулировать влажность выходного воздушного потока, как на стадии осушки воздуха, так и на стадии увлажнения. Наибольшей эффективностью в обоих случаях обладает композитный адсорбент. Его использование приводит к увеличению количества поглощенной влаги в 1.3. 1.8 раза.
3. Впервые численными методами исследованы реверсивные режимы фильтрации воздуха через неподвижный слой теплоаккумулирующей среды, в котором внешнее термическое сопротивление является основным. Результаты расчета удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными.
4. На основании проведенных экспериментальных исследований и численного моделирования создан опытно-промышленный образец регенератора с номинальным расходом воздуха 140 м3/ч. Проведенные испытания в условиях зимнего периода (2005-2006 гг.) показали хорошую работоспособность такого аппарата. Полученные значения коэффициентов регенерации теплоты находятся в интервале от 0.84.0.94, а коэффициенты регенерации влаги - 0.58.0.88. Созданный аппарат имеет простую и дешевую конструкцию, малые эксплуатационные расходы и работает в автоматическом режиме.
1. Федеральная целевая программа на 1998-2005 г.г. "Энергосбережение в России". Постановление Правительства РФ от 24.01.98 г. Собрание законодательства Российской Федерации, 1998. № 5.
2. Богуславский, Л.Д. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха / Л.Д. Богуславский, Л.И. Ливчак. М.: Стройиздат, 1990.
3. Свистунов, В.М. Отопление вентиляция и кондиционирование воздуха /
4. B.М. Свистунов, Н.К. Пушняков. СПб.: Изд-во Политехника, 2001.
5. Доценко, С.А. Энергосберегающие технологии систем вентиляции и кондиционирования воздуха / С.А. Доценко // СтройПРОФИль 2003. -№4.
6. Хараз, Д.И. Пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах / Д.И. Хараз, Б.И. Псахис. М.: Химия, 1984. -224 с.
7. Хаузен, X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе / X. Хаузен. М.: Энергоиздат, 1981. - 384 с.
8. Хоблер, Т. Теплопередача и теплообменники / Т. Хоблер. Л.: 1961. -820 с.
9. Самсонова, Е.Е. Утилизаторы теплоты удаляемого из зданий воздуха / Е.Е. Самсонова // Водоснабжение и санитарная техника. 1990. - №4.1. C. 30-32.
10. Кигур, Ю.Н. Опыт использования тепла вентиляционных выбросов для нагрева приточного воздуха / Ю.Н. Кигур // Водоснабжение и санитарная техника. 1980 - №5 - С. 25-27.
11. Белоногов, Н.В. Обмерзание и конденсация водяного пара в перекрестноточных пластинчатых рекуператорах / Н.В. Белоногов // Журнал «С.О.К.» 2005. -№11.
12. Белоногов, Н.В. Утилизация теплоты в перекрестноточных пластинчатых рекуператорах / Н.В. Белоногов // Журнал «С.О.К.»2005.-№5.
13. Малявина, Е.Г. Работа пластинчатых воздухо-воздушных теплообменников в климатических условиях г. Москвы / Е.Г. Малявина,
14. A.А. Королев, Ю.Н. Ефимов. Московский архитектурный институт, 2002.
15. Иванов, В.В. Утилизаторы тепла. Снижение энергозатрат в системах вентиляции / В.В. Иванов // Журнал «С.О.К.» 2002. -№11.
16. Рекуператор тепла вентиляционного воздуха — эффективное энергосбережение или неоправданное расточительство? // Журнал «С.О.К.»2006.-№12.
17. Васильев, JI.A. Теплообменники на тепловых трубах для утилизации тепловентиляционных выбросов / JI.A. Васильев, В.Г. Кисимов. -Минск: ИТМО НАН. Препринт № 18, 1985.
18. Богословский, В. Н. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха /
19. B.Н. Богословский, М. Я. Поз.-М.: Стройиздат, 1983.
20. Кокорин, О.Я. Установки кондиционирования воздуха / О.Я. Кокорин. -М.: 1978.-264 с.
21. Беспамятных, Д.Л. Теплоутилизация в системах вентиляции / Д.Л. Беспамятных Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.tomupi.ru/articles/author.l/ctg.l/item.7/index.html.
22. Вишневский, Е.П. Рекуперация тепловой энергии в системах вентиляции и кондиционирования воздуха / Е.П. Вишневский // Журнал «С.О.К.» -2004-№11.
