Повышение эффективности теплообменных аппаратов газотурбинных установок замкнутого цикла тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 621 565 94

ЕГОРОВ КИРИЛЛ СЕРГЕЕВИЧ

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ГАЗОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК ЗАМКНУТОГО ЦИКЛА

Специальность 01 04 14 - Теплофизика 05 04 12 - Турбомашины и комбинированные установки

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2007

003057609

Работа выполнена в МГТУ им Н Э Баумана и Институте Механики МГУ им М В Ломоносова

Научный руководитель, Почетный работник высшего специального

Научный консультант от Института Механики

МГУ им М В Ломоносова к т н , в н с - Виноградов Ю А

Официальные оппоненты д т н , профессор Харченко В Н ,

к т н , доцент Калишевский Л Л Ведущая организация Объединенный Институт Высоких Температур Российской Академии Наук (ОИВТ РАН)

Защита состоится " 30 " мая_ 2007 года в "14" часов на

заседании диссертационного совета Д 212141 08 в Московском государственном техническом университете имени Н Э Баумана по адресу 107005, Москва, Лефортовская наб, д 1, корпус факультета "Энергомашиностроение", ауд 609 Э.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ им Н Э Баумана

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просьба посылать по адресу 105005, Москва, ул 2-ая Бауманская, д 5, МГТУ им Н Э Баумана, Ученому секретарю диссертационного совета Д 212 141 08

Автореферат разослан "jf' апреля_2007 года

Ученый секретарь

образования РФ к т н , доцент - Иванов В Л

диссертационного совета Д 212 141 0! кандидат технических наук, доцент

Общая характеристика работы

Актуальность темы Вопрос о создании надежного с большим ресурсом высокотемпературного трубчатого теплообменного аппарата представляет большой практический интерес для использования в замкнутых газотурбинных установках (ЗГТУ) для перспективных атомных электростанций, в газотурбинных установках, использующих в качестве топлива уголь и других устройствах, где необходимы теплообменные аппараты, работающие при температурах выше 700°С

Имеющиеся на сегодняшний день способы компенсации температурных деформаций (сильфоны, плавающая трубная доска, трубный пучок с и-образными трубами и т д) не обеспечивают полной компенсации деформаций и значительно усложняют конструкцию и изготовление теплообменного аппарата

Применение трубчатого теплообменного аппарата типа трубы Фильда с полной компенсацией тепловых деформаций позволяет решить данную проблему

Цель работы

1 Анализ технических требований, предъявляемых к высокотемпературным теплообменным аппаратам Обоснование использования теплообменного аппарата типа трубы Фильда в качестве высокотемпературного теплообменного аппарата

2 Поиск новых путей для повышения тепловой эффективности теплообменного аппарата типа трубы Фильда для однофазного теплоносителя

3 Теоретическое и экспериментальное исследование турбулентного стабилизированного течения в канале с односторонним вдувом

4 Разработка инженерной методики расчета теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой

Научная новизна работы заключается в следующем

1 Проведено подробное теоретическое и экспериментальное исследование турбулентного стабилизированного течения в канале с односторонним вдувом

2 Впервые проведена классификация имеющихся в литературе методик расчета теплообменных аппаратов на основе трубы Фильда, использующих одномерные уравнения конвективного теплообмена

3 Впервые подробно исследован теплообменный аппарат на основе трубы Фильда с внутренней стенкой, выполненной из материалов разной теплопроводности

4 Разработана оригинальная методика для расчета теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой Исследован

теплообменный аппарат на основе трубы Фильда с пористой внутренней трубой, позволивший увеличить эффективность теплообменного аппарата на 15-20 % при увеличении относительных потерях давления на 30-40 % Практическая ценность работы Полученные в диссертации результаты имеют прямое практическое значение, так как предложенная конструкция теплообменного аппарата позволяет полностью компенсировать температурные деформации, при сохранении достаточно высокой тепловой эффективности

Апробация работы Основные положения работы были доложены на XLVII научно-технической сессии по проблемам газовых турбин (Пермь, 2528 сентября 2000 г), XI Всероссийской Межвузовской научно-технической конференции "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели" (Москва, 15-17 ноября 2000 г), XLVIII научно-технической сессии по проблемам газовых турбин (Рыбинск, 25-26 сентября 2001 г), восьмой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (Москва, 28 февраля-1 марта 2002 г), XLIX научно-технической сессии по проблемам газовых турбин (Москва, 10-12 сентября 2002 г), X школе-семинаре "Современные проблемы аэродинамики" под руководством академика РАН Г Г Черного (5-15 сентября 2002, г Сочи, "Буревестник"), третьей Всероссийской конференции по тепломассобмену (21-25 октября 2002 г., Москва), XI школе-семинаре "Современные проблемы аэродинамики" под руководством академика РАН Г Г Черного (5-15 сентября 2003, г Сочи, "Буревестник"), XIV школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева (26-30 мая 2003 г, г Рыбинск, Россия), международной конференции "Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность" (2004 г), Ломоносовских чтениях (19-28 апреля 2004, Москва, МГУ им МВ Ломоносова), четвертой Международной школе-семинаре "Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем" (28 июня -03 июля 2004г, Санкт-Петербург, Россия), XII школе-семинаре "Современные проблемы аэродинамики" под руководством академика РАН Г Г Черного (5-15 сентября 2004, г Сочи, "Буревестник"), XII межвузовской научно-технической конференции "Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели", посвященная 175-летию МГТУ им НЭ Баумана, 55-летию кафедры Э-3 (Москва, 24-26 ноября 2004 г), конференции-конкурса молодых ученых (Москва, 12 октября - 14 октября 2004 г, МГУ им МВ Ломоносова, XV школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева (Калуга, 2005 г.), а также на заседаниях и научно-технических семинарах кафедры ЭЗ МГТУ им Н Э Баумана 2000-2005 гг

Публикации По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, 1 статья, 16 материалов конференций

Награды За данный цикл работ автор работы награжден дипломом по итогам открытого конкурса 2001 года на лучшую научную студенческую

работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам в Вузах Российской Федерации, Свидетельством кафедры-сети ЮНЕСКО/МЦОС в 2002 году, а также премией РАО ЕС и РАН "Новая генерация" в 2005 году

Структура и объем работы Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, заключения и списка литературы, содержит 132 страницы, 62 рисунков, 6 таблиц и список литературы из 114 наименований

Содержание работы

Во введении кратко охарактеризовано состояние проблемы в целом, а так же показана ее новизна и актуальность

В первой главе анализируются требования, предъявляемые к высокотемпературным теплообменным аппаратам Например, для замкнутой газотурбинной установки с ядерным реактором теплообменник должен обеспечивать надежную эксплуатацию на всех режимах при общем ресурсе 200-250 тысяч часов и периодах работы без постоянного местного обслуживания до 10 тысяч часов

Требование большого ресурса при высокой надежности предопределяют конструкцию теплообменника с эффективной компенсацией тепловых расширений

Возможны следующие пути реализации подобной конструкции

1) прямотрубный пучок с надежными механическими компенсаторами и компенсационной завивкой (закруткой) по спирали труб концевой части трубного пучка,

2) трубный пучок и-образных труб,

3) трубный пучок на основе труб Фильда

Первые два варианта не исключают появления температурных деформаций Третий вариант, теплообменник с матрицей из труб Фильда позволяет полностью исключить появление термических напряжений, связанных с тепловым расширением трубного пучка

