Прогнозирование, разработка и исследование характеристик отопительных приборов с улучшенными технико-экономическими показателями тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

ОЦОИ А ^

ГОРТЫШОВ ПАВЕЛ ЮРЬЕВИЧ

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ, РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОТОПИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИМИ ПОКАЗАТЕЛЯМИ

Специальность 01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 9 СЕН 2010

Казань 2010

004608013

Работа выполнена на кафедре «Теоретические основы теплотехники» Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева

Научный руководитель: Гуреев Виктор Михайлович, канд. техн. наук,

доцент

Официальные оппоненты: Щукин Андрей Викторович, докт. техн. наук,

профессор

Проккоев Виктор Васильевич, канд. физ.-мат.наук

Ведущее предприятие: Объединенный институт высоких

температур РАН

Защита состоится « 29» 2010 г. в часов на заседании

диссертационного совета Д212.079.02 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г.Казань, ул. К. Маркса, 10 (зал заседаний ученого совета).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке КГТУ им. А.Н. Туполева.

Электронный вариант автореферата размещен на сайте Казанского государственного технического университета (www.kai.rn).

Автореферат разослан «2£» г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета, __

Кандидат технических наук, доцент А.Г. Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В настоящее время одним из самых дорогих энергетических ресурсов является тепловая энергия. Ее высокая стоимость вызвана, как проблемами ее производства (низкие КПД теплогенерируюицих установок и рост цен на топливо), так и проблемами се эффективной передачи и использования. Тепловая энергия от момента производства до пользователя несколько раз проходит преобразование в различных тешюобменных аппаратах (ТА) и уиройствах, коэффициенты тепловой эффективности которых часто не превышают 40-70%.

Европейский рынок теплообменников составлял в 2003 году 3 млрд долл. США. Рынок теплообменников в Республике Татарстан ориентируется в основном на производителен из других регионов России и компаний дальнего зарубежья. В республике производство теплообмеппых аппаратов различного назначения производится средними предприятиями в мелкосерийных масштабах. К примеру, кожухотрубные теплообменники для коммунальной энергетики н теплоэлектроэнергетикн производят предприятия ОАО РПО «Таткоммунэнер-го», ООО КФ «Камэнергорсмонт», МУП ПО «Казэнерго», ООО «Камэнергорс-монт-холдинг». Рынок пластинчатых теплообменников составляют в основном европейские теплообменники фирм «Alfa-Laval», «APV», «SWEP», «Funke», а также теплообменники производства ЗАО «Ридан» (г. Нижний Новгород), «Те-плотекс» ГУП «Мостепло», ООО «Машимпекс» (г. Москва), ЗАО «Тсплоэф-фект» (г. Ижевск) и др.

Основным видом теплообменных аппаратов в системах отопления являются отопительные радиаторы, на рынке которых существует сильная конкуренция. Поэтому при создании конкурентоспособных теплообменных аппаратов для систем водяного отопления необходимо использовать не только результаты экспериментальных исследований в области интенсифицированного теплообмена в отопительных приборах, но и самые современные средства проектирования, такие как: компьютерное моделирование, позволяющее достичь заявленных технико-экономических характеристик отопительных приборов с наименьшими затратами. Кажущаяся простая форма отопительных приборов является результатом значительного труда, как расчетного, так и экспериментального характера, в направлении повышения эффективности отопительных приборов.

Несмотря на большое количество работ в научно-технической литературе по теплообмену и гидродинамике в условиях вынужденной конвекции, имеется достаточно ограниченное количество информации по особенностям протекания процесса тепломассообмена вблизи вертикальных поверхностей в условиях свободной конвекции, соответствующей условиям работы вертикальных конвекторов. Поэтому представляют большой интерес, как численные, так и экспериментальные исследования по интенсификации теплообмена в вертикальных радиаторах, представляющие собой актуальную прикладную проблему.

Цель работы: улучшение характеристик отопительных приборов систем водяного отопления за счет интенсификации теплообмена вблизи вертикальных нагревательных поверхностей в условиях свободной конвекции с использованием результатов численных и экспериментальных исследований. Задачи исследовании:

1. Проанализировать имеющиеся способы повышения эффективности отопительных приборов, выявить из них наиболее перспективные для алюминиевых вертикальных радиаторов,

2. Разработать численные модели процессов тепломассообмена и аэродинамики вблизи вертикальных поверхностей отопительных приборов, провести численные исследования по повышению эффективности вертикальных радиаторов.

3. Разработать экспериментальный стенд для испытаний образцов отопительных приборов с интенсифицированным теплообменом и провести экспериментальные исследования процессов тепломассообмена в интенсифицированном отопительном приборе.

4. Разработать методику внедрения инновационного отопительного прибора в производство.

Научная новизна.

Научная новизна основных положений диссертации заключается в следующем:

1. Разработаны численные модели процессов тепломассообмена и гидродинамики вблизи вертикальных поверхностей отопительных приборов систем отопления в условиях свободной конвекции в программном комплексе АШУБ СИХ.

2. Изучено влияние сферических выемок и перфорации в виде отверстий с доворотом на интенсификацию теплообмена и гидравлическое сопротивление вертикальных алюминиевых радиаторов, выявлены количественные значения параметров интенсификации теплообмена.

3. По результатам анализа экспериментальных исследований выявлены значения величин интенсивности теплообмена и гидравлических сопротивлений в условиях свободной конвекции на вертикальных алюминиевых профилях.

4. Разработаны рекомендации на проектирование оптимизированных алюминиевых профилей отопительных приборов.

Практическая » научная значимость.

Разработанные численные модели процессов теплообмена и гидрогазодинамики в элементах отопительных приборов и созданная экспериментальная установка для тепловых и гидравлических испытаний отопительных приборов мощностью до 2 кВт и с температурой воды до 1=95°С, позволили усовершенствовать конструкцию отопительных радиаторов и изготовить их опытные образцы из алюминия с интенсифицированным теплообменом. Реализация результатов исследований:

1. Получен патент на разработанную конструкцию алюминиевого отопительного радиатора с интенсификацией теплообмена.

2. Разработанные рекомендации использованы при создании отопительных приборов в ООО НПФ «Энергия и Эффективность».

3. Разработана методика внедрения отопительных приборов в промышленное производство на основе инновационной модели, реализованная в ООО НПФ «Энергия и Эффективность».

Личный вклад автора в работу.

Автором разработана вычислительная модель процессов теплообмена и гидродинамики вблизи вертикальных поверхностей отопительных приборов. Спроектирована и создана экспериментальная установка для тепловых и гидравлических испытаний отопительных радиаторов. Разработана конструкция и изготовлены опытные образцы отопительных приборов. Проведены испытания и экспериментальные исследования, обработаны, обобщены и проанализированы полученные результаты, проведено внедрение разработки в производство. Апробация работы.

Основные положения и результаты работы представлялись на международной научной конференции «Туполевские чтения». (Казань, 10-11 ноября 2005 г.), международной научно-методической конференции «Инновационное образование в техническом университете», (Казань, 2004 г., стр 100-101), юбилейной международной научно-технической конференции «Энерго- и ресурсо-эффективность в эцергобезопасноети Роении» (Казань, Казанский гос. энерг. ун-т, 2007). Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 работ, в том числе 4 статьи в рекомендуемых ВАК журналах, 4 тезисов докладов, 1 статья в материалах конференции, получен 1 патент на полезную модель. Объем и структура работы.

Диссертация изложена на 180 листах машинописного текста. Она состоит из введения, четырех глав и списка литературы. В работе содержится 95 рисунков и 26 таблиц. Список использованной литературы включает 104 наименования работ.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается выбор темы исследования, показана актуальность и практическая значимость проблемы, кратко сформулированы основные результаты диссертационной работы.

В первой главе описывается развитие отопительной техники и виды отопительных приборов, используемых в системах отопления; рассматриваются конкретные конструкции наиболее распространенных сегодня отопительных приборов из различных материалов. Приводится обширный справочный материал по технико-экономическим характеристикам отопительных приборов из чугуна, стали, алюминия и меди, проводится анализ особенностей рынка отопительных радиаторов; отмечено, что рынок алюминиевых радиаторов в Росши активно расширяется за счет замещения морально устаревших чугунных

3

радиаторов и неэффективных стальных конвекторов, занимающих подавляющую часть рынка. Присутствие на Российском рынке зарубежных производителей приводит к существенному росту требований к отечественным разработкам и росту конкуренции. Отмечается, что российский рынок алюминиевых отопительных приборов контролируется иностранными производителями.