23. Грановский, B.JI. Тепло- и массообмен в регенеративных вращающихся сорбирующих и несорбирующих теплоутилизаторах систем вентиляции и кондиционирования воздуха: дис. . канд. техн. наук / B.JI. Грановский; М. 1983. 175 с.
24. Утилизация тепла в установках вентиляции и кондиционирования воздуха. Теплоутилизатор FRIVENT. Технические данные. Электронный ресурс. Режим доступа: http://www.frivent.com.
25. Карпис, JI.E. Исследование теплообменных аппаратов из двухфазных гравитационных термосифонов для утилизации тепла воздуха, удаляемого системами вентиляции в кондиционирования: дис. . канд. техн. наук / JI.E. Карпис; М. 1979. 225 с.
26. Некрасов, В.П. Экспериментальное исследование вентиляционных систем принудительного типа с рекуперацией тепла уходящего воздуха / В.П. Некрасов, М.М. Электронный ресурс. 2000. - Режим доступа: http://niptis.narod.ru/experiment.html.
27. Вишневский, Е.П. Кондиционирование воздуха увлажнение. Аргументация необходимости увлажнения воздуха и оценка дефицита влаги / Е.П. Вишневский // Журнал «С.О.К.» - 2003. - № 10.
28. Романов, В.А. Физические представления о теплообмене в подземных проницаемых зонах / В.А. Романов // Физические процессы горного производства. Л.: ЛГИ. 1976. -№3.
29. Романов, В.А. Теплообмен при вынужденной конвекции в слабопроницаемой среде / В.А. Романов, Н.Н. Смирнова // Инж.- физ. журн. 1977. Т.ЗЗ. - № 2. - С. 305-310.
30. Смирнова, Н. Н. Решение уравнений переноса тепла при фильтрации методом сведения к эквивалентному уравнению теплопроводности / Н. Н. Смирнова // Физическая гидродинамика и теплообмен: сб. науч. тр. Новосибирск, 1978. С. 61-68.
31. Нустров, B.C. Метод эквивалентного уравнения в теории тепломассопереноса / B.C. Нустров, Б.Н. Сайфулаев // Инж,- физ. журнал. 1988. Т. 54. - № 5. - С. 779-786.
32. Мухин, В.А. Экспериментальное исследование нестационарного теплообмена в пористом слое при фильтрации в нем жидкости /
33. B.А. Мухин, Н.Н. Смирнова // Журн. прикл. механики и техн. физики. -1981. -№ 4. С. 110-115.
34. Смирнова, Н.Н. Нестационарный теплообмен при фильтрации в гетерогенных средах / Н.Н. Смирнова. Новосибирск: Институт теплофизики СО АН СССР. - 1990.
35. Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел / Г. Карслоу, Д. Егер. М.: Наука, 1964.-487 с.
36. Малофеев, Г.Е. Исследование распределения температуры в пласте и потерь с целью увеличения нефтеоотдачи: дис. . канд. техн. наук / Г.Е. Малофеев; МИНХиГП. М.: 1959. - 162 с.
37. Цой, П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса / П.В. Цой.-М.: Энергия, 1971.-383 с.
38. Schuman, T.E.W. Heat transfer a liquid flowing through a porous prism / T.E.W. Schuman // J. Franklin Inst. 1929. - Vol. 208, № 3. - P. 405-416;
39. Кэйс, B.M. Компактные теплообменники / B.M. Кэйс, А.Н. Лондон; пер. с англ.; под ред. Ю.В. Петровского. М.: Энергия. - 1967.
40. Anzelius, A. Uber Erwarmung vermittels durchstromender Medien / A. Anzelius // Ztschr. Angew. Math. Mech. 1926. Bd 6, № 4. - P. 291-294.
41. Klinkenberg, A. Numerical evalution of equations desch-ribing transient heat and masstransfer in packed solids / A. Klinkenberg // Ind. Eng. Chem. 1948. Vol. 40, №10.-P. 1992-1994.
42. Ledoux, E. // Ind. Eng. Chem. 1970. - Vol. 40.
43. Тен-Бош. Теплопередача / Тен-Бош 1930.
44. Шаха, А.К. // Химстрой. 1935. - №5.
45. Жуховицкий, А.А. / А.А. Жуховицкий, Я. Л. Забежинский, А.Н. Тихонов // ЖФХ. 1945. - Т. 19, № 6. - С. 253.