Труба Фильда, принципиальная схема которой изображена на рис 1, представляет собой теплообменный аппарат типа "труба в трубе", в котором первый поток теплоносителя течет по внутренней трубе, разворачивается в тупиковом конце и протекает далее по межтрубному кольцевому пространству Второй поток обтекает внешнюю поверхность трубного пучка Однако рекуперация тепла первого потока внутри труб Фильда снижает тепловую эффективность теплообменника между цилиндрическим каналом внутренней трубы и кольцевым каналом возникает тепловой поток, называемый "паразитным"

"Паразитный" тепловой поток определится выражением

н

где К - коэффициент теплопередачи через внутреннюю трубу, Р - площадь теплообменной поверхности, ДТ, - локальная разность температур между теплоносителями, протекающими во внутренней трубе и кольцевом канале

Вопросам интенсификации теплообмена и повышения тепловой эффективности трубы Фильда посвящены многочисленные работы

В данной работе вместо непроницаемой внутренней трубы предлагается использовать пористую внутреннюю трубу со вдувом части теплоносителя в межтрубное кольцевой канал (рис 2)

\3

Рис 1 Схема теплообменного аппарата на основе трубы Фильда 1 - внешняя труба (поверхность теплообмена), 2 - трубные доски, 3 - внутренняя труба (поверхность теплообмена), 4 - первый теплоноситель, 5 - второй теплоноситель

Рис 2 Теплообменный аппарат на основе трубы Фильда с пористой внутренней трубой 1 - холодный теплоноситель, 2 - горячий теплоноситель, 3 - наружная труба, 4 - внутренняя пористая труба

Анализ работ по гидродинамике и теплообмену, в которых исследовались каналы со вдувом и отсосом, показал, что для задачи расчета гидродинамики и теплообмена в кольцевом канале при наличии вдува и неизотер-мичности данные практически отсутствуют Такая задача, тем не менее, является специфичной для теплообменников типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой.

Во второй главе содержится описание экспериментального стенда, разработанного и спроектированного автором, моделирующее течение в кольцевом канале теплообменного аппарата типа трубы Фильда

Установка (рис 3) представляет собой птоский канал поперечным сечением 10x200 мм, состоящий из трех основных участков предварительного участка длиной 600 мм, рабочего участка длиной 600 мм и выходного участка длиной 190 мм

- основной поток

Рис. 3 Принципиальная схема экспериментального стенда 1 - ресивер, 2 - входной конфузор, 3 - теплоизоляция, 4,10 - непроницаемая стенка, 5 - основной нагреватель, 6 - предохранительный нагреватечь, 7 - пористая стенка, 8 - дефлектор, 9 - камера вдува

Для обеспечения равномерности течения воздуха при входе основной теплоноситель подается в предварительный участок из ресивера - 1. Для выравнивания потока при входе в канал установлен входной конфузор - 2, спрофилированный по лемнискате.

Нижняя непроницаемая стенка капала - 10, представляет собой пластины толщиной размерами 5 мм. Пластины изготовлены из красной меди с целью обеспечения равномерности нагрева. Под пластинами, в стенке установки смонтированы основной (5) и три дополнительных нагревателя (6) - два нагревателя до рабочего участка, один после рабочего участка.

Проницаемая стенка рабочего участка канала состоит из шести пористых секций с камерами вдува размерами 200x97 мм (9), что позволяет изменять распределение величины вдуваемого в канал воздуха по длине канала. Для обеспечения равномерного вдува и предотвращения "пробоя" пористого материала за отверстиями подвода установлены дефлекторы 8. Проницаемая стенка 7 каждой камеры изготовлена из порошкового пористого материала толщиной 10 мм . Верхняя стенка канала перед и после проницаемого участка представляет собой пластины из красной меди толщиной 10 мм с теплоизоляцией из асбеста 3 для уменьшения утечек тепла.

В процессе проведения экспериментов производилось измерение следующих параметров: статического давления по длине канала, статического давления в камерах подвода вдува, полного давления и температуры по высоте канала на входе в рабочий участок, полного давления и температуры по высоте канала на выходе из рабочего участка, температуры сплошной и проницаемой стенок канала, как по длине, так и по ширине, температуры вдува, мощность, потребляемая на1ревателями, расход воздуха в каждой секции вдува, температуры в ресивере,

Профили скоростей, полученные в процессе проведения экспериментов в канале при различных значениях критериев Рейнольдса Яе^к, и относительных вдувах <3 на расстоянии х=1,23 м от входа в канал, представлены на рис, 4.

0.88 0.9 «.9 г 0,94 (1,94 (|,9«и/итал

Рис. 4. Профили скоростей в экспериментальном канале: I - Лвтк = 9,0Н03, 5*0 %; 2 - Ке„м = 8,84-103, 6 = 19,8 Щ, 3 = 6=54,9 %; 4 - = 1;02-Ш4, С -57,6 %

Результаты экспериментов были обобщены по следующим зависимостям

/LPо =/(Л при ReMH = idem, Nu/Nu, =/(/) при Rem =idem

Полученные зависимости 4mp/J;mp0 = /(/) при ReKM =idem и Nu/Nu0 = /(7) при ReKaH = idem, представлены в логарифмических координатах на рис 5, 6

В результате экспериментального исследования течения в канале с односторонним равномерным вдувом получены аппроксимирующие зависимости для среднего числа Нуссельта и среднего коэффициента трения в широком диапазоне чисел Рейнольдса и величины относительного вдува G Показано, что хорошим обобщающим критерием для относительных чисел Нуссельта и коэффициента трения является относительный импульс I

-46-44 -42 -4 -3 8 I .6 -5 -4 -3 I

Рис 6 Зависимость Nu/Nu0 — при ReKaH = idem 1 - экспериментальные точки, 2 - аппроксимирующая их линейная зависимость lg(Nu/Nu 0) = 0,048 lg(l) + 0,2612

В третьей главе проведено теоретическое исследование прямоугольного канала в двумерной постановке длиной 1200 мм и высотой 9 мм Нижняя стенка канала нагревается, через верхнюю осуществляется подвод вдуваемого воздуха Через две остальные стенки происходит подвод и отвод основного воздуха Первые 600 мм канала не имеют подвода вдуваемого воздуха, таким образом здесь происходит только нагрев нижней стенки Это сделано для получения стабилизированного (развитого) течения

Газ считается неизотермичным, несжимаемый (в аэродинамическом смысле), течение - турбулентное Дифференциальные уравнения имеют следующий вид

Уравнение неразрывности — (pu) + — (pv) = 0

дх ду

Уравнение импульса

Рис 5 Зависимость ^/^q —

при ReKaH = idem 1 - экспериментальные точки, 2 - аппроксимирующая их линейная зависимость

lg(W^o)=-0,31831g(l)-l,4626

_cu dp

ox ay ax

_Sïï dp

ox ay ay

гдгй д2йл

ду

8х2+ду\

f ta*-.

д

д_ дх д

где и и v - осредненные скорости по осям х и у, и' и v' - пульсационные скорости, р - плотность, р - давление, ц - коэффициент динамической вязкости

Уравнение энергии

где Т и Т' осредненная и пульсационная температуры, X - коэффициент теплопроводности, Ср - теплоемкость

Представленная выше система уравнений замыкается двухпараметрической k - s моделью турбулентности Вблизи стенки использовалась гипотеза пути смешения Прандтля с использованием выражения для пути смешения, предложенных Ван-Дристом (двухслойная модель турбулентности)

Основные результаты численных расчетов представлены на рис 7, 8, 9

y/h.