Показано значение интенсификации процессов тепломассообмена для современного и перспективного теплообменного оборудования. Представлен анализ результатов работ: В. Эленбааса, Т. Айхара, Дж. Чарддока, В.А. Сотченко, Б.П. Базелева, В.А. Семешок, Леви, Эйчепа, Синшни, Шоу, Старпера, В.П. Орнат-ского, Б.Е. Латеико, Ю.С. Папеля и д.р. Приведены основные зависимости для оценки эффективности теплообмена в теплообменных аппаратах из работ: П.И. Ройзена, И.Н. Дулькина, Е.М. Сперроу, В.Г. Горобца, P.C. Прасолева, М.В. Кирпичева, И.А. Алтуфьева, Г.А. Дрейцера и др. Посредством интенсификации теплообмена возможно улучшить режим работы отопительных приборов, а так же снизить их массу.

Интенсификация теплообмена в целом значительно повышает технико-экономические характеристики отопительного оборудования. Так как одной из главных задач настоящего исследования была разработка опытного образца отопительного прибора и внедрение его в производство, то рассмотрены так же современные подходы к коммерциализации инновационных разработок. Описываются стадии развития инновационного проекта, как основы коммерциализации инновации с использованием теории логистических кривых, такие как «рождение», «развитие», «старость», «смерть» технической системы. Рассмотрены методы прогнозирования характеристик отопительных приборов и способы трансфера инновационных разработок.

Во второй главе проводится анализ параметров, влияющих на интенсивность теплопередачи в отопительных приборах с использованием уравнения теплового потока, записанного в виде (1.1) с учетом оребрения для высокотеплопроводных материалов.

е---8 Т,'~Т/' , ■ (Ы)

-+-+---г

а к-Ъ аг\Рт + цр-Рр)

В рассматриваемых условиях работы отопительных приборов, величины коэффициентов теплоотдачи а! и площади теплообмена Р) внутри каналов, обычно заданы и варьированию не подлежат, а величина толщины стенки отопительного прибора 5 выбирается из условий прочности и необходимого ресурса работы отопительного прибора. Проведен численный анализ влияния коэф-4

фициента теплоотдачи воды с^ при фиксированных значениях теплоотдачи воздуха (ъ = (1,5,10,15,20) Вт/м2К на величину коэффициента теплопередачи отопительных приборов из различных материалов (чугун, сталь, алюминий, медь). Толщина стенки отопительного прибора 5 принята равной 0.001 м.

Расчеты по уравнению (1.1) проведены для чугуна (X = 56 Вт/м?К), стали (X = 46 Вт/м2К), алюминия (А. = 220 Вт/м2К), меди (к = 360 Вт/м2К). Результаты расчетов коэффициента теплопередачи для материала отопительного прибора из чугуна представлены на рис. 1. Характер зависимостей К=Г(И|) для стали, алюминия и меди аналогичен зависимостям, полученным для чугуна. При расчетах принято, что площадь Р2= р„+ 1"|рРр увеличена оребрением в 6 раз.

Рис. I. Зависимость коэффициента тешюпередачи К чугунного радиатора от коэффициента теплоотдачи воды О]

г- 120 100

СО

* „ 80 60 40 20 0

100 300 500 700 900 11001300 1500 1700 1900 а,[Вт/мК|

Рис. 2. Зависимость коэффициента теплопередачи К чугунного радиатора от коэффициента теплоотдачи воздуха иг

—альфа^ 1 альфа!,= 5 альфа£- 10

альфа£.= 15 альфэ^ 20

Мв*мк] Чугун

-»- альфа1 = И) зпьфа! = 1500

альфэ1 = 500 зльфз1 = 1000

апьфз1 = 2000

Из анализа результатов расчетов хорошо видно, что коэффициент теплопередачи радиатора существенно меняется в сторону увеличения при изменении а! от 100 до 500 Вт/м2К, далее значения коэффициента теплопередачи К практи-

чески постоянны. С ростом коэффициента теплоотдачи по воздуху масштаб влияния коэффициента теплоотдачи по воде (XI возрастает и при аг = 1 Вт/м-К при изменении щ от 100 до 500 Вт/м2К. К увеличивается на 0,01 Вт/м2К, а для а, = 20 Вт/м2К на 2,5 Вт/м2К.

На рис. 2 представлена зависимость для коэффициента теплопередачи К отопительного прибора от коэффициента теплоотдачи по воздуху а2 при фиксированных значениях коэффициента теплоотдачи воды а,. До значения Вт/мК. влияние коэффициента теплоотдачи воды на коэффициент теплопередачи практически не ощущается. При дальнейшем увеличении оь влияние а| становится существеннее. Аналогичные зависимости получены для наиболее распространенных материалов радиаторов.

Представлены результаты численных исследований для коэффициента теплопередачи К от толщины стенки нагревательного прибора 5 для фиксированного значения коэффициента теплоотдачи по воде сл. при изменении а: =

(1-20) Вт/м К,

которые представлены на рис. 3. Анализ результатов расчетов показывает, что коэффициент теплопередачи для отопительного прибора при достижении толщины стенки б более 8мм стабилизируется и практически перестает изменяться.

Величина коэффициента теплопередачи К существенно зависит от коэффициента теплоотдачи по воздуху, чем больше оь тем более существенно падение коэффициента теплоотдачи. Для 0.2=5 Вт/м2К происходит снижение коэффициента теплопередачи от 25 Вт/м2К до 13 Вт/м~1С(при толщине стенки 8 мм), а для а2=20 Вт/м2К*от 72 Вт/м2К до 23 Вт/м2К.

Рис. 3. Зависимость коэффициента теплопередачи К и алюминиевого радиатора I от толщины его стенки 5

Далее (рис. 4) представлены результаты численного исследования зависи- 1 мости коэффициента теплопередачи К от коэффициента теплопроводности мате- 1 риала отопительного прибора X для различных значений оь= (1,2,10,15,20) Вт/м"К. Из анализа результатов расчетов видно, что коэффициент теплопередачи отопительного прибора К существенно меняется в интервале коэффициентов теплопроводности X от 1 Вт/м 1С до 70 Вт/мК.

Рис. 4. Зависимость коэффициента теплопередачи радиатора от теплопроводности материала стенки X

——•— альфа 2 \ —ш— эльфа 2 5 альфа 2 10

— ~ • альфа 2 »5 ^ альфа 2 20

Рассмотренные выше результаты расчетов имеют приближенный характер и позволяют проводить лишь качественный анализ.

Создание профилей отопительных радиаторов с оптимизированными теплотехническими, массогабаритными и экономическими характеристиками требует использования специализированных компьютерных систем: автоматизированного проектирования и численного анализа и тщательного тестирования компьютерных моделей по результатам стендовых испытаний. Так как возможности использования высокотеплопроводных материалов для интенсификации теплопередачи практически исчерпаны, то значительно больших результатов можно ожидать от увеличения наружной площади теплообмена и оптимизации оребрения внешней поверхности радиатора.

Выбор наиболее рационального оребрения возможен лишь при детальном анализе влияния различных конструктивных схем на температурное состояние отопительного прибора. В главе представлено описание особенностей подготовки компьютерных моделей для тепловых расчетов методом конечно-элементного анализа, выбраны оптимальные элементы расчетной сетки. Приведены результаты численного анализа температурных полей и потерь давления по длине радиатора, выполненные с использованием программного комплекса АЫЗУБ СТХ в той конфигурации, которая реализует интерактивный режим работы. позволяя использовать интерактивную графику для проверки геометрии модели, заданных свойств и граничных условий перед началом расчета.

Решение задачи теплопроводности выполнено в граничных условиях Зго рода. Объемная модель радиатора построена в САПР SOLID WORKS, в качестве сеточного генератора использован программный комплекс ANSYS WORKBENCH. Расчет выполнен для семисекционного вертикального алюминиевого радиатора при следующих начальных условиях: температура воды t„=95 °С; скорость движения воды v=0,6 м/сек; коэффициент теплопередачи к=4,54 Вт/(м2!К); температура окружающего воздуха tb=20 °С.

При постановки задачи оптимизации принято, что для разных профилей одинаковые значения имеют:

- материал профиля;

- температуры теплоносителей.

