Процессы теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Алтунин, Константин Витальевич АВТОР
кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
Казань МЕСТО ЗАЩИТЫ
2012 ГОД ЗАЩИТЫ
   
01.04.14 КОД ВАК РФ
Диссертация по физике на тему «Процессы теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей»
 
Автореферат диссертации на тему "Процессы теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей"

На правах рукописи

Алтунин Константин Витальевич

ПРОЦЕССЫ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ОСАДКООБРАЗОВАНИИ В УСЛОВИЯХ

ЕСТЕСТВЕННОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ КОНВЕКЦИИ ЖИДКИХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГОРЮЧИХ И ОХЛАДИТЕЛЕЙ

Специальность: 01.04.14. - Теплофизика и теоретическая теплотехника

и

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

11 ОКТ 2012

Казань - 2012

005053277

005053277

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном общеобразовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А Н Туполева - КАИ» на кафедре «Теоретические основы теплотехники»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Дресвяннпков Федор Николаевич

кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПС) «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ», профессор кафедры «Теоретические основы теплотехники»

Гафуров Руханил Абдулкадырович

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ», профессор кафедры спецдвигателей

Исаев Александр Васильевич

доктор технических наук, профессор, начальник отдела ФГУП «Научно-исследовательский институт стандартизации и унификации»

ФГУП «Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова»

Защита состоится «Л» Ок/п^ЫгХ 2012 г. в /£> часов на заседании диссертационного совета Д 212.0».О2 при ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ» по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10 (зал заседаний ученого

совета).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева - КАИ».

Автореферат разослан » % 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук, доцент

А.Г. Каримова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Осадкообразование — тепловой процесс, который зависит от множества факторов, включая температуры стенки и углеводородного охладителя (УВО), время наработок вид материала поверхности теплообмена и др. Например, в топливной системе ВРД образование осадков приводит к закоксовыванию форсуночных фильтров, каналов, распылителей, что ведёт к частичной или полной потере тяги, к изменению эпюры температурного поля газового потока, к короблению и прогару стенок жаровых труб и т.д. В ЖРД из-за интенсивного осадкообразования происходит быстрый рост температуры стенки рубашки охлаждения с дальнейшим её прогаром, а также возможен нерасчётный струнный распыл углеводородного горючего (УВГ) с прогаром стенок сопла. Образование осадков в разных энергоустановках может привести к заклиниванию подвижных деталей топливной системы. Из-за низкого значения теплопроводности углеродистые отложения способствуют снижению теплопередачи к жидким углеводородным теплоносителям не только в авиационных и ракетных двигателях, но и в различных теплообменных аппаратах. Искусственные поверхностные интенсификаторы теплоотдачи прекращают своё функционирование из-за заполнения всех углублений твёрдым углеродистым осадком. Существующие методы борьбы с осадкообразованием малоэффективны. Применение присадок к топливам не решает полностью проблему, т.к. они работают до определённых температур. Отсутствуют обобщённые и точные методики расчёта теплоотдачи при осадкообразовании.

Известно, что интенсификация теплообмена возможна при помощи электрических полей. Отсутствуют методики расчёта коэффициента теплоотдачи при совместном влиянии осадкообразования и электрической конвекции. Также остаётся до конца неисследованным влияние электростатических полей на интенсификацию теплоотдачи и предотвращение осадкообразования на нагреваемой детали при помощи различных электродов. Необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования.

В связи с этим тема диссертационной работы, посвященной исследованию теплоотдачи при осадкообразовашш в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей, является актуальной.

Цель работы: разработка методики расчёта теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей.

Задачи исследования:

1. На основе обзора научно-технической, патентной литературы провести: а) анализ тепловых процессов в топливно-охлаждающих каналах энергоустановок и техносистем на жидких углеводородных горючих и охладителях;

б) анализ конструктивных схем топливных каналов, форсунок энергоустановок и техносистем на жидких углеводородных горючих и охладителях.

2. Создать экспериментальную установку для исследования теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции.

3. Провести экспериментальные исследования для выявления влияния образования осадков и электроконвекции на теплоотдачу в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя).

4. Провести обобщение результатов экспериментов.

5. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработать новые конструктивные схемы форсунок, топливно-подающих и охлаждающих каналов энергоустановок, способы прогнозирования и предотвращения осадкообразования, способы определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

Научная новизна.