,ТР0 V Ï 1 I

• 1

- г

Г 1 1

i

No,_ 1 R1

11?! у

1

-33 ы

-2 Igl

Рис 7 Профили скоростей в экспериментальном канале 1 - Яе™ = 9,01 10], 5 = 0%, 2 - Ке„„ = 8,84 10', й = 19,9 % 3,4- численный расчет

Рис 8 Зависимость W^TpO =f(ï)nPH

ReKa„ = idem 1 - экспериментальные точки, 2 -численный расчет

Рис 9 Зависимость Nu/Nu о = f(T) при ReKa„ = idem 1 - экспериментальные точки, 2 -численный расчет

На рис 3 представлено сравнение численного расчета профилей скорости в канале с полученным профилем скоростей в процессе эксперимента Профили скоростей получены на расстоянии х=1,23 м от входа в канал при различных значениях критериев Рейнольдса Кекан и относительных вдувах <3 На рис 4, 5 представлено сравнение интегральных характеристик -среднего коэффициента трения и среднего числа Нуссельта на участке вдува полученных в численном эксперименте с полученными значениями в

процессе физического эксперимента Как видно из представленных данных наблюдается хорошее соответствие (для коэффициента трения не более 4,5 % а для числа Нуссельта не более 12 %) Это говорит о возможности как качественного, так и количественного численного моделирования в кольцевом канале теплообменного аппарата типа трубы Фильда Применение к-е двухпараметрической модели турбулентности совместно с моделью турбулентности Ван-Дриста вполне оправданно, и позволяет, на взгляд автора данной работы, количественно верно отразить и исследовать все особенности турбулентного течения в канале с одностороннем вдувом

В четвертой главе на основе имеющихся в литературе данных, автором работы для исследования теплообменного аппарата типа трубы Фильда была выбрана методика численного решения одномерных уравнений конвективного теплообмена

Рассмотрим вариант, когда внешний теплоноситель движется противотоком относительно теплоносителя в кольцевом пространстве, что изображено на рис 10

0'

Рис 10 Схема течения в теплообменном аппарате типа трубы Фильда при

противоточной схеме --противоток,----прямоток

Рис 11 Температурные профили в теплообменном аппарате типа трубы

Фильда при противоточной и прямоточной схем течения для первой методики расчета -— противоток,----прямоток

Для элементарной поверхности длиной с!х (рис.11) теплообмен описывается следующими уравнениями

\У,си2 =К,и1(б-12)с1х, (1)

- "^(Ю^и;,^, -9)ёх, (2)

-\Vjdt, =-ЧУ,с112 -М^сШ, (3)

где }У/ - водяной эквивалент внутреннего теплоносителя, \У2 - водяной эквивалент внешнего теплоносителя, - температура внутреннего теплоносителя, К, в - температура межтрубного теплоносителя, -температура внешнего теплоносителя, К, - коэффициент теплопередачи

внутренней трубы. К, - коэффициент теплопередачи внешней трубы, щ -периметр окружности внутренней трубы, и, - периметр окружности внешней трубы.

Суть методики состоит в следующем. Разбивая теплообменник на п участков И используя конечно-разностную схему "вперед" заменяем дифференциальные уравнения 0*3) их конечно-разностными аналогами:

(4)

-е1), (6)

где 1 принимает значения 1 = 0...П.

Расчет теплообменника по изложенной методике проводился при следующих условиях (рис.12 а): температура и давление на входе в тепло-обменный аппарат по горячей стороне ^=900 К, Р1=0,1 МПа, температура и давление на входе а теплообменный аппарат по холодной стороне ^=570 К, Рз=0,5 МПа, размеры и длина труб даны на рис. 12 а, компоновка труб в пучке - треугольная, относительный шаг труб 1} = 1,25 (рис. 12 б).

а) размеры трубы Фильда б) компоновка трубного пучка

Рис. 12. Исходные данные для расчета грубы

Исходя из предложения использования теплоизоляции внутренней трубы были рассчитаны различные варианты, вплоть до полной теплоизоляции внутренней трубы. Значения коэффициентов теплопроводности внутренней стенки принимались следующими значениями: Хм=20 , 1^=0,1

м • К

, Ам=0,(11 , Хм=0 --— (адиабатная стенка). М-К м-К м-К

В таблице 5 приведены значения тепловой эффективности е = —--у

Ц~~ щ

трубчатых теплообменников при одинаковой поверхности теплообмена Р=Ч(1ет=0,188 м2 и относительных с}'ммарных потерь давления Др£=Иет=

3,3 % Для трубчатого теплообменного аппарата геометрические размеры трубы приняты равными размерам внутренней трубы Фильда

Сравнение тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда при Р=^ет и ДР£=1<Зет С трубчатым противоточным теплообменником показывает, что тепловая эффективность теплообменного аппарат на основе трубы Фильда значительно меньше, чем для трубчатого противоточного теплообменника Применение обычной теплоизоляции

(7,м=0,1 ) малоэффективно и повышает тепловую эффективность на 3 - 4 % м К

Таблица 1

Расчет различных вариантов теплообменных аппаратов при Е=1с1ет=0,188 м2, ДР£=1с1ет= 3,3 % и

№ Описание расчета Схема течения , Вт м К 8

1 Труба Фильда противоток 20 0,49

2 Труба Фильда противоток 0,1 0,52

3 Труба Фильда противоток 0,01 0,53

4 Труба Фильда противоток 0 0,6

5 Трубчатый теплообменник противоточного типа противоток - 0,71

Анализ данной методики расчета, проведенный автором работы показал, что для расчета теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой стенкой она не корректна Определяется это тем, что методика не учитывает перепуск части теплоносителя через внутреннею стенку Проведенный в двух предыдущих главах теоретическое и экспериментальное исследование позволило получить изменение коэффициентов теплоотдачи и коэффициента трения в канале с равномерным односторонним вдувом Применение полученных данных автором работы позволило сделать расчеты теплообменного аппарата на основе трубы Фильда с внутренней пористой трубой

Для применения методики в расчетах теплообменного аппарата на основе трубы Фильда с внутренней пористой трубой в нее автором работы были внесены изменения Уравнения одномерного конвективного теплообмена принимают следующий вид

+ё'

1+-

е,+1 -е1

-х

где £ - массовый расход вдуваемого газа на 1-ом участке

Для расчета гидравлического сопротивления пористой стенки использовалось модифицированное уравнение Дарси или уравнение Рейнольдса-Форшхеймера Для теплового расчета состояния пористой стенки использовалась одномерная, одно-температурная модель (модель локального теплового равновесия) Изменения коэффициентов теплоотдачи, обусловленные наличием вдуваемого воздуха учитывались по полученным экспериментальным зависимостям [Список публ 12] и работе [Ерошенко В М , Зайчик ЛИ Гидродинамика и теплообмен на проницаемых поверхностях -М-Наука, 1984 -275 с].