В результате проведенного численного анализа выявлено влияние количества секций радиатора па распределение температур (рис. 5) и скоростей (рис. 6) потока жидкости в каналах отопительного прибора и определено оптимальное количество секций в радиаторе. В разработанной модели отопительного прибора диаметр вертикальных канатов составлял 12 мм, в то время, как в стандартных радиаторах 16-24 мм, что оказывало существенное влияние на распределение скоростей потока внутри каналов отопительного прибора. В 7-й секции радиатора скорость теплоносителя по расчетам составила менее 0,1 м/с, тогда как на входе в коллектор скорость потока превышала 0.6 м/с.

После 6-й секции радиатора температура потока изменяется менее чем на 2 "С, т.е. практически остаётся постоянной. Большие гидравлические потери в радиаторе приводят к тому, что последняя секция практически не работает. Наступает ограничение по гидравлическим потерям, которые в данном случае являются определяющими. Очевидно при уменьшении диаметра внутренних каналов радиаторов их оптимальное число следует определять по гидравлическим потерям.

Рис. 5. Поле значений температуры теплоносителя внутри каналов радиатора

Рис. 6. Поле значения скорости теплоносителя внутри каналов радиатора

Далее представлены результаты численной оптимизации формы поперечного сечения профиля алюминиевого радиатора, с использованием программного комплекса А№5У8 СТХ, из условия съема с поверхности радиатора одинакового теплового потока при минимальной площади поперечного сечения профиля. Выполнение данного условия предполагает получение отопительного прибора с минимальными габаритами и массой при эквивалентном тепловом потоке.

За исходный профиль при оптимизации отопительного прибора выбран алюминиевый профиль «Термал» (№1), с площадью поперечного сечения профиля - 632 мм2 и температурой на поверхности внутренней стенки радиатора -43,6 °С. Результаты расчета температурного поля поперечного сечения исходного профиля представлены на рис. 7.

Оптимизация осуществлялась путем выполнения вариантных расчетов и выявления положительных тенденций в изменении площади поперечного сечения профиля. При этом изменению подверглись размеры и количество ребер и, как следствие, площадь оребрения. Формировались в межреберном пространстве каналы, приводящие к созданию режима «самотяги» вдоль профиля. А также увеличивался внутренний диаметр канала в самом профиле.

Проанализировано более 11 различных вариантов поперечных сечений профилей радиаторов. Для иллюстрации существующих тенденций изменения конфигурации профиля от исходного к оптимальному приведены поперечные сечения еще двух профилей на рис. 8 и рис. 9. В результате выбран оптимальный профиль. На рис. 10 представлено температурное поле оптимального профиля со следующими параметрами: площадь поперечного сечения профиля -596,77 мм2, температура на поверхности внутренней стенки - 43,6 °С.

ДМ

Рис. 7. Температурное поле профиля алюминиевого радиатора Ха1

Рис. 8. Температурное поле профиля алюминиевого радиатора Ка 3

Несмотря на то, что при оптимизации формы профиля тепловой поток должен был поддерживаться постоянным, его значение все-таки изменилось, но незначительно, всего лишь на О, I % по сравнению с прототипом, а площадь поперечного сечения уменьшилась на 5,9%. Увеличение внутреннего диаметра канала в профиле привело к дальнейшему улучшению результатов оптимизации -площадь уменьшилась на 6,3%.

AN

' ' -

Рис. 9. Температурное поле профиля Рис. 10. Температурное поле профиля

алюминиевого радиатора № 11 (оптимального) алюминиевого радиатора № 7

По результатам оптимизационных расчетов различных профилей алюминиевых радиаторов найдено сечение профиля, которое обладает меньшей массой по сравнению с базовым. Форма обладает фрактальными свойствами, т.е. поверхность теплообмена растет быстрее, чем масса профиля. Поиск оптимальных параметров привел к тому, что полученный профиль по площади поперечного сечения меньше своего аналога на 20%, а по весу на 23%.

Предварительный анализ различных способов интенсификации теплообмена на вертикальных и горизонтальных поверхностях отопительных приборов при свободной конвекции, с учетом технологических возможностей разработчиков, позволил предложить несколько способов интенсификации теплообмена в радиаторах:

- нанесение перфорации в виде отверстий с доворотом;

- нанесение сферических выемок на вертикальные поверхности.

На рис. 11 и рис. 12 представлены трехмерные конечно-элементные модели вертикальных радиаторов с интенсификаторами в виде перфорации и сферических выемок, разработанные в ANSYS WORKBENCH.

Представлены результаты численных исследований интенсивности теплообмена радиаторов с различными формами интенсификатов на рис. 13 и рис. 14.

В численном эксперименте проводилось сравнение интенсивности теплообмена гладкого профиля с профилями с интенсификаторами.

Рис. 11. Конечно-элементная модель радиаторов с интенсификаторами в виде отверстий с доворотом в ANSYS Workbench

Рис. 12. Конечно-элементная модель радиатора с интенсификаторами в виде сферических выемок.

Рис. 13. Значение коэффициента теплоотдачи радиатора с перфорацией к воздуху

Рис. 14. Значение коэффициента теплоотдачи радиатора со сферическими выемками к воздуху

Значение коэффициента теплоотдачи га? для профиля с перфорацией возрастает от нижней части профиля в вертикальном направлении от 0,28 Вт/м~К до 4,1 Вт/м К. Вблизи отверстий значение коэффициента теплоотдачи в верхней части профиля достигает 6,5 Вт/м"К. Скорость воздуха возрастает в вертикальном направлении от 0,015 м/с до 0,33 м/с. К локальному возрастанию интенсивности теплоотдачи приводят вихри возникающие за отверстиями.

Расчеты для профиля со сферическими выемками свидетельствуют, что значение температуры вдоль профиля возрастает от 293 К до 318 К, средняя температура нагреваемого воздуха составляет 306,6 К, а тепловой поток равен 3,4 Вт.

Интенсивность теплообмена на профиле со сферическими интенсифика-торами по расчету на 8,3% выше, чем на гладкой поверхности. В результате численного анализа процессов интенсификации выявлено, что коэффициент теплоотдачи для радиатора с перфорацией составляет 4,1 Вт/м2К, а для сферических выемок 4,56 Вт/м2К.

В третьей главе представлена схема экспериментального стенда для исследования тепловых и гидравлических параметров нагревательных приборов для систем отопления. На рис. 15 изображена принципиальная схема экспериментального стенда включающего в свой состав: /, 6, 9, 12, 14 - вентили, 2 - фильтр, 3 - расходомер, 4 - насос, 7, 15 - термопары, 8 - радиатор отопления, 10 - гидробак, // - нагревательный ТЭН, 13 - манометр.

Мощность подогревателя воды ЭПО 4 составляет 4 кВт.

Рис. 15. Принципиальная схема экспериментального стенда

Рис. 16. Внешний вид стенда для теплогидравлических испытаний отопительных радиаторов

Внешний вид стенда показан на рис. 16. Стенд позволяет испытывать радиаторы различной длины и конфигурации. Предусмотрено количественное и качественное регулирование параметров теплоносителя (расхода и температуры). При экспериментах также реализовывалось тенловизионное исследование температурного состояния пластин с интенсификаторами теплообмена.

Тепловизионное исследование проводилось на теплообменных элементах при косвенном электрообогреве поверхности и конвективном обогреве вертикальных поверхностей горячим воздухом. На рис. 18 показана теплообменная матрица с конвективным обогревом, представляющая собой две пластины с выштампованными выемками приваренные друг к другу по торцам через про-

кладки и образующие плоские теплообменные элементы - плоские каналы, через которые протекает горячий воздух.

с

Рис. 17. Теплообменная матриц^конвек-тивным обогревом

же,

■84 г «{ЦН

-7Э.4 -77.0

Рис. 18. Характерное изменение температуры на поверхности матрицы со сферическими выемками

Теплообменная матрица располагалась вертикально. Длина пластин составляла 190 мм, ширина - 90 мм. Расстояние между плоскими элементами (ширина вертикальных каналов для свободноконвективного течения воздуха) -10 мм. Параметры выемок: диаметр - 10 мм, глубина - 3 мм, относительная глубина выемок - 0,3. Интенсификация теплоотдачи на поверхности со сферическими выемками возникает из-за постоянного обновления пограничного слоя за выемками и повышенной турбулентности потока над вновь образующимся пограничным слоем за выемками. Данный вывод хорошо подтвержден теплови-зионными исследованиями. На рис. 18 представлены результаты тепловизион-ных съемок теплообменной матрицы, а именно профиль температур вдоль пластины со сфероидальными выемками со скругленными кромками.