1. Обнаружены эффекты: ограничения (затормаживания) роста углеродистого осадка на нагреваемой поверхности рабочей пластины с первоначальным слоем осадка в зоне прохождения силовых линий электростатических полей; увеличения площади предотвращения осадка на нагреваемой рабочей пластине при частичном пересечении внешних силовых линий электростатических полей при электродах типа «две (три) пары соосных игл»; увеличения коэффициента теплоотдачи от взаимного влияния гидравлических факелов электрического ветра от системы электродов «две (три) пары соосных игл»; влияния электрического ветра при увеличении числа пар соосных рабочих игл при до-, критических и сверхкритических давлениях на соответствующее повышение критической плотности теплового потока начала кипения (псевдокипения).

2. Получена новая расчётная зависимость толщины слоя осадка в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя) с учётом его тепловой и электрической природы.

3. Получены критериальные уравнения с новым числом подобия электроконвекции.

3. На базе теоретических и экспериментальных исследований созданы методики расчёта теплоотдачи при осадкообразовании, электроконвекции.

4. Получены новые качественные параметры, характеризующие тяговое совершенство реактивных двигателей на жидких УВГ (УВО) в зависимости от степени закоксованности форсунок.

5. Разработаны и запатентованы: новые конструктивные схемы форсунок; головка кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя; вакуумная гидроустановка.

6. Разработаны новые способы: прогнозирования осадкообразования в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях; предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплооб-менных каналов; определения ресурса реактивного двигателя; определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается применением аттестованных средств измерения, расчётом погрешности измерений, удовлетворительным согласованием данных, полученных экспериментально и теоретически.

Практическая и научная значимость. Разработанные методики расчёта толщины углеродистых отложений на нагретых деталях энергоустановок на жидких УВГ (УВО), определения теплоотдачи при осадкообразовании и электроконвекции в жидких УВГ и УВО, номограмма и метод для определения зоны предотвращения и ограничения роста осадка на поверхности нагреваемой детали позволяют повысить точность тепловых расчётов и расширить диапазон экспериментальных исследований.

Разработаны новые конструктивные схемы форсунок, топливно-охлаждающих и подающих каналов, новые способы прогнозирования и предотвращения осадкообразования, новые способы определения характеристик электрического ветра. Некоторые результаты исследований внедрены в новые разработки перспективных двигателей летательных аппаратов, в системы контроля аномальных эффектов тепловых процессов в жидких УВГ (УВО), в учебную и научную работу ряда вузов РФ. Дальнейшее внедрение результатов исследований позволит повысить надёжность, безопасность, ресурс энергоустановок, двигателей и техносистем на жидких УВГ (УВО).

Реализация основных положений диссертации. Некоторые результаты исследования, публикации, разработки и изобретения автора использованы в следующих организациях: в ОАО «КБ Электроприбор» в перспективные разработки систем подачи компонентов топлива энергосиловых установок в процессе выполнения НИР по обоснованию выбора эффективного варианта пульсирующего детонационного прямоточного двигателя для гиперзвукового беспилотного летательного аппарата (г. Саратов); в ФГУП «Научно-исследовательский институт стандартизации и унификации» при формировании программ и выполнении научно-исследовательских работ по созданию авиационной техники (г. Москва); в БГТУ им. Д.Ф. Устинова («Военмех») - в учебной и научной работе (г. Санкт-Петербург); в МГТУ им. Н.Э. Баумана в курсе «Системы питания двигателей наземного транспорта» (г Москва)- в КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева — в учебной и научной работе (г. Казань)

Рекомендации по использованию результатов исследования: рекомендуется использовать в НПО «Энергомаш» им. акад. В.П. Глушко, в ОАО «Казанское производственное предприятие «Авиамотор» и др.

Автор защищает следующие основные положения работы:

1. Результаты экспериментальных и теоретических исследований теплоотдачи и осадкообразования в жидких УВГ (УВО) без применения и с применением электростатических полей в условиях естественной конвекции.

2. Методики расчёта теплоотдачи и осадкообразования в условиях естественной конвекции жидкого УВГ (УВО) без применения и с применением электростатических полей.