Расчет теплообменника проводился при таких же условиях (рис 12) Пористая труба выполнена из порошкового материала, материал — коррозинно-стойкая сталь

На рисунке 13 представлены расчеты тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда, отнесенные к тепловой эффективности теплообменного аппарата противоточной схемы Еф/сПр, а также относительных потерь давления в зависимости от величины относительного вдува

О 69 --------3 +

О 10 20 30 40 50 С,% 0 10 20 30 40 50 С,%

а) относительная тепловая эффективность б) относительные потери давления

Рис 13 Относительная тепловая эффективность и относительные потери давления в зависимости от величины относительного вдува

Расчеты теплообменного аппарата типа трубы Фильда показали, что при использовании эффекта газодинамической защиты при изготовлении внутренней трубы из пористого материала позволяет увеличить степень регенерации теплообменного аппарата на 15-20%, при увеличении относительных потерь давления на 30 - 40 %

В пятой главе разработана методика оптимизации параметров цикла замкнутых газотурбинных установок

Удельная (абсолютная) поверхность каждого из теплообменных аппаратов является функцией степени регенерации сг, степени охлаждения 0, относительных (абсолютных) потерь давления Соответственно, это относится и к суммарной относительной поверхности всех теплообменных аппаратов Ре Коэффициент полезного действия (КПД) ЗГТУ является функцией только ст, 0 и относительных суммарных потерь давления в ЗГТУ ДРзгту При этом

ст, 8 и ДРзггу влияют на КПД ЗГТУ разнонаправленно Очевидно, что можно подобрать такое сочетание параметров теплообменников (ст, 8, и потери давления в каждом из теплообменных аппаратах ДРта), сохраняя Fs=idem, AP3rry=idem, чтобы достичь максимального КПД в этих условиях Можно также подобную процедуру выполнить, сохраняя Fv=idem и варьируя распределение потерь давления между теплообменными аппаратами Это позволяет определить оптимальные параметры теплообменников, при которых в условиях F£=idem достигается максимальный КПД замкнутой газотурбинной установки Подобная процедура выполняет разработанная программа оптимизации на ПЭВМ

На примере данных нескольких известных проектов ЗГТУ, применение данной методики оптимизации показано, что при сохранении FI=idem и AP3rry=idem можно повысить расчетный КПД на 5-7 %

Основные выводы и результаты

Автор показал, что одним из перспективным типом теплообменного аппарата для применения в качестве высокотемпературного теплообменного аппарата является теплообменный аппарат типа трубы Фильда Перспективным способом улучшения тепловой эффективности трубы Фильда является устранение основной причины низкой эффективности такого теплообменного аппарата Для этой цели необходимо подавить "паразитный" тепловой поток, выполнив внутреннюю трубу из пористого материала

Автором было проведено исследование стабилизированного турбулентного течения в кольцевом канале теплообменного аппарата типа трубы Фильда с применением стандартной к-е модели турбулентности в коммерческом пакете численного анализа Star-CD в широком диапазоне чисел Рейнольдса и величины относительного вдува Сделан вывод о надежном применении использованных моделей турбулентности для течения в канале

В процессе эксперимента получены аппроксимирующие зависимости для числа Нуссельта для непроницаемой стенки в таком канале Также получен коэффициент трения в таком канале в широком диапазоне чисел Рейнольдса и величины относительного вдува Показано, что хорошим обобщающим критерием для относительных чисел Нуссельта и коэффициента трения является относительный импульс I

Впервые автором проведена классификация имеющихся в литературе методик расчета теплообменных аппаратов на основе трубы Фильда, использующих одномерные уравнения конвективного теплообмена Выполненная автором модификация методики расчета, основанная на численном решении одномерных уравнений конвективного теплообмена, позволила применить ее к расчету теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой

В результате проведенных расчетов показано, что для теплообменного аппарата типа трубы Фильда, с внутренней трубой, изготовленной из пористого материала увеличивается тепловая эффективность теплообменного аппарата на 15-20%, при увеличении относительных потерь давления на 30-40 % При этом рассматривался вариант изготовления внутренней пористой трубы из материала с постоянной пористостью

Также разработана методика оптимизации параметров цикла замкнутой газотурбинной установки, позволившая увеличить проектную эффективность ЗГТУ на 2-4 %

Основные публикации и патенты по теме диссертации

По теме диссертационной работы опубликовано 17 печатных работ, в том числе, 1 статья и 16 материалов конференций

1 Егоров К С , Иванов В Л Выбор параметров газотурбинной установки замкнутого цикла (ЗГТУ) // XLVII научно-техническая сессии по проблемам газовых турбин Тез докл - Пермь, 2000 - С 89-90

2 Бекнев В С , Егоров К С , Иванов В Л Комбинированные энергетические и транспортные ГТД // XLVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин Тез докл - Рыбинск, 2001 -С 27

3 Егоров К С Особенности выбора параметров теплообменных аппаратов замкнутых газотурбинных установок // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика Тез докл Восьмой МНТК студентов и аспирантов- в 3-х т -М , 2002 - Т 3 - С 239

4 Бекнев В С , Егоров К С , Иванов В Л Газотурбинные установки термодинамически развитого цикла для парогазовой энергетики // XLIX научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин Тез докл - М, 2002 - С 60-62

5 Егоров К С , Иванов В Л , Куракин А А Применение труб Фильда в высокотемпературных теплообменных аппаратах // Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели Тез докл XI Всероссийской Межвузовской научно-технической конференции - М , 2000 - С 32-33

6 Егоров К С , Иванов В Л Анализ эффективности теплообменного аппарата на трубах Фильда // Современные проблемы аэрогидродинамики Тез докл X школы-семинара под руководством академика РАН Г Г Черного - гСочи, 5-15 сентября2002 г -М,2002 -С 31

7 Егоров К С , Иванов В Л Газодинамический метод повышения тепловой эффективности трубы Фильда // Труды третьей Российской Национальной конференции по теплообмену, в 8 т - М, 2002 Т 6 -Интенсификация теплообмена Радиационный и сложный теплообмен - С 324-327

8 Блинцов А В , Егоров К С , Иванов ВПК вопросу повышения эффективности теплообменного аппарата на базе труб Фильда // Современные проблемы аэродинамики Тез докл XI школы-семинара под руководством академика РАН Г Г Черного, г Сочи, 5-15 сентября 2003 г -М,2003 - С 56

9 Егоров К С , Иванов В Л Анализ тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках Труды XIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева, в 2 т - М , 2003 - Т 2 - С 236-239

10 Егоров К С , Зубков А Ф, Стронгин М М Модернизация студенческого практикума отделения механики механико-математического факультета МГУ им MB Ломоносова с применением решений National Instruments (на экспериментальной базе Института Механики МГУ) // Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments Сборник трудов Международной научно-практической конференции -М,2003 - С 61-64

11 Исследование тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда / А В Блинцов, С А Бурцев, Ю А Виноградов и др // Нелинейные задачи теории гидродинамической устойчивости и турбулентность Материалы международной конференции - М, 2004 - С 78-82

12 Исследование тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда / Ю А Виноградов, К С Егоров, В Л Иванов и др // Ломоносовские чтения Тезисы докладов научной конференции Секция механики, г Москва, 19-28 апреля 2004 г - М , 2004 - С 112-114

13 Исследования эффективности трубного пучка на основе трубы Фильда с газодинамической тепловой защитой / Ю А Виноградов, К С Егоров, М М Стронгин и др // Внутрикамерные процессы, горение и газовая динамика дисперсных систем Сборник материалов Четвертая Международная школа-семинар, в 2 Т - СПб , 2004 - Т 1 - С 57-62

14 Егоров К С , Иванов В Л Исследование тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда // Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели Тез докл XII Межвузовской научно-технической конференции, посвященной 175-летию МГТУ им НЭ Баумана, 55-летию кафедры Э-3 -М,2004 -С 135-137

15 Егоров КС Исследование теплопередачи в теплообменном аппарате типа трубы Фильда // Труды конференции-конкурса молодых ученых / Под редакцией академика РАН Г Г Черного, профессора В А Самсонова. - М , 2004 - С 71-72

16 Егоров К С , Вяземская Н И Исследование теплогидравлических характеристик "штыкового" теплообменного аппарата с пористой внутренней трубой // Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках Труды XV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А И Леонтьева, в 2 т - М , 2005 - Т 2 - С 107-109

17 Егоров КС Повышение тепловой эффективности теплообменного аппарата типа трубы Фильда // Известия ВУЗов Энергетика -2007 -№1 -С 69-76

Подписано в печать 11 04 2007 г Исполнено 12 04 2007 г Печать трафаретная

Заказ № 279 Тираж 100 экз

Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш , 36 (495) 975-78-56 www autoreferat ru

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕГОЮОБМЕННЫХ АППАРАТОВ И ТЕЧЕНИЙ В КАНАЛАХ СО ВДУВОМ.