Как видно из рис. 18 в выемках температура поверхности на 2-4 °С ниже, чем на поверхности между выемками. По распределению температуры можно утверждать, что от нижней границы пластины средняя температура поверхности остается практически неизменной, что объясняется постоянным обновлением пограничного слоя за выемками. Таким образом наблюдается интенсификация теплообмена при свободной конвекции в случае нанесения на поверхность выемок. Однако следует отметить, что при высоких температурах поверхности (75-90 °С) явление интенсификации практически не отмечалось. Последнее связано с тем, что в этом случае разница температур поверхности радиатора и воздуха была на уровне 55-70 °С, что обеспечивало турбулентное течение, соответственно увеличение затрат энергии на вихреобразование в выемке и уменьшение скорости около поверхности с выемками.

Для оценки целесообразности интенсификации теплоотдачи в реальных условиях были изготовлены три радиатора (гладкостенный, с системой выемок с перфорацией на ребрах).

Распределение температур по лицевой поверхности радиатора: а - по среднему горизонтальному сечению; б - по вертикали (профили температур построены вдоль белых линий, отсчет координаты от белой точки)

На рис. 19 представлены результаты тепловизионных съемок передней панели радиатора. Температура воды на входе в радиатор - 82-85 "С, температура воздуха в помещении - 15-21 °С. Тепловая мощность радиатора в опытах составила 140-160 Вт.

Из результатов измерений следует, что температура поверхности в нижней части радиатора минимальна и нарастает к верхней границе передней панели, что связано с ростом толщины пограничного слоя. По ширине панели (см: рисунок) температура практически постоянна, что свидетельствует о хорошем растекании горячей воды по отдельным секциям.

Изготовленные образцы радиаторов были испытаны на экспериментальном стенде для теплогидравлических испытаний отопительных приборов (рис. В ходе эксперимента измерялись температура и давление воды на входе и выходе из радиатора, а также расход воды в отопительном приборе. Кроме того измерялась температура окружающего воздуха. Температура воды изменялась в диапазоне от 40 до 90 "С. Тепловой поток вычислялся с использованием выражения д = Ср в-Ж, где дИ = - 1кп - температурный напор °С; ¿вх - температура на входе в радиатор, °С; ¿вык - температура на выходе из ра-

диатора,; /внз - температура воздуха внутри помещения, °С. При этом масса радиатора «Испытуемый» составила - 3,25 кг, а масса радиатора «Аналог» -4,25 кг.

Испытания проводились сначала для З^^к^ионных радиаторов, результаты испытаний которых для температурнопУи теплового потока на 1 секцию прибора приведены в таблице 1, а также в графической форме на рис. 20.

Таблица I

Результаты тепловых испытаний 3-х секционных ради:« торов

Испытуемый Аналог

Температурный напор. °С Тепловой поток на 1 секцию, Вт Температурный напор, °С Тепловой поток на 1 секцию, Вт

53,25 162,7 57,8 212.6

57,05 178,2 61,2 219,3

64,45 184,0 64,85 234,4

67,75 192,3 67,9 234,9

70,55 202,5 70,45 238,7

72,65 202.3 72,6 239,5

Рис. 20. Удельный тепловой поток с одной секции 3-х секционного радиатора

280,0 ------------

260,0 j

140.0 120.0

100.0---—----<

50 55 60 65 70 75

(К

—Расстап 3 секции » Териап 3 секции -Линейный (Термап 3 секции) -Линейный {Расстал 3 секции)

\ В таблице 2 приведены данные для тех же приборов по удельному тепло-

вому потоку на единицу массы и температурному напору, в графической форме на рис. 21.

I По результатам испытаний выявлено, что масса 3-х секционного радиа-

тора «Испытуемый» меньше массы «Аналога» на 23,5%, при этом тепловой по-I ток меньше всего на 15,1 %. В итоге по удельным показателям удельный тепловой поток на 1 кг массы у радиатора «Испытуемый» на 9,8% больше. С увеличением количества секций в отопительном приборе удельные показатели ново-

го радиатора «Испытуемый» вырастают и для семисекционного прибора составляют уже 13,2%.

Таблица 2

Удельные тепловые нагрузки радиаторов

Испытуемый 3-х секционный Аналог 3-х секционный

Температурный напор, °С Удельный тепловой поток, Вт/кг Температурный напор, °С Удельный тепловой поток, Вт/кг

53,25 150,2 57,8 150.1

57,05 164,5 61,2 154,8

64,45 169,8 64,85 165,4

67,75 177,5 67,9 165,8

70,55 186.9 70,45 168.5

72,65 186,8 72.6. 169,1

200.0 :

190.0 ,

180 0 |

С 170.0 i О ¡

160 0 •

150.0 !

140.Q. i 50

♦ Расстал 3 секции * Термал 3 секции

-Линейный (Термал 3 секции) -Линейный (Расстал 3 секции)

Рие. 21. Удельный тепловой поток на единицу массы 3-х секционного радиатора

В четвертой главе представлена методика разработки конкурентно способного товара от инновационной идеи до создания реального изделия, показано, что жизненный цикл изделия подчиняется логистическим (s-образным) кривым. Построена s-образная характеристика по относительному тепловому потоку для отопительного прибора, представленная на рис. 22.

Результаты исследования рынка отопительных приборов по относительному тепловому потоку прибора О = Q/M Вт/кг показывают, что для приборов из чугуна Q возрастает по мере совершенствования прибора в пределах от 0,02 до 0,025, для стальных от 0,045 до 0,07, а для алюминиевых от 0,09 до 0,13 Вт/кг.

Для интенсифицированных отопительных приборов Q= 0,15Вт/кг, что может представлять из себя начало новой s-образной кривой, позволяющей

55 60 65 70 75

прогнозировать параметры отопительных приборов с интенсифицированным теплообменом.

Рис. 22. Образная характеристика по относительному тепловому потоку для отопительного прибора

1%0 1950 1 - Чугун

1960 1970 2 - Сталь

1980 1990 Алюминий 1* ■

Интенсифииир.

Рассмотрена методика построения многоуровневой системы архитектур продуктов для систем отопления. Представлен алгоритм пошаговой реализации инновационного проекта на примере создания алюминиевого интенсифицированного радиатора. Алгоритм процесса выглядит следующим образом:

1. Выделяется результат научно-технический деятельности (РНТД), который является основой выполнения главной полезной функции инновационного товара.

2. Определяется потенциально достигаемый уровень потребительской характеристики на основе математической модели.

3. «Строится» конкурентоспособный товар на основе РНТД.

4. Проверяется возможность правовой защиты предлагаемых решений и предполагаемый объем прав на патенты.

5. Строится многоуровневая система архитектур продуктов, одним из которых является предлагаемая инновация.

6. Разрабатывается перспективная программа динамического согласования - рассогласования многоуровневой архитектуры продукта на различных уровнях.

7. Производится формирование инновационного проекта, как совокупности предлагаемых инноваций (бизнес план инновационного проекта).

8. Принимается решение о трансфере и коммерциализации инновации

По итогам разработки и испытаний интенсифицированных алюминиевых

радиаторов организовано их опытно-промышленное производство.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. В работе проведен анализ конкурентных решений отопительных приборов для систем отопления. Выполнена оценка рынка отопительных приборов. Проведен анализ методов интенсификации теплообмена в радиаторах, выбраны наиболее перспективные способы интенсификации теплообмена при свободной конвекции.

2. С помощью современных средств компьютерного моделирования определена оптимальная форма профиля вертикального радиатора с габаритами меньше своих аналогов на 20% и весовым показателям на 23%. Установлено влияние интенсификаторов (выемок и выступов) на эффективность работы радиаторов.

3. На базе экспериментального исследования характеристик интенсифицированного теплообменного аппарата для систем отопления на специально разработанном стенде| Определены реальные параметры опытного образца отопительного прибора.