3. Новые конструктивные схемы форсунок ВРД, каналов топливоподачи с электростатическими полями; способы прогнозирования и предотвращения осадкообразования; способы определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены: на 19-23 Всеросс. межвуз. научн.-техн. конф. «Элек-

тромеханические и внутрикамерные процессы в -энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (г. Казань) 2007-2011 гг.; на 16-19 Международ. молодежной научн. конф. «Туполевские чтения» (г. Казань) 2008-2011 гг.; на 5 Российской национ. конф. по теплообмену «РНКТ-5» (г. Москва) 2010 г.; на 5, 6 Международ, молодежной науч. конф. «Тинчуринские чтения» (г. Казань) 2010 г., 2011 г.; на 5 Всеросс. научко-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» «АНТЭ-2009» (г. Казань) 2009 г.; на 34, 35 Академических Чтениях по космонавтике, посвященных памяти акад. С.П. Королёва и др. (г. Москва) 2010 г., 2011 г.; на 45, 46 Научных Чтениях, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (г. Калуга) 2010 г, 2011 г.; на 6 Всеросс. научно-техн. сту-денч. конф. «Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической технологии» (г. Казань) 2010 г.; на Всеросс. научно-техн. конф. молодых учёных и специалистов «Новые решения и: технологии в газотурбостроении» (г. Москва) 2010 г.; на Международ, научно-практ. конф. «Современные технологии и материалы- ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения», «АКТО-2010» (г. Казань) 2010 г.; на Международ, научн. семинаре «Проблемы моделирования и динамики сложных междисциплинарных систем» (г. Казань) 2010 г.; на Международ, научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г. Самара) 2011 г.; на 6 Международ, научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» «АНТЭ-2011» (г. Казань) 2011 г.

По результатам научных исследований в 2009 г. работа была удостоена медали Министерства образования и науки РФ «За лучшую научную студенческую работу» по итогам открытого конкурса на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах РФ (Приказ Федерального агентства по образованию №641 от 15 июня 2009 г.); в 2008 г. на Международ, научн. техн. конф. «XVI Туполевские чтения» работа удостоена диплома I степени «За высокий научный уровень представленного доклада»; в 2009 г. на 5 Всеросс. научно-техн. конф. «АНТЭ-2009» работа удостоена диплома «За участие в конференции с докладом»; в 2009 г. по итогам конкурса научн.-техн. работ «Проблемы транспортировки газа и инновационные пути их решения» работа удостоена диплома «За актуальность и высокую наукоёмкость»; в 2009 г. на Международ, молодеж. научн. конф. «V Тинчуринские чтения» работа удостоена диплома I степени «За высокий научный уровень представленного доклада»; в 2010 г. на Международ, научн. техн. конф. «XVIII Туполевские чтения» работа удостоена диплома I степени «За высокий научный уровень представленного доклада»; на Международ, научн.-практ. конф. «Современные технологии и материалы - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения» («АКТО-2010») работа удостоена диплома III степени «За высокий уровень представленного доклада»; в 2010 г. по итогам конкурса научн.-техн. работ «Актуальные аспекты и инновации в транспортировке газа» работа удостоена диплома за 2 место; в 2011 г. на 6 Международ.

научн.-техн. конф. «АНТЭ-2011» работа удостоена диплома «За высокий научный уровень представленного доклада».

Ряд исследований, приводимых в диссертационной работе, выполнялись в рамках НИОКР по программе «У.М.Н.И.К.». В 2011 г. автор диссертации был удостоен стипендии Президента РФ (Приказ Министерства образования и науки РФ №2659 от 11 ноября 2011 г.). В 2012 г. Федерацией космонавтики России автор диссертации награжден медалью «Наука. Творчество. Космонавтика -XXI век» 1 степени.

Личный вклад автора.

Основные результаты получены лично автором под научным руководством к.т.н. Дресвянникова Ф.Н.

Публикации.

Всего опубликовано 62 печатные работы. По теме диссертации опубликовано 55 печатных работ, включая 7 статей в российских рецензируемых научных журналах, 5 патентов, 4 заявки на изобретения.

Объём и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (226 наименований), приложения. Объём диссертации составляет /6 $ страниц машинописного текста, включая 50 рисунков и 5 таблиц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, показаны ее научное и практическое значение, изложены положения, выносимые на защиту.