1.1. Технические требования к высокотемпературным теплообменным аппаратам.

1.2. Труба Фильда.

1.3. Применение теплообменник аппаратов на основе трубы Фильда.

1.4. Предложения по улучшению теплогидравлических характеристик трубы Фильда.

1.5. Анализ выбранного способа повышения тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда.

1.5.1. Гидродинамика ламинарного течения в круглых трубах со вдувом и отсосом.

1.5.2. Теплообмен в круглых трубах со вдувом и отсосом при ламинарном течении жидкости.

1.5.3. Турбулентное течение и теплообмен в трубах с проницаемыми стенками.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТУРБУЛЕНТНОГО ТЕЧЕНИЯ В КАНАЛЕ С РАВНОМЕРНЫМ ВДУВОМ.

2.1. Описание экспериментальной установки.

2.2. Методические эксперименты.

2.3. Методика проведения и обработки эксперимента.

2.3.1. Методика обработки эксперимента.

2.4. Результаты экспериментов.

3. ЧИСЛЕННЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ В ПАКЕТЕ CFD STAR-CD.

3.1. Постановка задачи исследования.

3.2. Уравнения для средних величин и модели турбулентности.

3.3. Приведение исходной системы уравнений к обобщенному виду.

3.4. Граничные условия и теплофизические свойства моделируемой среды.

3.5. Используемые разностные схемы.

3.6. Влияние шероховатости пористой стенки.

3.7. Влияние турбулентного числа Прандтля.

4. РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА НА ОСНОВЕ ТРУБЫ ФИЛЬДА.

4.1. Обзор различных расчетных методик.

4.1.1. Первая методика.

4.1.2. Вторая методика.

4.1.3. Третья методика.

4.2. Результаты расчетов.

4.3. Модификация методики для расчета с пористой стенкой.

4.4. Результаты расчетов и их анализ.

5. ОПТИМИЗИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЗГТУ С ВТГР ИЗ УСЛОВИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ПРИ МИНИМАЛЬНОЙ СУММАРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ТА (РЕГЕНЕРАТОРА,

КОНЦЕВОГО И ПРОМЕЖУТОЧНОГО ОХЛАДИТЕЛЯ).

ВЫВОДЫ.

Проблема надежности и долговечности теплообменных аппаратов, работающих при высоких значениях температуры (800 ч- 1300 К) возникает в связи с разработкой и эксплуатацией многих энергетических установок. В качестве примера можно привести газотурбинную электростанцию, использующую в качестве топлива уголь. Эта проблема имеет такое же важное значение для оборудования, разрабатываемого для высокотемпературного газоохлаждаемого ядерного реактора (ВТГР).

Главная идея по сжиганию твердого топлива была связана с применением высокотемпературного теплообменного аппарата для подогрева газа в газотурбинной установке. Основная проблема при использовании данной установки состоит в надежности и долговечности теплообменного аппарата, работающего при высокой температуре [1, 2, 3, 4, 5], где температура достигает 1500 К.

В настоящее время возрос интерес к газотурбинным энергетическим установкам для новых типов атомных электростанций (АЭС). Рассматриваются проекты с замкнутыми газотурбинными установками. Одним из общепризнанных вариантов возможного понижения стоимости выработки электроэнергии и повышения безопасности АЭС является применение высокотемпературного газоохлаждаемого реактора, использующего в качестве рабочей среды гелий, обладающего целым рядом достоинств по сравнению с традиционным водно-водяным энергетическим реактором (ВВЭР) [6]. Высокие значения температур в реакторе (1200-г 1400 К) и регенераторе теплоты уходящих газов (800 ч- 900 К) накладывают жесткие требования к теплообменному оборудованию на АЭС такого типа, что определяется прежде всего безопасностью атомной станции. Это впрямую определяет конкурентоспособность АЭС по сравнению с другими типами электростанций и их дальнейшее развитие.

Цель работы:

1) Анализ технических требований, предъявляемых к высокотемпературным теплообменным аппаратам и выбор соответствующего типа теплообменного аппарата.

2) Анализ способов повышения тепловой эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда и выбор исследуемого способа.

3) Теоретическое и экспериментальное исследование выбранного метода повышения тепловой эффективности и выполнение расчетов теплообменного аппарата на основе трубы Фильда.

Научная новизна работы заключается в следующем: Впервые проанализирована основная проблема, возникающая при разработке и эксплуатации высокотемпературных теплообменных аппаратов - обеспечение требуемого большого ресурса и надежности, проведено подробное теоретическое и экспериментальное исследование турбулентного стабилизированного течения в канале с односторонним вдувом. Впервые разработана методика на основе одномерных уравнений конвективного теплообмена для расчета теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой. На основе разработанной автором методики впервые исследован теплообменный аппарат на основе трубы Фильда с пористой внутренней трубой, позволивший увеличить эффективность теплообменного аппарата на 15-20 %.

Практическая значимость. Полученные в диссертации результаты имеют прямое практическое значение, так как предложенная конструкция теплообменного аппарата позволяет полностью компенсировать температурные деформации, при сохранении достаточно высокой тепловой эффективности теплообменного аппарата.

Достоверность результатов теоретического исследования обеспечивалась использованием пакета вычислительной гидродинамики Star-CD, который сертифицирован по IS09001. Достоверность экспериментальных исследований обеспечивалась применением современных средств измерений (датчиков, систем обработки информации) с широким применением ЭВМ, а также лицензионной программы обработке измерений Labview 6.1. Автором была проведена оценка погрешности для полученных экспериментальных данных, которая приведена в приложении.

На защиту выносятся результаты численного и экспериментального исследования прямоугольного канала с односторонним одномерным вдувом, а также методика расчета теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой. Также представлены результаты расчетов такого теплообменного аппарата с применением этой методики.

Диссертация состоит из введения, 4-х глав и заключения.

ВЫВОДЫ

В результате выполненной работы проведено исследование стабилизированного турбулентного течения в канале с применением стандартной к - с модели турбулентности в коммерческом пакете численного анализа Star-CD в широком диапазоне чисел Рейнольдса и величины относительного вдува.

В результате теоретического анализа показана возможность применения такой модели турбулентности в сочетании с моделью турбулентности Ван-Дриста для надежного инженерного расчета такого класса задач. Такой вывод был сделан при верифицировании математической модели на данных, полученных автором в процессе физического эксперимента.

Был спроектирован, изготовлен и отлажен экспериментальный стенд для исследования течения с односторонним вдувом и нагревом противоположной стенки.

Впервые в результате проведенного эксперимента получены аппроксимирующие зависимости для числа Нуссельта для непроницаемой стенки в рабочем канале. Получен коэффициент трения в таком канале в широком диапазоне чисел Рейнольдса и величины относительного вдува. Показано, что хорошим обобщающим критерием для относительных чисел Нуссельта и коэффициента трения является относительный импульс I.

Впервые проведена классификация имеющихся в литературе методик расчета теплообменных аппаратов на основе трубы Фильда, использующих одномерные уравнения конвективного теплообмена. Проведенный анализ позволил выбрать методику расчета, основанную на численном решении одномерных уравнений конвективного теплообмена.