4. Разработано оригинальное конкурентное решение для отопительного прибора, получен патент на полезную модель и разработана методика продвижения инновационного изделия до потребителя на основе современной теории инновационной деятельности.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

Работы, опубликованные в рекомендуемых ВАК журналах, патенты:

1. Гортышов П.Ю. Патент №86710 от 31.12.2008 «Секция радиатора для системы водяного отопления» / Гортышов Ю.Ф., Гуресв В.М., Губин С.Д., Медведев И.П.

2. Гортышов П.Ю. Интенсификация теплообмена в вертикальных алюминиевых радиаторах / Гуреев В.М., Гортышов П.Ю., Калимуллин P.P. // «Энергетика Татарстана», №1 2010 г., стр. 36-42

3. Гортышов П.Ю. Развитие научно-технической базы экспериментальных исследований теплогидравлических характеристик отопительных приборов / Гуресв В.М., Гортышов П.Ю., Калимуллин P.P. // «Вестник КГТУ им.А.Н. Туполева», №3 2010 г.

4. Гортышов П.Ю. Проблемы и перспективы развития венчурной капитализации и бизнеса технологических инноваций в Республике Татарстан / Габайдуллин М.Р., Саламашкнн В.А., Гортышов П.Ю.// Журнал «Инновации», № 10, (67), 2003 г., стр. 25-26

5. Гортышов П.Ю. Состояние, проблемы и пути повышения эффективности инновационной деятельности университета (на примере КГТУ им А.Н. Туполева - КАИ) / Гортышов Ю.Ф., Тарасевич С.Э., Шигапов З.Г., Аскаров A.A., Васильев В.П., Гайфуллин Р.Н., Хабибуллин И.Ф., Кор-мильцева Д.И., Гортышов. П.Ю.// Журнал «Инновации», № 6, (83), 2005 г., стр. 68-71

Работы опубликованные в других изданиях и материалах конференции:

6. Гортышов П.Ю. Информационная система инновационной деятельности вуза «Конкурс» / Шигапов. З.Г., Гортышов Г1.Ю. // Тезисы доклада международной научной конференции «Туполсвскис чтения». Казань, 10-11 ноября 2005 г.

7. Горгышов П.Ю. Political, economic and technological fact ors influencing the development of business in Great Britain / S.J. Darskaja, O.G. TrofimovaM, Гортышов П.Ю. // Тезисы доклада международной научной конференции «Туполевскне чтения». Казань, 10-11 ноября 2005г.

8. Гортышов П.Ю. Система инженерного инновационного образования: проектный менеджмент сетевой производственной кооперации / Габай-дуллин М.Р., Липатов Т.Н., Гортышов П.Ю. // Тезисы доклада международной научно-мстодичсской конференции «Инновационное образование в техническом университете», Казань, 2004 г., стр. 100-101.

9. Гортышов П.Ю. Система инженерного инновационного образования: проектный менеджмент сетевой производственной кооперации в области организации инновационного бизнеса вторичного энергоресурсопотребления / Габайдуллин М.Р., Гурсев В.М., Гортышов П.Ю. // Тезисы доклада международной научно-методической конференции «Инновационное образование в техническом университете», Казань, 2004 г., стр. 100-101.

Ш.Гортышов П.Ю. Влияние материала отопительных приборов на их технико-экономические характеристики / Гуреев В.М., Шигапов З.Г., Гортышов П.Ю. // Пленарные доклады, материалы юбилейной международной научно-технической конференции «Энсрго- и ресурсоэффсктивность в энергобезопасности Росиии» Казань, Казанский гос. энерг. ун-т, 2007, стр. 46-48.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,25. Усл.псч.л. 1,16. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100. Заказ Н137.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета им. Л. Н. Туполева 420111, Казань, К. Маркса, 10

Условные обозначения и сокращения.

Введение

Глава 1. Виды радиаторов и возможности прогнозирования их характеристик.

1.1. Развитие отопительной техники и виды отопительных приборов.

1.2. Анализ особенностей рынка отопительных радиаторов.

1.3. Значение интенсификации процессов теплообмена для современного и перспективного развития теплообменного Оборудования.

1.4. Методы прогнозирования характеристик отопительных приборов и трансфера инновационных разработок.

Глава 2. Разработка эффективного профиля алюминиевого отопительного радиатора с использованием методов численного анализа.

2.1 Анализ основных параметров, определяющих эффективность нагревательных приборов.

2.2. Конечно-элементный анализ формы профиля алюминиевого Радиатора.

2.3. Численное исследование интенсификаторов для улучшения характеристик вертикального профиля радиатора.

Глава 3. Экспериментальное исследование характеристик отопительных радиаторов.

3.1. Экспериментальный стенд для теплогидравлических испытаний радиаторов отопления.

3.2. Теплообмен и свободная конвекция на вертикальной дискретно-шероховатой поверхности.

3.3. Результаты тепловых испытаний отопительных радиаторов.

3.4. Обработка результатов прямых измерений.

Глава 4. Разработка алгоритма пошагового процесса трансфера и коммерциализации инновационной разработки.

4.1. Разработка конкурентоспособного товара.

4.2. Построение многоуровневой системы архитектур продуктов

4.3. Формирование инновационного проекта как совокупность предлагаемых инноваций.

4.4. Алгоритм коммерциализации инновационного научно-технического результата.

В настоящее время одним из самых дорогих энергетических ресурсов является тепловая энергия. Ее высокая стоимость вызвана как проблемами ее производства (низкие КПД теплогенерирующих установок и рост цен на топлива), так и проблемами се эффективной передачи и использования. Тепловая энергия от момента производства до пользователя несколько раз проходит преобразование в различных теплообменных аппаратах (ТА) и элементах, коэффициенты тепловой эффективности которых часто не превышают 40-70%.

Европейский рынок теплообменников составлял в 2003 году 3 млрд долл. США. К 2010 году, специалисты компании Frost & Sullivan полагают, что продажи теплообменников в Европе достигнут 3,49 млрд долл. США. Для сравнения - рынок теплообменников Западной Европы оценивался в 1991 году в сумму около 2,6 млрд долл. США. На начало 2005 года, согласно данным Business Trend Analysts Inc., на мировом рынке теплообменных аппаратов функционируют 656 фирм-производителей. [67].

Основой для роста производства и продаж на европейском рынке является также большой парк установленного теплообменного оборудования, выработавшего ресурс. Основное направление развития рынка теплообменников в Европе - повышение их эффективности с целью энергосбережения.

Рынок теплообменного оборудования в России практически не оценивался. Имеются лишь аналитические материалы по производству и потребности по отдельным сегментам рынка, например, по кондиционерам.

В качестве примера оценки регионального рынка теплообменников приводятся данные для Республики Татарстан, сделанные И.А. Поповым в ходе энергетических обследований и мониторинга развития систем теплоснабжения в рамках работ отдела коммунальной энергетики ГУ «Центр энергосберегающих технологий Республики Татарстан при Кабинете Министров Республики Татарстан».

Рынок теплообменников в Республике Татарстан формируется с учетом развития отраслей промышленности и социальной сферы. В последние годы в связи с ростом сектора химии и нефтехимии увеличивается оборот продаж теплообменников в них. Наблюдается стремительное увеличение объемов продаж теплообменного оборудования в энергетике, коммунальном хозяйстве и системах кондиционирования. Активно развивается рынок теплообменных аппаратов в социальной сфере, связанный со значительным увеличением продаж современных алюминиевых радиаторов, кондиционеров и двухкон-турных котлов поквартирного отопления.

В настоящее время, рост рынка теплообменников в Республике Татарстан зависит от развития отраслей промышленности, вследствие чего возможно возникновение и интенсивный рост компаний-производителей тепло-обменного оборудования.

Рынок теплообменников в Республике Татарстан ориентируется в основном на производителей из других регионов России и компаний дальнего зарубежья. В республике производство теплообменных аппаратов различного назначения производится средними предприятиями в мелкосерийных масштабах. К примеру, кожухотрубные теплообменники для коммунальной энергетики и теплоэлектроэнергетики производят предприятия ГУП «Таткоммун-энерго», ООО ПРП «Татэнергоремонт», МУП ПО «Казэнерго», ООО «Кам-энергоремонт». Рынок пластинчатых теплообменников составляют в основном европейские теплообменники фирм «Alfa-Laval», «АРУ», «SWEP», «Funke», а также теплообменники производства ЗАО «Ридан» (г. Нижний Новгород), «Теплотекс» ГУП «Мостепло», ООО «Машимпекс» (г. Москва), ЗАО «Теплоэффект» (г. Ижевск) и др.