46. Thomas, С. // N. Y. Acad. Sci. 1948. - Vol. 49. - P. 161.
47. Иванцов, Г.П. Прогрев неподвижного слоя шаров потоком горячего газа / Г.П. Иванцов, Б.Я. Любов // Докл. АН СССР. 1952. - Т. 136, № 2.1. C. 293-296.
48. Серов, Е.П. Динамика процессов в тепло- и массообменных аппаратах / Е.П. Серов, Б.П. Корольков. -М.: Энергия, 1967.
49. Теплотехника металлургического производства. М: МИСИС, 2006 - Т. 2.-С. 246-253.
50. Теплотехника: учебник для вузов. / под ред. В.Н. Луканина М.: Высшая школа, 1999. - 671 с.
51. Pons, М. // Int. J. Refrigeration. 1997. Vol. 20, № 6. - P. 411-420.
52. Aphornarata, S. / S. Aphornarata, I.W. Eames // Int. J. Refrigeration. 1995. -Vol. 18, №4.
53. Pons, M. //J. Energy Resources. 1996. - Vol. 118, № 3. - P. 229-236.
54. Nusselt, W. Die Theorie des Winderhitzers. // VDI-Zeitschrift. 1927. - Vol. 71, № 3. -P. 3.
55. Корольков, Б.П. Специальные функции для исследований динамики нестационарного теплообмена. -М., 1976.
56. Окунев, Б.Н. Аналитическая теория регенеративного теплообмена и исследование его термодинамической эффективности / Б.Н. Окунев, М.С. Сафонов // ИФЖ. 2000. - Т. 73, № 2. - С.237-243.
57. Ranz, W. //J. Chem. Eng. Progr. 1952. - Vol. 48. - P. 141-173.
58. Rowe, P.N / P.N. Rowe, K.T. Claxton, J.B. Lewis // Trans. Inst. Chem. Eng. -1965.-Vol. 43, №1.-P. 14.
59. Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе М.-Л., Машгиз, 1957.-383 с.
60. Pfeffer, R. // Ind. Eng. Chem. Fund. 1964. - Vol. 3. - P. 380.
61. Happel, J. // AlChE J. 1958. - Vol. 4. - № 3. - P. 197.
62. Kusik, C.L. /C.L. Kusik, J. Happel // Ind. Eng. Chem. Fund. 1962. - Vol. 1. -P. 163.
63. Zabrodsky, S.S. // Int. J. Heat Mass Transfer. 1963. - Vol. 6, № 8. - P. 989.
64. Петухов, Б.С. Теплопередача и сопротивление при ламинарном течении в трубах / Б.С. Петухов. М., Энергия, 1967.
65. Srensen, I.P. / I.P. Srensen, W.E. Stewart // Chem. Eng.Sci. 1974. - Vol. 29, №4.-P. 818.
66. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодэс, Д.А Наринский. Л.: Химия, 1979. - 176 с.
67. Чуханов, З.Ф. Динамика процесса швелевания твердого тела / З.Ф. Чуханов, Е.А. Шапатина // Изв. АН СССР. ОТН. 1945. - № 7-8. - С. 746.
68. Федоров, И.М. Коэффициенты испарения, теплоотдачи и сопротивления при сушке зернистых материалов с продувкой воздуха через слой // Сборник ВТИ. Современные проблемы сушильной техники. Под ред. М. Ю. Лурье. 1941, № 2, - С. 64.
69. Бернштейн, Р.С. Теплоотдача в слое // Исследование процессов горения натурального топлива: сборник статей. Под ред. Г.Ф. Кнорре. М.-Л., Госэнергоиздат, 1948. - С. 88.
70. Тимофеев, В. Н. Теплообмен в слое // В кн.: Известия ВТИ им. Ф, Э. Дзержинского. 1949. -№ 7. - С. 12.
71. Аэров, М.Э. Некоторые вопросы аэродинамики и теплообмена в каталитических реакционных аппаратах. Дис. . д-ра техн. наук; М., 1951.
72. Аэров, М.Э. Теплообмен в слое шаров при больших числах Рейнольдса для газового потока / М.Э. Аэров, Д.А. Наринский, Б.И. Шейнин // Теоретические основы химической технологии. М.: Наука. - 1968.-Т. 2,№4.-С. 575.
73. Чечеткин, А.В. Высокотемпературные теплоносители / А.В. Чечеткин. -М., Госэнергоиздат, 1962.
74. Любошиц, А.И. Регенеративный теплообмен в плотном слое / А.И. Любошиц, В.А Шейнман. Минск: Наука и техника, 1970. - 360 с.