Проведенные расчеты теплообменного аппарата на основе трубы Фильда на основе выбранной методики показали бесперспективность использования обычной теплоизоляции для внутренней трубы теплообменного аппарата на основе трубы Фильда., что позволило обосновать правильность выбора улучшения эффективности теплообменного аппарата на основе трубы Фильда путем применения в конструкции теплообменного аппарата внутренней пористой трубы.

Выполненная модификация автором выбранной методики расчета позволила применить ее к расчету теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой.

В результате проведенных расчетов теплообменного аппарата типа трубы Фильда с внутренней пористой трубой показано, что весьма эффективным может оказаться самая простая конструкция внутренней пористой трубы с точки зрения технологии изготовления. В этом варианте внутренняя труба может изготавливаться из пористого материала с постоянной пористостью.

Проведенные расчеты показали, что для теплообменного аппарата типа трубы Фильда, с внутренней трубой, изготовленной из пористого материала увеличивается степень регенерации теплообменного аппарата на 15 ч- 20 %, при увеличении относительных потерь давления на 30 -г 4 %. При этом рассматривался вариант изготовления внутренней пористой трубы из материала с постоянной пористостью.

Также разработана методика оптимизации параметров цикла замкнутой газотурбинной установки, позволившая увеличить проектную эффективность ЗГТУ на 2-4 % или уменьшить удельную поверхность теплообменных аппаратов замкнутых газотурбинных установок на 50-100 %.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Высокотемпературные теплообменные аппараты могут найти широкое применение в различных отраслях промышленности, прежде всего в энергетике, в том числе атомной.

Для этого необходимо обеспечить компенсацию температурных деформаций, а, следовательно, и напряжений. Анализ предлагаемых способов решения данной проблемы показал, что наиболее перспективным типом теплообменного аппарата для применения в качестве высокотемпературного теплообменного аппарата является теплообменный аппарат типа трубы Фильда. Основной недостаток трубы Фильда для однофазного теплоносителя - это наличие "паразитного" теплового потока, снижающего степень регенерации такого теплообменного аппарата.

Наиболее перспективным способом улучшения степени регенерации трубы Фильда, с точки зрения автора является устранение основной причины низкой эффективности такого теплообменного аппарата. Для этой цели необходимо подавить "паразитный" тепловой поток, выполнив внутреннею трубу из пористого материала.

Проведенные расчеты подтвердили теоретический анализ проблемы, степень регенерации теплообменного аппарата увеличивается на 15 -г 20 %, при увеличении относительных потерь давления на 30 -г 40 %.

1. Егоров К.С., Иванов В.Л. Выбор параметров газотурбинной установки замкнутого цикла (ЗГТУ) // XLVII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин: Тез. докл. Пермь, 2000. - С. 89-90.

2. Егоров К.С., Иванов В.Л. Выбор параметров газотурбинной установки замкнутого цикла (ЗГТУ) // Газотурбинные и комбинированные установки и двигатели: Тез. докл. XI Всероссийской Межвузовской научно-технической конференции. Москва, 2000 - С. 67 - 68.

3. Бекнев B.C., Егоров К.С., Иванов В.Л. Комбинированные энергетические и транспортные ГТД // XLVIII научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин: Тез. докл. Рыбинск, 2001 - С. 27.

4. Егоров К.С. Особенности выбора параметров теплообменных аппаратов замкнутых газотурбинных установок // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Восьмой МНТК студентов и аспирантов; в 3-х т. -М., 2002. Т.З.- С. 239.

5. Бекнев B.C., Егоров К.С., Иванов В.Л. Газотурбинные установки термодинамически развитого цикла для парогазовой энергетики // XLIX научно-техническая сессия по проблемам газовых турбин: Тез. докл. М., 2002.-С. 60-62.

6. Ядерные газотурбинные и комбинированные установки / Э.А. Манушин,

7. B.Л. Иванов, М.И. Осипов и др.; Под общ. ред. Э.А. Манушина. М: Энергоатомиздат, 1993. - 272 с.

8. Калинина С.В., Луговской П.П., Сорокин А.Л. Гидродинамика течения в кольцевом зазоре с односторонним вдувом // Турбулентный перенос со вдувом на поверхности. Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1980.1. C.48 60.

9. Смольский Б.М., Новиков П.А., Новикова В.И. Теплообмен в кольцевом канале с пористой стенкой и подачей газа перпендикулярно теплоотдающейповерхности // Тепломассообмен 4.- Минск: ИТМО АН БССР, 1980. -Т.1. -С.178-189.

10. Дас С.П. Медленное установившееся течение вязкой жидкости в кольцевом канале с постоянными произвольными скоростями вдува и отсоса вдоль стенок // Прикл. механика. 1966.-Т.ЗЗ, N3.-C.219-224.

11. Иванов А.Г, Королев Ю.И. Установившееся течение вязкой жидкости в кольцевом канале с одной проницаемой стенкой // Работы по механике сплошных сред. Тула: Тульск. политехи, институт.-1975.-С.23-30.

12. Терилл P.M. Полностью развитое течение в кольцевом канале с проницаемыми стенками // Прикл. механика.-1967.-Т.34, N 1. С. 112-113.

13. Berman A.S. Laminar flow in annulus with porous walls // J. Appl.Phys.-1958.-V.29, N1. P. 71-75.

14. Terrill R.M. Flow through a porous annulus // Appl.Sci.Res.- 1967.- V.17. -P.204-222.

15. Weissberg H.L. Laminar flow in the entrance region of a porous pipe // Phis.Fluids.-1959.-V.2, N 5. P. 510-516.

16. Hornbeck R.W.,Roulleau W.T.,Osterle F. Laminar entry problem in porous tubes // Phys.Fluids.-1963.-V.6, Nl.-P. 1649-1654.

17. Фридман M., Гиллис Д. Течение вязкой жидкости в трубе с аблирующими стенками // Прикл. механика.-1967.-Т.34, N 4. С. 95-98.

18. Квэйл Д.Р.,Леви Е.К. Ламинарное течение в трубе с отсосом через пористую стенку//Теплопередача.- 1975.-Т.97, N 1.- С. 66-72.

19. Ковалев В.И., Лущик В.Г., Якубенко А.Е. Течение с теплообменом при наличии фазового перехода на стенке кольцевого канала // Изв.АН СССР МЖГ.-1981, N З.-С. 143-146.

20. Morris W.D. The development of laminar flow in entrance region of concentric annulus with a porous inner wall // Intern.J.Heat and Mass transfer.-1971.-V.14, N 3.-P.499- 502.

21. Бабенко В.А., Хрусталев Д.К. Численный расчет ламинарного течения жидкости в теплообменнике "пористая труба в трубе"// ИФЖ.-1979.-Т.36, N 5.-С. 779-786.

22. Быстрое П.И., Михайлов B.C. Гидродинамика коллекторных теплообменных аппаратов. М.: Энергоатомиздат, 1982.-224 с.

23. Головин Л.С., Флетнер Л.С., Де Сантис М.Д. Исследование ламинарного течения в пористой трубе с неоднородным отсосом через стенку // Ракетная техника и космонавтика, 1974.- Т. 12, N 11.- С. 162-167.

24. Yuan S.W., Filkenstain А.В. Heat transfer in laminar pipe flow with uniform coolant injection //Jet propulsion.-1958.-V.28, N 3.-P.178-181.

25. Terill R.M. Heat transfer in a laminar flow between porous parallel plates //InternJ.Heat and Mass transfer.- 1965.-V.8, N 12.-P.1491-1497.

26. Terill R.M., Walker G. Heat and mass transfer in laminar flow between parallel porous plates // App. Sci. Res.-1967. V. 18.- P. 193-220.