Основные тенденции регионального рынка теплообменного оборудования аналогичны европейским. К особому классу теплообменного оборудования относятся радиаторы систем отопления.

Системы отопления должны отвечать следующим требованиям [9]:

1. Санитарно-гигиеническим - поддержание равномерной температуры воздуха в помещении при ограниченной температуре нагревательной поверхности отопительных приборов и возможность их очистки;

2. Экономическим - невысокие капитальные вложения и эксплуатационные затраты;

3. Архитектурно-строительным — выбор систем с учетом объемно-планировочных решений и строительных конструкций;

4. Производственно-монтажным - унификация узлов и деталей, механизация их изготовления, сокращение трудовых затрат;

5. Эксплуатационным — работоспособность (безотказность, долговечность), простота и удобство управления и ремонта.

По расположению основных элементов системы отопления подразделяются на местные и центральные:

Местные системы, в которых три основных элемента конструктивно объединены в единую установку, обеспечивают заданную температуру только в одном помещении. К местным системам относят печное отопление, газовое и электрическое отопление с использованием индивидуальных газовых и электрических нагревателей.

Центральные системы отопления обеспечивают теплоснабжение нескольких помещений от одного теплового пункта, в котором находятся теплообменники или котлы. При теплоснабжении от крупных источников теплоты (котельных квартальных, районных или теплоэлектроцентралей) используют, как правило, два теплоносителя. Первичный теплоноситель, преимущественно вода, с расчетной подающей температурой 130 - 150 °С, в зависимости от схемы теплоснабжения, подается от источников теплоты по тепловым сетям к индивидуальным тепловым пунктам (ИТП), расположенным в каждом здании, или к центральным тепловым пунктам (ЦТП), проектируемым на группу зданий. От ИТП или ЦТП в системы отопления жилых и общественных зданий подается вторичный теплоноситель - вода с расчетной подающей температурой (не более 105 °С в однотрубных системах отопления и 95 °С в двухтрубных системах), нагреваемая в водо-водяных скоростных теплообменниках (кожухотрубных или пластинчатых). При автономном теплоснабжении в тепловом пункте располагаются котлы (один, два и более). При по-квартирном теплоснабжении или теплоснабжении небольшого одноквартирного жилого дома возможно расположение котла, например, на кухне в настенном или напольном исполнении.

В многоквартирных жилых и общественных зданиях и сооружениях применяются преимущественно системы водяного отопления. В помещениях производственных зданий - в зависимости от категории работ в них по взры-во- и пожаробезопасности [1].

В одноквартирном жилом доме возможна система воздушного и, в отдельных случаях, электрического отопления [4].

Системы водяного отопления классифицируются по [5-8]:

- способу циркуляции теплоносителя - на гравитационные и насосные;

- способу подачи теплоносителя к отопительным приборам — на однотрубные и двухтрубные или, соответственно, с последовательным и параллельным присоединением отопительных приборов к трубам, стоякам;

- способу прокладки труб - на вертикальные и горизонтальные, открытые и скрытые;

- расположению подающей и обратной магистралей - с верхним и нижним расположением подающей магистрали и с нижним расположением обратной магистрали, а также с нижним расположением подающей и верхним расположением обратной магистрали;

- схеме движения воды в циркуляционных кольцах - с тупиковым и попутным движением.

Гравитационные системы, как правило, применяются при теплоснабжении от автономного, источника тепловой энергии. В них циркуляция теплоносителя осуществляется за счет располагаемого гравитационного давления, возникающего в результате охлаждения теплоносителя в отопительных приборах.

Насосные системы отопления применяются при централизованном и автономном теплоснабжении. В насосных системах меньше диаметры труб при той же тепловой нагрузке помещений или зданий.

Открытая прокладка труб, как правило, выполняется, если применяются стальные трубы. Скрытая прокладка рекомендуется при применении медных и полимерных труб.

В однотрубных системах теплоноситель охлаждается постепенно, проходя последовательно через отопительные приборы. В однотрубных системах сложнее тепловой расчет отопительных приборов, т.к. перед каждым отопительным прибором температура воды переменная.

В двухтрубных системах теплоноситель в каждом приборе охлаждается на расчетную разность температур.

Системы отопления с верхним расположением подающей магистрали применяются в зданиях с чердаком или с техническим этажом, а также при возможности прокладывать подающую магистраль под покрытием верхнего этажа.

Из таких систем воздух удаляется через воздухосборники, располагаемые в самых верхних точках системы. Удаление воздуха из систем с нижним расположением обеих магистралей осуществляется через воздушные краны, устанавливаемые в пробках радиаторов верхних этажей или в верхних точках стояков, когда в качестве отопительных приборов применяют конвекторы.

При проектировании сложнее решается гидравлическая увязка циркуляционных колец в системах с тупиковым движением теплоносителя.

Алюминиевые отопительные радиаторы являются одним из лучших достижений теплотехнической науки в области создания отопительных устройств для жилищно-коммунального хозяйства и строительства. В них сосредоточены наиболее высокие результаты, достигнутые разработчиками, как в области теплотехнических характеристик отопительных приборов, так и в области их технологии производства и дизайна. Материал радиаторов обладает высокой теплопроводностью, коррозионной стойкостью, прекрасно льется, пластичен и в то же время достаточно прочен. Российский рынок отопительных алюминиевых приборов контролируется на 90 % наиболее известными европейскими производителями, имеющими многолетний опыт разработки, производства и эксплуатации совершенных отопительных приборов. Для конкуренции на рынке отопительных приборов новое изделие должно обладать целым рядом уникальных характеристик [67].

Повышение эффективности работы теплообменников связано с интенсификацией процессов теплообмена, которые достигаются различными способами. Решение задач интенсификации теплообмена в энергетическом оборудовании и системах отопления промышленных и гражданских зданий в силу своей сложности не представляется возможным без применения современных средств компьютерного моделирования. В рамках данной работы поставлена задача с использованием мощных компьютерных программ разработать конструкцию высокоинтенсифицированного радиатора для систем водяного отопления. Провести моделирование и расчеты интенсифицированного радиатора с последующей проверкой корректности математических моделей на экспериментальных образцах теплообменных устройств в физическом эксперименте.

Разработать методику внедрения инновационной разработки в производство и организовать производство новых видов радиаторов.

135 Выводы:

1. В работе проведен анализ конкурентных решений отопительных приборов для систем отопления. Выполнена оценка рынка отопительных приборов. Проведен анализ методов интенсификации теплообмена в радиаторах, выбраны наиболее перспективные способы интенсификации теплообмена при свободной конвекции.

2. С помощью современных средств компьютерного моделирования определена оптимальная форма профиля вертикального радиатора с габаритами меньше своих аналогов на 20% и весовым показателям на 23%. Исследовано влияние интенсификаторов (выемок и выступов) на эффективность работы радиаторов.

3. Проведено экспериментальное исследование характеристик интенсифицированного теплообменного аппарата для систем отопления на специально разработанном стенде. Определены реальные параметры опытного образца отопительного прибора.

4. Разработано оригинальное конкурентное решение для отопительного прибора, получен патент на полезную модель и разработана методика продвижения инновационного изделия до потребителя на основе современной теории инновационной деятельности.

136

1. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. - М.: Высшая школа,1982.

2. СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. -М.: Стройиздат, 1996.

3. Щекин Р.В., Березовский В.А., Потапов В.А. Расчет систем центрального отопления. Киев: Вища школа, 1975.

4. Щекин Р.В. и др. Справочник по теплоснабжению и вентиляции. -Киев: Будивельник, 1976. Кн. 1.

5. Русланов Г.В., Розкин М. Я., Ямпольский Э.Л. Отопление и вентиляция жилых и гражданских зданий. Проектирование. Справочник. Киев: Будивельник, 1983.

6. Отопление и вентиляция. Ч. 1. Отопление. 3-е изд/ П.Н. Каменев, А.Н. Сканави, В.Н. Богославский и др. - М.: Стройиздат, 1975.

7. Андреевский А.К. Отопление: Учебное пособие. Минск: Вышейная школа, 1974.

8. Кузаков В.Г. Водяное отопление гражданского здания: Учебное пособие.-Л.: ЛИСИ, 1984.

9. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление. М.: Стройиздат, 1991

10. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справочное пособие. / Под ред. Л.Д. Богуславского. М.: Стройиздат, 1990.

11. Богуславский Л.Д. и др. Экономика теплогазоснабжения и вентиляции. -М.: Стройиздат, 1988.

12. Богословский В.Н. Тепловой режим здания. М.: Стройиздат,1979.

13. Водяные тепловые сети: Справочное пособие/ Под. Ред. Н.К.Громова, Е.П.Шубина. М.: Энергоатомиздат, 1988.

14. Анисин А.К. Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двухсторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв. вузов. Энергетика. 1983. № З.С.71-74.

15. Амирханов Р.Д. Теплообмен и гидродинамика в щелевых каналах с поверхностными интенсификаторами. Автореферат дисс. На соискание учен.степ. канд. техн. наук . Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева. 1996. 16 с.

16. Азеведо Л.Ф., Спэрроу И.М. Свободная конвекция в открытых по концам наклонных каналах //Труды американского общества инженеров-механиков. Серия С. Теплоотдача, № 4,Т.107. 1985. С. 123-132.

17. Амирханов Р.Д. Теплообмен и гидродинамика в щелевых каналах с поверхностными интенсификаторами. Автореферат дисс. на со-иск.учен.степ.канд.техн.наук. Казань: КГТУ им. А.Н.Туполева. 1996.16с.

18. Антуфьев В.М., Лам И.Ф. Теплообменные аппараты из профильных листов. Л.: Энергия, 1972.

19. Афанасьев В.Н., Веселкин В.Ю., Скибин А.П., Чудновский Я.П. Экспериментальное исследование течения в одиночных выемках на исходно гладкой поверхности теплообмена// Тепломассообмен ММФ-92. Тез. докл. / ИТМО АНБ. Минск; 1992. Т.1.Ч.1. С.81-85.

20. Арсеньев JI.B., Везломцев С.К., Носов В.В. Интенсификация процесса теплоотдачи в щелевых каналах с генераторами вихрей в системах кондиционирований воздуха // Охрана труда и охрана окружающей среды, Сб. научн. трудов. Николаев: НКИ 1988.С. 14-20.

21. Афанасьев В.Н., Леонтьев А.И., Чудновский Я.П. Теплообмен и трение на поверхностях, профилированных сферическими углублениями // Препринт МГТУ им Н.Э. Баумана № 1-90. М.: Изд-во МГТУ. 1990. 118 с.

22. Александров А.А., Горелов Г.М., Данильченко В.П., Резник В.Е. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхностей с развитой шероховатостью в виде сферических углублений // Пром. теплотехника. 1989. Т.11, №6. С.57-61

23. Aung W, Kessler T.J. and Beitin K.I. Free convection cooling of electronic systems. IEEE Transactions on Parts, Hybrids and Packaging. Vol. PHP 9, №2. 1973. pp. 75 - 86.

24. Беленький М.Я. и др. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками // Теплофизика высоких температур. 1991. Т.29. №6. С. 1142 1147.

25. Боголюбов Ю.Н., Лифшиц М.Н., Григорьев Г.В. Результаты исследования и промышленного внедрения винтообразно профилированных труб // Теплоэнергетика. 1981. №7. С.48-50.

26. Бурков В.В. Алюминиевые теплообменники сельскохозяйственных и транспортных машин. Л.: Машиностроение, 1985. 250с.

27. Бурак B.C., Волков С.В., Мартыненко О.Г., Храмцов П.П., Ших И.А. Свободноконвективное течение на вертикальной пластине с постоянным тепловым потоком при наличии одного или нескольких уступов // Инженерно-физический журнал, 1994. Т.57, №3-4, с. 190-196.

28. Беленький М.Я., Готовский М. А., Леках Б.М., Фокин Б.С., Долгушин К.С. Интенсификация теплообмена при использовании поверхностей, формованных сферическими лунками // Тепломассообмен ММФ-92. Т. 1. 4.1. Минск: ИТМО им. А.В. Лыкова АНБ.1992. с. 90-93.

29. Бодойя, Остерл. Развитие естественной конвекции между нагретыми вертикальными пластинами. // Теплопередача, №1, 1962. с.52.

30. Бар-Коэн А., Розенау В.М. Термически оптимальный промежуток между вертикальными пластинами, охлаждаемыми свободной конвекцией // Теплопередача. 1984. т.106.№1. с 114-122.

31. Беленький М.Я., Готовский М.А., Леках Б.М., Фокин Б.С., Хабен-ский В.Б. Экспериментальное исследование тепловых и гидравлических характеристик теплообменных поверхностей, формованных сферическими лунками // ТВТ. Т.29. №.6. 1991.С.1142-1147.

32. Bergles, А.Е., and Junkhan, G.H. Energy conservation via heat transfer management. Quartely progress report № C00-4649-5. 1 January-31 March. 1979.

33. Bravnany S.H., and Bergles A.E. Effect of surface geometry and orientation on laminar natural convection heat transfer from a vertical flat plate with transverse roughness elements. Int. J. Heat Mass Transfer. 1990. Vol.13, №5, pp.956-981.

34. Beves C.C., Barber T, J., Leonardi E. An Investigation of Flow over a Two-Dimensional Circular Cavity // 15th Australian Fluid Mechanics Conference. Sydney, Austria. 2004. 4p.

35. Волчков Э.П., Калинина C.B., Матрохин И.П. и др. Некоторые результаты экспериментального исследования аэродинамики и теплообмена на поверхности с полусферическими кавернами // Сиб. физ. техн. журн. 1992. Вып.5. С.3-9.

36. Власенко А.С., Сергиевский Э.Д. Интенсификация теплообменных процессов в аппаратах теплоэнергетики // Тезисы докладов 5-й научной школы-конференции «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики». Алушта. Украина. 2007.

37. Вирц Р.А. Экспериментальное исследование свободной конвекции между вертикальными пластинами с симметричным нагревом // Труды американского общества инженеров-механников. Серия С. Теплопередача, №3, Т.104. 1982. С.93-100.

38. Vidil R., Finkbeiner F., Heat-exchangers: Stakes Market - Resent developments and recommendations for future research. 1993 ISHMT International Conference on New Development on Heat Exchangers, Lisbon, Portugal, 1993.

39. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В., Щелчков А.В. Течение и теплоотдача в каналах со сфероидальными интенсификаторами при вынужденной конвекции газа // Вторая Росс. конф. «Тепломассообмен гидродинамика в закрученных потоках». Секц.1.

40. Gomelauri V. Influence of two-dimensional artificial roughness on con-vective heat transfer. Int. J. Heat and Mass Transfer, 1964, №7 pp.653-663.

41. McAdams, W.H. Heat transmission. 3rd Edn. McGraw-Hill, New York.1954.

42. Дрейцер Г.А. Проблемы создания компактных трубчатых аппаратов // Теплоэнергетика, 1995.№З.С.11-19.

43. Дрейцер Г.А. Теплообмен при свободной конвекции. Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ. 2002. 100с.

44. Дрейцер Г.А. Исследование солеотложений при течении воды с повышенной карбонатной жесткостью в каналах с дискретными турбулизато-рами // Теплоэнергетика. №3. 1996. С.30-35.

45. Дрейцер Г.А. О некоторых проблемах создания высокоэффективных трубчатых теплообменных аппаратов // Новости теплоснабжения. № 5. 2004.

46. Дрейцер Г.А. Современные проблемы интенсификации теплообмена в каналах // Инж,- физ. Журн., 2001. Т.74, №4. С.33-40.

47. Eckert, E.R.G., Harnett, J.P., and Irvine, T.F. Flow-vizualization studies of transition to turbulence in free convection flow. ASME Paper 60-W-250.1960.

48. Исаченко В.П., Осипова B.A., Сукомел A.C. Теплопередача. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1975. 488 с.

49. Коулман, Ходж, Тейлор. Новая обработка эксперимента Шлихтинга по исследованию шероховатости поверхности // Теоретические основы инженерных расчетов. 1984. №1. С.95-100.

50. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогид-равлическим расчетам. М.: Энергоатомиздат. 1984. 296с.

51. Кикнадзе Г.И., Гачечиладзе И.А., Олейников В.Г., Алексеев В.В. Механизмы смерчевой интенсификации тепломассообмена // Интенсификация теплообмена: Труды Первой Рос. нац. конф. по теплообмену. Т.8. М.: Изд-во МЭИ, 1994. с.97-106.