В первой главе приводится краткий анализ состояния изучаемой проблемы. Рассмотрены теплофизические состояния и свойства жидких углеводородных горючих (УВГ) и охладителей (УВО) в наземных, воздушных, воздушно-космических и космических энергетических установках и техносистемах. Раскрыты характеристики углеводородных сред и некоторые аномальные процессы. Подробно рассмотрена проблема осадкообразования, зависимость этого процесса от основных факторов. Приведены условия возникновения и свойства углеродистого осадка. Классифицированы существующие и перспективные способы борьбы с образованием осадков. Рассмотрены методики расчёта теплоотдачи без осадкообразования и с учётом осадкообразования. Проблему осадкообразования исследовали отечественные учёные Яновский Л.С., Алту-нин В.А., Большаков Г.Ф., Иванов В.Ф., Галпмов Ф.М., Сапгир Г.Б., Дубовкин Н.Ф., Харин A.A., а также и зарубежные - Karamangil M.I., Kalghatgi G.T., Kel-emen S.R., Sang Mun Jeong, Reyniers, Yuhong Zhu, Altin O., Luthra K.L. и др.

Рассмотрены методики расчёта теплоотдачи прн естественной и электрической конвекщш. Проанализировано влияние электростатических полей на тепловые процессы в жидких УВГ и УВО. Проведён обзор научных исследований электрических полей в жидкостях и газах, который показал, что большой вклад в изучение электроконвективных явлений внесли Мышкин Н.П., Kronig R., Schwarz N., Senftieben H., Bultman E., Ashmann G., Schmidt E., Leidenfrost W., Остроумов Г.А., Болога M.K., Алтуннн B.A., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. и др. Установлено, что проведено мало исследований по влиянию электрического

ветра на тепловые процессы в жидких УВГ и УВО, особенно при критических и сверхкритических давлениях. Рассмотрены методики расчёта влияния электростатических полей на коэффициент теплоотдачи в жидких средах, а также некоторые существующие критерии подобия электрической конвекции.

В выводах по главе: указано, что отсутствуют исследования влияния электростатических полей на тепловые процессы в жидких УВГ (УВО) при электродах типа «две (три) пары соосных игл» в условиях естественной конвекции; отсутствуют обобщённые методики расчёта осадкообразования как при естественной, так и при вынужденной конвекции; отсутствуют методики расчёта коэффициента теплоотдачи при совместном влиянии осадкообразования и электрической конвекции в существующих энергоустановках и техносистемах, а также в их топливно-подающих и охлаждающих каналах; сформулированы цель и основные задачи исследования.

Во второй главе приведены экспериментальные установки и рабочие участки для исследования осадкообразования и электрической конвекции жидкого УВГ (УВО) ТС-1. Указана характеристика точности экспериментального оборудования. Показаны методика, планирование и обработка экспериментальных исследований. На рис. 2.1 показана схема экспериментальной установки для исследования особенностей тепловых процессов в условиях естественной конвекции ТС-1, которая состоит из бомбы постоянного давления 7, системы поддержания избыточного давления и других элементов. Бомба рассчитана и создана для экспериментов при до- и сверхкритических параметрах по давлению и температуре. Сверху устанавливается крышка 12, на которой вмонтированы два медных токоввода 14 с изоляционными прокладками 10. К нижним концам токовводов монтируется рабочий участок 15, 16, 17. Сменными элементами являются рабочая пластина из нержавеющей стали марки Х18Н10Т с размерами (60x2x0,2)х10"3 м; термопара. Через два окна визуализации 5, 18, изготовленных из прозрачного органического стекла толщиной 20x10 " м, осуществляется наблюдение за процессами теплоотдачи в области рабочего участка. Исследуемый охладитель (керосин ТС-1) наливается в полость бомбы 7 и закрывается крышкой с резиновым уплотнителем 13 и прижимным механическим кольцом 9. Система поддержания избыточного давления состоит из грузопорш-невого манометра 1, 2 марки МП-60 и разделителя 3. Давление в бомбе определяется по манометру 4, который установлен перед входным штуцером 6.

Для создания электростатических полей были разработаны и созданы рабочие участки. Рабочий участок с электростатическими полями, показанный на рис. 2.2, состоит из постоянных и сменных элементов.

К постоянным относятся: крышка 6, в которую вмонтированы через изоляционные прокладки два медных токоввода 5; система контроля за подаваемым напряжением 11, 13; система подачи высоковольтного напряжения 12, 10, 7 для создания электростатических полей на рабочем участке; система контроля за изменением температуры 8 рабочей пластины 1. К сменным элементам рабочего участка относятся: рабочая пластина 1 из нержавеющей стали марки Х18Н10Т с размерами (60x2x0,2)хЮ"3 м, закреплённая в нижней части токовводов 5; термопара 4, изготовленная из хромель-алюмелевых проволок диаметром

0,08хЮ"3м, приваренная к центру рабочей пластины 1 и выведенная через изоляционные прокладки в крышке 6 к потенциометру 8; рабочие элементы 2, 3 (в данном^ случае - две соосные иглы из нержавеющей проволоки диаметром 1,2x10" м), на которые подается высоковольтное постоянное напряжение в пределах от 0 до 50 кВ для создания различных напряжённостей электростатических полей; расстояние между иглами Ъ меняется и фиксируется в пределах (5-15)х 10" м.