27. Kinney R.B. Fully developed frictional and heat transfer characteristics of laminar flow in porous tubes // Intern. J. Heat and Mass transfer.-1968.-V. 11, N9.- P.l 393-1401.

28. Pederson R.J. Kinney R.B. Entrance region heat transfer for laminar flow in porous tubes// Intern. J.Heat and Mass transfer. -1971.-V.14, N 1.- P. 159-161.

29. Raithby G.D. Heat transfer in tubes and ducts with wall mass transfer // Canad.J.Chem.Eng.-1972.-V.50, N 4.- P.456-461.

30. Tsou R.C.H., Chang Y.P.- On the linearized analysis for entrance flow in heated flow conduits // Intern.J. Heat and Mass transfer.-1976.-V.19, N 4.- P. 445-448.

31. Винокуров C.K. Анализ теплообмена на проницаемой внутренней поверхности кольцевого зазора // Тепло- и массообмен в криогенных жидкостей в пористых теплоообменниках.- Минск: ИТМО АН БССР, 1974.- С.81-87.

32. Винокуров С.К. Анализ теплообмена в пористой трубе // Тепло- и массообмен в криогенных жидкостей в пористых теплообменниках.

33. Минск: ИТМО АН БССР, 1974,- С.81-87.

34. Доути Д.Р., Перкинс Г.К. Задача о тепловом и совместном тепловом и гидродинамическом начальном участке ламинарного течения между параллельными пористыми пластинами // Теплопередача.-1972.-Т.94, N 2.-С.119-120.

35. Raithby D. Laminar heat transfer in the thermal entrance region of circular tubes and two divtnsional rectangular ducts with wall suction and injection 11 Intern. J. Heat and Mass transfer.-1971.-V.14, N 2.- P. 223-243.

36. Поляев B.M., Майоров B.A., Васильев JI.JI. Гидродинамика и теплообмен в пористых элементах конструкций летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1988.-168 с.

37. Егоров К.С., Иванов В.Л. Анализ эффективности теплообменного аппарата на трубах Фильда // Современные проблемы аэрогидродинамики: Тез. докл. X школы-семинара под руководством академика РАН Г.Г. Черного. -г.Сочи, 5-15 сентября 2002 г. М., 2002. -67 с.

38. Зубков А.Ф., Стронгин М.М., Егоров К.С. Модернизация студенческого практикума отделения механики механико-математического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова с применением решений National Instruments (на экспериментальной базе Института Механики МГУ)

39. Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments: Сборник трудов. Международная научно-практическая конференция. М., 2003. - С. 61-64.

40. Н.Э. Баумана, 55-летию кафедры Э-3. М., 2004. - С. 135-137.

41. Проблемы создания высокотемпературного промежуточного теплообменника АЭТУ ВГ-400 / В.Ф. Головко, A.M. Дорофеев, Е.В. Комаров и др.- Атомная техника, 1976. №7.-С. 44 - 47.

42. А.с. 510634 (СССР). Теплообменный элемент / В.А. Локшин, В.И. Гладилин, И.Д. Лисейкин, Г.И. Левченко и A.M. Копелиович // Открытия. Изобретения. 1978. -Бюл. №22.

43. Steam reformers heated by helium from high temperature reaktors / Kugeler K, Kugeler M, Niessen H. F. and oth. // Nuclear Eng., and Design, 1975. N 5. -P. 35-39.

44. Hurd L. Mean Temperature Difference in the Fild or Bayonet Tube // Ind. and Eng. Chemistry.-1946.-V.38, N 12.- P. 1266-1271.

45. Гильперин И.И. Аппараты химического производства. М: Машиностроение, 1985 г.- 540 с.

46. A.c. 941781 (СССР). Воздухоподогреватель / M.C. Шкляр, А.А. Мерензон и Н.К. Корнеева // Открытия. Изобретения. 1985. -Бюл.№34.

47. А.с. 941793 (СССР). Рекуператор / Б.Д. Сезоненко, А.Е. Еринов, Т.В. Скотникова, Я.Б. Полетаев и В.А. Ена // Открытия. Изобретения. 1991. -Бюл.№44.

48. А.с. 932184 (СССР). Теплообменный элемент типа "труба в трубе" /А.Д. Чумаченко и Э.И. Гончаров // Открытия. Изобретения. 1982. -Бюл.№20.

49. А.с. 422935 (СССР). Теплообменный элемент типа "труба в трубе" /Ю.Я. Дунцев, В.М. Михайлов, Ю.А. Седов // Открытия. Изобретения.1974. -Бюл.№13.

50. А.с. 1043426 (СССР). Теплообменный элемент рекуператора /Ю.В. Сорокин, В.В. Новиков, Г.П. Долотов, А.В. Рожков // Открытия. Изобретения. 1983. -Бюл.№35.

51. А.с. 1043426 (СССР). Теплообменный элемент /B.JI. Иванов // Открытия. Изобретения. -1991. Бюл.№23.

52. Heat and Mass Transfer at the "Fild Tube" Heat Exchanger / Dr. V.M. Epifanov, Dr. V.L. Ivanov, Dr. A.A. Kurakin and oth. // Heat and mass transfer: regional conference. Preprint. - Sydney, 1992. - P. 6-11.

53. Идельчик И. E. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М: Машиностроение, 1992. - 530 с.

54. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. -М.: Энергия.1975.-485 с.

55. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия.-1978. - 480 с.

56. Aggarwal J.K.,Hollingsworth М.А. Heat Transfer for Turbulent Flow with

57. Suction in a Porous Tube // Inernational Journal of Heat Mass Transfer.- 1973. -V.16.-P.591-609.

58. Кутателадзе C.C., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 248 с.

59. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И. Гидродинамика и теплообмен на проницаемых поверхностях. М.:Наука, 1984.-275 с.

60. Yuan S.W., Brogken E.W. Turbulent flow in a circular pipe with porous wall //Hys. Fluids.-1961.- V.4, N 3.-P. 368 -372.

61. Yuan S.W. Turbulent flow in channels with porous walls.-J. Math. Phys.-V.2, N3.-P. 166-171.

62. Доши M.P., Джилл B.H. Турбулентное течение в трубе с отсосом на стенке // Теплопередача.-1974.-Т.96, N 27- С. 154-156.

63. Кинни Р.Б., Спэрроу Е.М. Турбулентное течение на стенке в трубе с поверхностным отсосом // Теплопередача.-1970.-Т.92, N 2- С. 121-131.

64. Меркин Л., Солан К.А., Виноград Ю. Турбулентный поток в трубе с отсосом на стенке//Теплопередача.-1971.-Т.93, N2 С. 108-110.

65. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И., Ершов А.В. Расчет турбулентного течения несжимаемой жидкости в круглой трубе с отсосом через пористые стенки // Изв. АН СССР. МЖГ.- 1982.-N 4.-С.87-93.

66. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И., Ершов А.В. Расчет развитого турбулентного течения трубе со вдувом и отсосом // ТВТ.-1981.-Т. 19, N 1.-С. 102-108.

67. Брош А., Виноград Ю. Экспериментальное исследование течения в трубе с отсосом на стенке // Теплопередача.-1974.-Т.96, N 3 .-С.83-88.

68. Дильман В.В., Крупник Л.И., Адинберг Р.З. Исследование гидродинамических характеристики турбулентного потока несжимаемой жидкости в канале с проницаемыми стенками // ИФЖ.-1977.-Т.32, N 4.-С. 588-593.