75. Decken, G.B. Bestimmung der Warmeubergang von Kugelschuttungen in durchstromen des Gas mit Hilfe der Stoffubergang Analogie / G.B. Decken,
76. A.I. Hautke, I. Binckebanck // Chem. Ingr. Techn. 1960. - Bd. 32, № 9. -S. 591.
77. Дентон, В. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при течении жидкости через слой сферических частиц / В. Дентон, Ч. Робинсон, Р. Тиббс // Экспресс-информация, № 47. М., Атомиздат, 1963.
78. Богоявленский, Р. Г. Гидродинамика и теплообмен в высокотемпературных ядерных реакторах с шаровыми твэлами / Р. Г. Богоявленский. М.: Атомиздат, 1978. - 112 с.
79. Гольдштик, М.А. Процессы переноса в зернистом слое / М.А. Гольдштик Новосибирск: изд-во ИТФ СО АН СССР, 1984.
80. Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. М.: Атомиздат, 1979.-415 с.
81. Ruthven, D.M. Principles of Adsorption and Adsorption Processes / D.M. Ruthven. N.Y.: Wiley, 1984.
82. Кельцев, H.B. Основы адсорбционной техники / H.B. Кельцев. -М.: Химия, 1984.
83. Современные подходы к исследованию и описанию процессов сушки пористых тел / Ю.И. Аристов и др.. Новосибирск: изд-во СО РАН, 2001.-С. 180-211.
84. Ruthven, D.M. Pressure Swing Adsorption / D.M. Ruthven, S. Farooq, K.S. Knaebel. VCN Publisher Inc., N.Y. 1994. - 352 p.
85. Banks, P.J. // Chem.Engn.Sci. 1972. - Vol. 27. -P.l 143-1155.
86. Close, D.J. / D.J. Close, P.J. Banks // Chem.Engn.Sci. 1972. - Vol. 27. -P. 1155-1167.
87. Франк-Каменецкий, Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике / Д. А. Франк-Каменецкий. М.: Наука, 1967. - С. 426.
88. Матрос, Ю.Ш. Катализаторы и каталитические процессы / Ю.Ш. Матрос. Новосибирск: изд-во ИК СО АН СССР, 1977. -С.111-134.
89. Матрос, Ю. Ш. //Кинетика и катализ. 1981. - Т. 22, № 2, - С. 219-226.
90. Боресков, Г.К. / Г.К. Боресков и др. // Докл. АН СССР. 1977. - Т. 237, №1.-С. 160-163.
91. Боресков, Г.К. / Г.К. Боресков и др. // Кинетика и катализ. 1982. — Т. 23, №2.-С. 402-406.
92. Pesaran, А.А. / А.А. Pesaran, A.F. Mills // Int. J. Heat and Mass Transfer. -1987. Vol. 30, № 6. - P.1051-1060.
93. Nieken, U. Fixed bed reactors with periodic flow reversal: experimental results for catalytic combustion / U. Nieken, G. Kolios, G. Eigenberger // Catal. Today. 1994. - Vol. 20. - P. 335-350.
94. Van den Beld, B. Removal of volatile organic compounds from polluted air in a reverse flow reactor: an experimental study / B. Van den Beld et. al. // Ind. Engng. Chem. Res. 1994. - Vol. 33. - P. 2946-2956.
95. Van den Beld, B. Air purification in a reverse flow reactor: Model simulation vs. experiments / B. Van den Beld, K.R. Westerterp // A.I.Ch.E.J. 1996. -Vol. 42,-P. 1139.
96. San, J.Y. / J.Y. San, C.C. Ni, S.H. Hsu // Int. J. Therm. Sci. 2002. - Vol. 41. -P. 41-49.
97. Composite sorbents "СаСЬ in a porous matrix" for gas drying: fixed bed experiments, NMR-imaging, modeling / Proceedings of the 5th Italian Conf.Chem. Process Engn. // M.M. Tokarev et. al.; Florence. 2001. -P. 191-196.
98. An*HNMR microimaging study of water vapor sorption by individual porous pellets / I.V. Koptyug et. al. // J. Phys .Chem. B. 2000. - Vol.104.-P. 1695-1700.
99. Аристов, Ю.И. / Ю.И. Аристов и др. // ЖФХ. 1997. - Т.71, № 2.-С. 253-258.