Рис. 2.1. Схема экспериментальной установки для исследования особенностей теплоотдачи к УВГ (УВО) при естественной конвекции Рис. 2.2. Схема рабочего участка с электростатическими полями

Пробные опыты проводились с различными рабочими элементами, но для основных исследований был выбран вариант - две соосные иглы, т. к. только с помощью них возможно эффективно и детально визуализировать все термодинамические процессы, происходящие в бомбе, и почти без потерь реализовать подаваемую энергию электростатического поля, что значительно облегчает расчёты и увеличивает точность измерений. Источником создания и регулирования электростатического напряжения в пределах (0-50) кВ служил прибор марки АФ-3.

Перед каждым проведением эксперимента в условиях естественной конвекции: устанавливалась новая экспериментальная пластина, в бомбу (см. рис. 2.1) заливалась новая порция керосина ТС-1, устанавливалось давление. Далее производился нагрев рабочей пластины с фиксированием температуры. Эксперименты без включения электростатических полей длились в течение, в среднем, 10 минут, после чего производился внешний осмотр пластины с замером толщины слоя осадка.

Примерно такой же порядок проведения экспериментов (но с включёнными полями) выдерживался в последующих опытах, с установкой рабочих участков в виде пар(ы) соосных игл. Эксперименты с электростатическими полями длились в течение 2-60 минут в зависимости от задачи каждого эксперимента: определения коэффициента теплоотдачи при электроконвекции без влияния осадкообразования и с влиянием углеродистых отложений, фиксирования предотвращения и затормаживания осадкообразования, определения эффектов, характеристик электростатических полей. Динамика влияния электрического ветра в среде керосина ТС-1 наблюдалась на экспериментальной оптической

установке Теплера. После каждого эксперимента производились: внешний осмотр рабочей пластины с замером толщины слоя осадка и площади без осадка, смена рабочей пластины на новую, слив использованного керосина и заправка новой порции.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований по теплоотдаче и осадкообразованию без влияния и с влиянием электростатических полей. В ходе экспериментальных исследований без электростатических полей было подтверждено, что в зоне критических давлений происходит увеличение коэффициента теплоотдачи в 2-3 раза за счёт теплофизических свойств ТС-1, происходит процесс осадкообразования на рабочей пластине. При помощи оптической установки Теплера для ТС-1 экспериментально найдены рабочие параметры начала кипения. В ходе экспериментальных исследований с электростатическими полями было установлено, что увеличение высоковольтного электростатического напряжения на отдающей рабочей игле в системе электродов «игла-игла» (одна пара соосных игл) приводит к интенсификации теплоотдачи к ТС-1 (см. рис. 3.1 а)). Эксперименты с другими электродами типа «две (три) пары соосных игл» показали, что увеличение числа пар соосных игл приводит к дальнейшему повышению коэффициента теплоотдачи а (см. рис. 3.1 б)), до границы начала зоны насыщения электростатическими полями (Е). Визуализация динамики электрического ветра показана на рис. 3.2. Установлено, что увеличение расстояния между остриями соосных игл И приводит к понижению а из-за уменьшения влияния электрогидравлического факела электрического ветра в жидком УВГ (УВО) при различных давлениях. На рис. 3.3 показано влияние Ь на а при разных количествах пар соосных игл.

Рис. 3.1. Влияние электрического ветра на интенсификацию теплоотдачи к ТС-1 при системе электродов:

а) одна пара соосных игл;

б) три пары соосных игл.

а) б)

ханют 60 80

о-и=0кЬ е-и=5к6

9-11=10 Кб

о-и=<УкБ

В ходе экспериментов было подтверждено мнение учёных Болога М.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. и др., которые проводили опыты при давлениях

р=(0,1-1,0)МПа, о том, что давление не влияет на интенсификацию теплоотдачи, но этот факт оказался справедливым только до давления 1,0 МПа.