52. Костылев Б.Б. Теплообмен и гидродинамика естественноконвек-тивных внутренних течений при наличии интенсификаторов. Автореф. дисс. Канд. Техн. наук // КГТУ им А.Н. Туполева. Казань, 2000.

53. Кикнадзе Г.И., Гачечиладзе И.А., Алексеев В.В. Самоорганизация смерчеобразных струй в потоках вязких сплошных сред и интенсификация тепломассообмена, сопровождающая это явление. М.: Издательство МЭИ, 2005. 84с.

54. Кесарев B.C., Козлов А.П. Структура течения и теплообмен при обтекании полусферического углубления турбулизированным потоком воздуха // Вестник МГТУ Сер. Машиностроение 1993. №1.С. 106-115.

55. Леонтьев А.И., Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Попов И.А. Эффективные интенсификаторы теплоотдачи для ламинарных (турбулентных) потоков в каналах энергоустановок// Известия РАН: Энергетика. 2005 №1.

56. Мартыненко О.Г., Соковишин Ю.А. Свободно-конвективный теплообмен: Справочник. Минск: Наука и техника, 1982. 400с.

57. Мигай В.К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987. - 264 с.

58. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. Л.: Энергия, 1980, 143с.

59. Обзор результатов исследований интенсификации теплообмена сферическими выемками по российским публикациям / А.В. Щукин Казань: КГТУ им А.Н. Туполева. 1997.

60. Олимпиев В.В. Влияние интенсификации теплообмена на эффективность теплообменников при их модернизации // Изв. Вузов. Авиационная техника. 2000. №4. С.61-62.

61. Олимпиев В.В. Поверхности теплообмена с интенсифицированной теплоотдачей и пониженным сопротивлением // Изв. Вузов. Авиационная техника. 2000. №3. С.35-38.

62. Попов И.А. Гидродинамика и теплообмен внешних и внутренних свободноконвективных вертикальных течений с интенсификацией. Интенсификация теплообмена: монография / под общ. ред. Ю.Ф.Гортышова. Казань : Центр инновационных технологий, 2007. - 326 с.

63. Прасолов Р.С. О влиянии шероховатости на теплообмен при свободной конвекции в воздухе // Инженерно-физический журнал. 1961. №4. С.З.-7.

64. Терехов В.И., Калинина С.В., Мшвидобадзе Ю.М. Экспериментальное исследование развития течения в канале с полусферической каверной // Сибирский физико-технический журнал. 1992. Вып.1.С.77-85.

65. Терехов В.И., Калинина С.В., Мшвидлобадзе Ю.М. Конвективный теплообмен на поверхности в области за каверной сферической формы // Теплофизика и аэромеханика. 1994. Т.1, №1. С.13-18.

66. Федоров И.Г. Теплообмен и сопротивление щелевых каналов с ова-лообразными коническими выштамповками // Известия ВУЗов: Авиационная техника, №4, 1962.

67. Федоров И.Г., Щукин В.К., Мухачев Г.А., Идиатуллин Н.С. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление каналов со сферическими выштамповками // Известия ВУЗов : Авиационная техника, №4,1961.

68. Хан. Характеристики теплообмена и трения в прямоугольных каналах с турбулизированными ребрами // Современное машиностроение, А. 1989.№2.С.94-98.

69. Chudnovsky Ya. Vortex Heat Transfer Enhancement for Chemical Industry Fired Heaters. 2004 AIChE Spring Technical Meeting. New Orleans, USA.2004.

70. Шанин Ю.И., Шанин О.И. Интенсификация теплоотдачи нанесением сферических лунок на стенки каналов // Конвективный тепломассообмен. Материалы Минского международного форума ММФ 2004. Минск: ИТМО им А.В Лыкова АНБЮ2004Ю

71. Щукин А.В., Козлов А.П., Агачев Р.С., Чудновский Я.П. Интенсификация теплообмена сферическими выемками при воздействии возмущающих факторов / Под ред.акад. В.Е. Алемасова. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2003. 143с.

72. Щукин А.В., Ильинков А.В., Агачев Р.С., Козлов А.П., Масленников А.В. Гидродинамика в полусферической выемке при малых скоростях потока // Внутрикамерные процессы в энергетических установках. Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева. 2001. с. 88-89.

73. Гуреев В.М., Юнусов P.P., Разработка новых промышленных кожу-хотрубных теплообменных аппаратов // Энергоресурсоэффективность и энергосбережение в Республике Татарстан. Казань 2008. 4.2. С.349-358.

74. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Байгалиев Б.Е. Теплогидравличе-ский расчет и проектирование оборудования с интенсифицированным теплообменом. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2004. 432 с.

75. Рогалев Н.Д. Технологические инновации в техническом университете. М.: Издательство МЭИ, 1997. 316с.

76. Рогалеев Н.Д. Использование зарубежных подходов коммерциализации технологии в Российском ВУЗе случай МЭИ. Сб. докладов V международной конференции «Технопарки и социально-экономическое развитие регионов». Уфа, 1994.

77. Гохберг J1.M., Кузнецова И.А., Миндели Л.Э. Инновации в отраслях промышленности. Стат. Сб. / ЦИСН. МЛ 996. 76 с.

78. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. Учебн.для вузов.Изд. 2-е, перераб. И доп. М., «Высш. Школа»,1975. 495 с.

79. Мячников В.И., Мальцев В.П., Майборода В.П. и др. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. Справочник. М., Машиностроение, 1989. 520 с.

80. Семенюк В.А. Оптимальное расстояние между ребрами пластинчатых радиаторов, охлаждаемых путем свободной конвекции // Вопросы РЭ. Серия ТРТО. 1973. №3. с.44-51.

81. Aihara Т. Natural convection heat transfer from vertical rectangular-fin arrays. Rep.l., 1969/70, v.B.21. pp. 105-134, rep.2; v.B.21, pp.135-162; rep.3, v.B.21, p.163-187, rep.4; 1971, v.B.23, pp.125-156.

82. Elenbaas W. Heat Dissipation of parallel plates by free convection, Physica, 1942, vol.9, №1.

83. Легкий B.M., Тупицын Ю.К. Об одной особенности теплообмена радиаторов полупроводниковых приборов при естественной конвекции. В кн. Теплообмен и гидродинамика. Киев, 1977. с. 189-194.

84. Сотченко В.А. Исследования на моделях с целью увеличения теплопроводности отопительных панельных радиаторов // Санитарная техника.1976. Вып. 16. с.51-55.

85. Базелев Б.П., Ефимов В.И., Колякин В.Б. и Качилина Н.В. Экспериментальное исследование теплоотдачи гофрированной теплообменной поверхности в условиях естественной конвекции // Вопросы РЭ. Серия ТРТО. 1980, №1, с. 88-90.

86. Орнатский А.П., Латенко Б.В., Попель Ю.С. Исследование влияния геометрии пластинчатых петельно-проволочных радиаторов полупроводниковых приборов при естественной конвекции // Теплофизика и теплотехника, 1973. №23. с. 53-57.

87. Ройзен Л.И., Дулькин И.Н. Тепловой расчет оребренных поверхностей. М.: Энергия. 1977. 254 с.

88. Спэрроу Е.М., Пракаш К. Интенсификация теплоотдачи свободной конвекцией в шахматных рядах вертикальных дискретных пластин // Теплопередача. 1980. т. 102. №2. с.34-41.

89. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Теплообмен поверхностей с непрерывным и дискретным оребрением при естественной конвекции // Тепломассообмен. ММФ - 92. Материалы 2 Минского международного форума. Минск: ИТМО Беларуси. 1992. Т. 1. Ч. 1. с. 154-158.

90. Прасолов Р.С. О влиянии шероховатости на теплообмен при свободной конвекции в воздухе // Инженерно-физический журнал. 1961. №4. с.3-7.

91. Олимпиев В.В. Релаксация внутреннего пограничного слоя за низким препятствием в канале. Теплоэнергетика, 1995 г., №5., с.55-58.

92. Антуфьев В.М., Лам И.Ф. Теплообменные аппараты из профильных листов. М.: Энергия, 1972.

93. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М.: Энергоатомиздат, 1984 г.

94. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сухомел А.С. Теплоотдача, Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1975, 488 с.