100. Aristov, Yu.I. / Yu.I. Aristov et. al. // Appl.Therm.Engn. 2002. - Vol. 22, №2.- P.191-204.
101. Токарев, М.М. Свойства композитных сорбентов "хлорид кальция в мезопористой матрице". Автореферат дис. . канд. хим. наук. -Новосибирск: изд-во Ж СО РАН, 2003.
102. Симонова, И.А. Сорбционные свойства нитрата кальция, диспергированного в силикагеле: влияние размера пор / И.А. Симонова, Ю.И. Аристов //ЖФХ. -2005. Т. 79, № 8, - С. 1477-1481.
103. Гордеева, Л.Г. / Л.Г. Гордеева и др. // ЖФХ. 1998. - Т. 72, № 7. - С. 1229-1233.
104. Гордеева, Л.Г. Автореферат дис. . канд. хим. наук. Новосибирск: изд-во Ж СО РАН, 1998.
105. Гордеева, Л.Г. / Л.Г. Гордеева и др. // ЖФХ. 2000. - Т.74, № 12. -С. 2211-2215.
106. Панкратьев, Ю.Д. / Ю.Д. Панкратьев, М.М. Токарев, Ю.И. Аристов // Ж.физ.химии. 2001. - Т. 75, № 5. с. 910-914.
107. Tokarev, М.М. / М.М. Tokarev, Yu.I. Aristov // React.Kinet.Cat.Lett. 1997. -Vol. 62, № 1. - P. 143-150.
108. Аристов, Ю.И. Новый подход к регенерации теплоты и влаги в системе вентиляции помещений. 1. Лабораторный прототип регенератора / Ю.И. Аристов, И.В. Мезенцев, В.А. Мухин // ИФЖ. 2006. - Т. 79, № 3. -С. 143-150.
109. Аристов, Ю.И. Исследование влагообмена при протекании воздуха через неподвижный слой адсорбента / Ю.И. Аристов, И.В. Мезенцев, В.А. Мухин // ИФЖ. 2005. - Т. 78, № 2. - С. 44-50.
110. Аристов, Ю.И. Новый подход к регенерации теплоты и влаги в системе вентиляции помещений. 2. Прототип реального устройства / Ю.И. Аристов, И.В. Мезенцев, В.А. Мухин // ИФЖ. 2006. - Т. 79, № 3. -С. 151-157.
111. Мезенцев, И.В. Экспериментальные исследования насадки в переключающихся регенераторах / И.В. Мезенцев // Труды VIII Всероссийской конференции молодых ученых «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидродинамики». Новосибирск, 2004. С. 101-102.
112. Аристов, Ю.И. Регенерация теплоты и влаги в твердооксидном электрохимическом конвертере / Аристов Ю.И. и др. // Материалы докладов на Всероссийской конференции по топливным элементам. -Екатеринбург, 2006. С. 211-213.
113. Ш.Мезенцев И.В. Новые подходы к утилизации теплоты и влаги в системе вентиляции / И.В. Мезенцев, Ю.И. Аристов, В.А. Мухин // Материалы докладов 63-й научно-технической конференции. Новосибирск: НГАСУ, 2006.-С. 139.
114. Аристов, Ю.И. Устройство для регулирования теплообмена в системе вентиляции офисных и жилых помещений / Ю.И. Аристов, И.В. Мезенцев, В.А. Мухин // Патент РФ № 49209.
115. Аристов, Ю.И. Способ регулирования теплообмена в системе вентиляции офисных и жилых помещений и устройство для реализации этого способа / Ю.И. Аристов, И.В. Мезенцев, В.А. Мухин // Патент РФ №2277205.
116. Экспериментальное исследование и математическое моделирование процессов теплообмена в термоаккумулирующих средах / И.В. Мезенцев и др.. Новосибирск: Теплофизика и аэромеханика. - 2006. - Т. 13, №3,-С. 435-442.
117. Хайрер, Э. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и дифференциально-алгебраические задачи / Э. Хайрер, Г. Ваннер. М.: Мир, 1999. - 390 с.
118. Иоффе, И.И. Инженерная химия гетерогенного катализа / И.И. Иоффе, JI.M. Письмен. -М.: Химия, 1965. 456 с
119. Левеншпиль, О. Инженерное оформление химических процессов/ О. Левеншпиль. -М.: Химия, 1969. 621 с.
120. Гува, А. Я. Краткий теплофизический справочник / А. Я. Гува. -Новосибирск. 2002. 300 с.