Рис. 3.2. Начало воздействия электрического ветра при и=5 кВ и сверхкритических давлениях

Рис. 3.3. Влияние Ь на а при одной, двух, трёх парах соосных игл в ТС-1

Дальнейшее увеличение р (особенно в зоне критических значений) оказывает значительное влияние на а (см. рис. 3.4, линия 1), что связано с изменением теплофизических свойств ТС-1 в зоне критических давлений. Применение электродов типа «две (три) пары соосных игл» приводит к дальнейшей интенсификации теплоотдачи до зоны насыщения, что наглядно показано на рис. 3.4. Данные результаты были получены при постоянном включении электростатических полей. Импульсное включение электростатических полей с интервалами 0,5-5 с (со сменой или без смены полярностей) к интенсификации теплоотдачи не приводило из-за времени выхода электрического ветра на рабочий режим.

Рис. 3.4.

Влияние давления на интенсификацию теплоотдачи к ТС-1 при электродах типа «одна пара соосных игл», «две пары соосных игл», «три пары соосных игл»

Керосин ТС-1

Х18Ш0Т

В ходе визуализации на оптической установке Теплера установлено, что электрический ветер полностью разрушает паровые пузыри и тепловые свили (при докритических давлениях) и псевдопузыри и псевдосвили (при критических и сверхкритических давлениях) на всей поверхности рабочей пластины. При включении электростатических полей без наличия нагреваемой рабочей пластины обнаружен эффект образования гидродинамического факела, исходящего от острия отдающей иглы, который состоял из шарообразных завихрений, диаметр которых уменьшался с увеличением подаваемого напряжения. Также было обнаружено, что начало зоны насыщения электростатическими полями сопровождается ограничением роста гидродинамического факела электрического ветра.

В результате исследований тепловых процессов при электроконвекции подтверждено, что при естественной конвекции осадок не возникает в области прохождения силовых линий электростатического поля на нагреваемой пластине в среде жидкого УВГ (УВО) (см. рис. 3.5), если электростатическое напряжение подаётся одновременно с началом нагрева рабочей пластины в постоянном режиме. В зоне насыщения дальнейшее повышение электростатического напряжения на рабочих иглах не приводит к увеличению площади предотвращения осадка на рабочей пластине, т.к. внешние и внутренние силовые линии электростатического поля в этой зоне не изменяют своей конфигурации. В случае импульсного включения электростатических полей или их включения после нагрева рабочей пластины, на ее поверхности возникает слой углеродистого осадка. При дальнейшем постоянном включении электростатических полей рост осадка в зоне прохождения силовых л иний затормаживается.

Керосин ТС-! 5

О Кб

5 кЬ

10 кЬ

15" кб

Рис. 3.5. Предотвращение осадкообразования в зоне прохождения силовых линий электростатического поля

Экспериментальные исследования с двумя (тремя) парами соосных игл показали, что при определенных рабочих параметрах, когда внешние силовые линии не имеют общих точек соприкосновения, осадок предотвращается индивидуально в зоне прохождения силовых линий от каждой пары соосных игл (см. рис. 3.6), в случае, когда рабочие параметры способствуют пересечению внешних силовых линий (см. рис. 3.7), предотвращение осадкообразования происходит во всей общей зоне прохождения внешних силовых линий.

Рис. 3.6. Влияние силовых линий на: а) предотвращение осадкообразования; б) ограничение осадкообразования.

Рис. 3.7. Влияние пересекающихся силовых линий на: а) предотвращение ¡г-~ осадкообразования; »1 б) ограничение осадкообразования.

В четвёртой главе приведены методики расчёта теплоотдачи и осадкообразования на поверхностях нагретых деталей при эксплуатации энергоустановок и техносистем на жидких УВГ (УВО). Процесс осадкообразования, согласно гипотезы Г.Ф. Большакова, носит электрический характер: при температуре 313К жидкие УВГ и УВО становятся слабопроводящими средами, а при нагреве до 373К и более появляются диполи, которые притягиваются к противоположным зарядам на микронеровностях любой (даже полированной) поверхности (согласно теории Шоттки и Френкеля) и способствуют началу осадкообразования.

Создана обобщённая формула расчёта толщины слоя осадка для п режимов эксплуатации энергоустановок и техносистем на жидких УВГ (УВО):

¿5« =ZK0Ci(lnpmiK-lnpj_i)riTi|rj, (4.1)

î=i i i=i

где 50ci - толщина i-ro слоя осадка, м; Кос — эмпирическая константа, характеризующая условия i-ro режима, 1/(ОмсК); ртах- максимальное значение удельного электрического сопротивления конечного слоя осадка, Омм; -значение удельного электрического сопротивления предыдущего слоя осадка, Омм; Tj — время наработки i-ro режима, с; Tw - температура стенки при i-м

режиме, К.