69. Weisberg H.L., Berman A.S. Velocity and pressure distribution in turbulent pipe flow with uniform wall suction // Heat and Fluid Mech. Inst.-1955.-V. 14. P. 430.

70. Aggarwal J.K., Hollingsworth M.A., Mayhew Y.R.Experimental friction factor for turbulent flow with suction in a porous tube // Intern. J. Heat and Mass transfer.-1972.-V. 15, N 9.- P.1545-1602.

71. Shildknecht M., Miller J.A., Meier G.E. The influence of suction on the structure of turbulence in fully developed pipe flow // J. Fluid Mech.-1979.-V.90, N 1.- P. 67-107.

72. Назаров A.C., Дильман B.B., Сергеев С.П. Экспериментальное исследование турбулентного течения несжимаемой жидкости в канале с проницаемыми стенками // Теор. основы хим. технологии.-1981.-Т. 15, N 4.- С. 561567.

73. Олсон P.M., Эккерт Е.Р.Г. Экспериментальное исследование турбулентного течения в пористой круглой трубе с равномерным вдувом через стенку // Прикл. механика.-1966 .-Т.ЗЗ, N 1.- С.7-20.

74. Pennell W.T., Eckert E.R.G., Sparrow Е.М. Laminarization of turbulent pipe flow by fluid injection//J. Fluid Mech.-1972.-V.52, N3,- P. 451-464.

75. Леонтьев А.И., Никитин П.В., Фафурин A.B. Развитие пограничного слоя на начальном участке трубы при наличии вдува // Журн. прикл. механики и технич. физики, 1970.-N 4.- С. 56-59.

76. Ягодкин В.И. Применение каналов с пористыми стенками для исследования течений, образующихся при горении твердых ракетных топлив // Труды 18-го Междунар. астронавт, конгр. Белград, 1968. - Т.З.-С.69-78.

77. El-Nashar A.M. The augmentation of the heat transfer coefficient in turbulent flow in annular passagers by transverse flow // Ind. Eng. Cyem. Fundam.-1978.-V.17,N3.-P. 213-217.

78. Курильская H.A., Свириденков A.A., Ягодкин В.И. О переходе к турбулентному режиму течения в каналах с проницаемыми стенками // Труды 5-го Всесоюзн. семинара по числ. методам механики вязкой жидкости. Новосибирск, 1975.-С.44-59.

79. Данилов О.А. Развитие течения вязкой жидкости в пористом канале с глухим передним торцом // Исследование пристенных течений вязкого газа. Новосибирск: Ин-ттеорет. и прикл. Механики, 1979.- С. 141 -152.

80. Амбарцумян Е.Н. Развитие пограничного слоя в каналах с проницаемыми стенками // Тр. Моск. лесотехн. ин-та. М., 1981. - Вып. 130,- С. 29-36.

81. Фафурин А.В. Влияние неизотермичности и вдува на трение на начальном участке трубы // Журн. Прикл. мехники и теоретич.физики .-1974 ,-N 1.-С.42-48.

82. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И., Ершов А.В. Турбулентное течение жидкости в круглой трубе с равномерным вдувом через пористые стенки // ИФЖ,-1981.-Т.41, N 5.-С. 791-795.

83. Палеев И.И., Агафонова Ф.А., Дымант JI.H. Экспериментальное исследование изотермического турбулентного потока в прямоугольном канале со вдувом // ИФЖ.- 1970.-Т.19, N З.-С. 406-411.

84. Винокуров С.К. Исследование гидродинамики и теплообмена при течении жидкости с переменными физическими свойствами в каналах с проницаемыми стенками // Тепло- и массообмен при кипении и течении криогенных жидкостей. Минск: ИТМО АН БССР, 1980. -С.80-93.

85. Ерошенко В.М., Ершов А.В., Зайчик Л.И. Расчет переноса тепла и импульса при турбулентном течении жидкости в трубах с проницаемыми стенками // Тепломассообмен VI.-Минск: ИТМО АН БССР, 1980.-Т.1, Ч.1.-С. 78 -82.

86. Элена М. Влияние отсоса на средние скорости и температуры при турбулентном течении в круглой трубе // Тепло- и массоперенос.- Минск: ИТМО АН БССР, 1972.-Т.9, Ч.2.-С. 104 -124.

87. Бекмуратов Т.Ф. Экспериментальное исследование пористого комбинированного охлаждения при турбулентном течении воздуха в круглой трубе.

88. ИФЖ.- 1969.-Т.16, N3.-C. 417-422.

89. Lombardi G., Sparrow E.M., Eckert E.R.G. Experiments of heat transfer to tranpired turbulent pipe flows // Intern.J. Heat and Mass transfer.- 1974.-V. 17, N 3.- P. 429-437.

90. Пчелкин Ю.М. Камеры сгорания газотурбинных двигателей: Учебник для Вузов. М: Машиностроение, 1984. - 462 с.

91. Патанкар. С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

92. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М: Физматгиз, 1963. - 708 с.

93. Репик Е.У., Соседко Ю.П. Управление уровнем турбулентности потока. -М.: Изд-во Физико-математической литературы, 2002. 244 с.

94. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя.- М.: Наука, 1969.- 215 с.

95. Жукаускас А.А., Шланчяускас А.В. Теплоотдача в потоке жидкости.-Вильнюс: Минтис, 1973.- 327 с.

96. Лаундер Б.Э., Сполдинг Д.Б. Лекции по математическим моделям турбулентности: Технический перевод / Переводчик Павельев А.А.; редактор Навознов О.И. 1976.- №1723. - 175 с.

97. Багдассаров Ю.Е. Расчет теплоотвода в канале с трубкой Фильда. // Инженерно-физический журнал.-1977.- Т.10, №4. С. 472-478.

98. Исследование теплофизических характеристик парогенерирующих трубок Фильда / П.Л. Кириллов, В.И. Минчаков, Л.И. Полянин и др.// Труды ГПИ им. Жданова.- 1974. №6. - С. 17-26.

99. Дульнев Г.Н., Парфенов В.Г., Сигалов А.В. Применение ЭВМ для решения задач теплообмена: Учебное пособие для теплофиз. и теплоэнерг. специальностей вузов. М: Высшая школа, 1990. - 207 с.

100. Иванов В.Л. Теплообменный аппарат на базе труб Фильда. // Труды МВТУ им. Н.Э. Баумана.- 1985.-№432 .-С. 19-27.

101. Андреев В.А. Атомные энергетические установки. М: Машиностроение, 1978.-428 с.

102. Bammert, К., Boehm, E., Buende, R. Nuclear Power Plants With Closed-Cycle Helium Turbine for Industrial Energy Supply // ASME papers.- No. 70-GT-93.-1970.-P. 1-6.

103. Component Design Considerations for Gas Turbine HTGR Power Plant / Mcdonald C.F., Adams R.G., Bell F.R., Fortescue P. // ASME papers No. 75-GT-67. 1967. - P. 1-8.

104. Уваров В. В. Перспективы развития газовых турбин в атомной энергетике // Изв. ВУЗов: сер. Машиностроение. -1977. №4.- с. 58-64.

105. Румшинский JI.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.- 169 с.

106. Горлин С.М., Слезингер И.И. Аэромеханические измерения, методы иприборы. -М.: Наука, 1964. 627 с.

107. Грановский В.А., Сирая Т.Н. Методы обработки экспериментальныхданных при измерениях. JL: Энергоатомиздат, 1990. - 288 с.

108. Гарбарук А.В. Современные полуэмпирические модели турбулентностидля пристенных течений: тестирование и сравнительный анализ: Автореф. дис.канд. физ-мат. наук. -Санкт-Петербург, 1999.-20 с.