Разработан симплекс учёта осадкообразования De:

De = Tw-V8°c'F°c ? (42)

Tf ^oc-Soc^ -Foc_

где Tw - температура нагретой стенки канала, К; Tf - температура УВГ (УВО), К; \f - коэффициент теплопроводности УВГ (УВО), Вт/(м'К); Я.ос - коэффициент теплопроводности слоя осадка, Вт/(м'К); 80С - толщина текущего слоя осадка, мм; S0Cmax - максимально возможная толщина слоя осадка, мм; Foc —

площадь детали (пластины, трубки), покрытая слоем осадка, мм2; FCClira — максимально возможная площадь детали (пластины, трубки), которая может быть покрыта слоем осадка, мм".

Получен новый критерий подобия электроконвекции:

U2

А1 = ———, (4.3)

hpfq

где U — напряжение тока (разность потенциалов на электродах), В; h - расстояние между электродами, м; pf - удельное электрическое сопротивление рабочей среды (диэлектрика), Ом-м; q - плотность теплового потока, Вт/м2.

Используя число подобия (4.3) получены следующие уравнения, включая:

Nue = k(GrPr)nAl% (4.4)

где Nue - число Нуссельта при электроконвекции; к, п, с — эмпирические коэффициенты, значения которых сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1

Значения коэффициентов к, п, с при g=var и р=1,8 МПа

q=(20-150) кВт/м2 h, мм q=( 150-500) кВт/м2

к п с к п с

2262 -0,17 0,07 5 277 0,002 0,07

172 -0,045 0,025 10 9,15 0,15 0,03

1 0,2 -0,09 15 21 0,15 0,06

При этом 1,5-104< (GrPr) < 2,7-106; 1,0-10"7 < Al < 3,75-Ю"6, а относительная погрешность определения Nue находилась в интервале ±19,5% при доверительной вероятности 0,95.

В условиях электроконвекции ТС-1 при сверхкритическом давлении р=3,0 МПа, q=( 180-800) кВт/м2, h=(5-15)-10"3 м, U=(5-25) кВ получено уравнение, где значение Nue зависит от числа подобия (4.3):

Nue = 34Al°-16(GrPr)0'25. (4.5)

При этом 1,5-105 < (GrPr) < 0,6-106; 5,0-10"7< А1 < 8,0-10~6. Относительная погрешность определения Nue находилась в интервале ±14% при доверительной вероятности 0,95.

На рис. 4.1. приведены результаты экспериментальных исследований теплоотдачи при совместном влиянии электростатических полей и осадкообразования на нагреваемой пластине при давлении р=1,8 МПа, U=(5-25) кВ, h=var с одной парой рабочих соосных игл-электродов. Экспериментальные данные в рассматриваемом случае обобщены критериальным уравнением, содержащим число А1 и симплекс De, взятые, соответственно, из (4.3) и (4.2):

Nue = 59(GrPr)0-25 Al°'4De"006. (4.6)

При этом 1,2-106 < (GrPr) < 3,1-Ю7; 2,0-Ю'6 < А1 < 1,8-10"4; а значения симплекса De находились в следующих пределах 1,0-10"3 < De < 0,2. Относи-

тельная погрешность определения NuE находилась в интервале ±20% при доверительной вероятности 0,95.

Рис. 4.1.

Зависимость числа Nue от чисел Gr, Рг, Al и симплекса De в условиях

осадкообразования и электроконвекции ТС-1 при давлении р=1,8 МПа

12,5 25 37,5 50 62,5 75 87,5 (GrPr)AI'».10-

В пятой главе показаны пути применения результатов исследований при создании новой техники на жидких УВГ (УВО). По зарубежным данным, из 205 лётных происшествий в течение года 33% объяснялись неполадками двигателей из-за ненадёжной работы топливной аппаратуры. Одной из причин неполадок является закоксовывание топливных фильтров, топливоподающих каналов, распылителей вследствие осадкообразования при их нагреве. Проведён функционально-стоимостной анализ струйной форсунки ГТД НК-8-2У, которая полностью выходит из строя через 900 циклов работы. В результате этого анализа создана конструктивная схема форсунки, где фильтры расположены в зоне топ-ливно-подводящего канала с наименьшей температурой с теплоизоляцией и системой контроля за осадкообразованием. При этом возможна замена закоксо-ванных фильтров на новые фильтры, расположенные в кассетах. Эта форсунка явилась прототипом для дальнейшей разработки новой конструктивной схемы, в которой имеется индивидуальный коллектор подвода УВГ (УВО), фильтры установлены с теплоизоляцией, стационарно в соответствующих каналах с клапанами подачи (отключения подачи) горючего, т.е. с целью увеличения надёжности и ресурса - зарезервированы. Данная форсунка содержит заменяемые, съёмные, независимые центробежные распылители, установленные стационарно в области лопаток завихрителя. Разработана индивидуальная система контроля и управления за подачей и расходом окислителя, за соотношением расходов горючего и окислителя, за степенью закоксованности топливоподающих каналов форсунки. Также обеспечена возможность варьирования мощности данной форсунки.

На основе методики расчёта осадкообразования (см. главу 4) разработан способ прогнозирования осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на жидких УВГ и УВО. Создано изобретение, где используется способ предотвращения образования и роста углеродистых осадков (путём поддержания температуры стенок каналов, контактирующих с УВГ (УВО) до 373К) в теплообменных аппаратах. Предложены новые конструктивные схемы

каналов топливоподачн и охлаждения с различными вариациями расположения рабочих соосных игл с электростатическими полями, предотвращающими осадкообразование и интенсифицирующими теплообмен. Предложены способы определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях. Разработана новая гидроустановка, которая может быть использована для фильтрации и охлаждения различных жидкостей, включая жидкие УВГ (УВО).

В шестой главе кратко приведено содержание функционально-стоимостного анализа форсунки ВРД НК-8-2У, который послужил основой разработки новых форсунок (см. главу 5). Представлены номограмма, метод определения области прохождения силовых линий электростатических полей на поверхностях нагретых тел, где осадкообразование не образуется. Получены параметры, характеризующие тяговое совершенство реактивных двигателей в зависимости от степени закоксованности форсунок. Проведено математическое моделирование осадкообразования на искусственной шероховатости в виде конусной резьбы, результаты которого можно использовать с целью расчёта теплопроводности и теплоотдачи в цилиндрическом канале с дискретными областями возникновения и роста углеродистого осадка. Проведён анализ эффективности конструктивных схем новых форсунок ВРД.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Проведены: анализ тепловых процессов; анализ конструктивных схем топливных каналов, форсунок энергоустановок и техносистем на жидких УВГ (УВО); классификация основных способов борьбы с осадкообразова!шем.

2. Созданы рабочие участки и экспериментальная установка для исследования теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких УВГ (УВО).

3. Экспериментально впервые определены границы области насыщения электростатическими полями в жидком УВГ (УВО) ТС-1 при применении разных электродов в виде нескольких пар соосных игл; практически впервые обнаружено, что применение двух и более пар соосных рабочих игл не только увеличивает площадь, предотвращенную от осадкообразования на рабочей пластине, но и из-за взаимного влияния факелов электрического ветра интенсифицирует теплоотдачу к жидкому УВГ (УВО). Установлено, что электрический ветер интенсифицирует теплоотдачу до границы зоны насыщения электростатическими полями при любых давлениях; максимальные значения коэффициент теплоотдачи а принимает в зоне критических давлений. Установлено, что электрический ветер разрушает пузыри (псевдопузыри), свили (псевдосвили) на всей рабочей пластине; электрический ветер от двух (трёх) пар соосных рабочих игл способствует дальнейшей интенсификации теплоотдачи, а также увеличению площади без осадка при частичном пересечении внешних силовых линий электростатических полей. Установлено, что осадкообразование при электроконвекции незначительно ухудшает теплоотдачу.

4. Определены рабочие параметры начала кипения и псевдокипения при критических и сверхкритических давлениях.

5. Создана новая формула расчёта толщины слоя углеродистого осадка на нагреваемой стенке в течение нескольких циклов эксплуатации энергоустановок и техносистем.

6. Получены критериальные уравнения с новым числом подобия электроконвекции, предложены новые методики расчёта теплоотдачи к жидким УВГ (УВО) без влияния и с влиянием электростатических полей с учётом процесса осадкообразования.

7. Проведён функционально-стоимостной анализ существующей струйной форсунки ВРД НК-8-2У, взятой в качестве объекта исследования.

8. В результате теоретических и экспериментальных исследований тепловых процессов в ТС-1: создана новая номограмма для определения зоны предотвращения и ограничения роста осадка на поверхности рабочей детали в виде пластины; разработан метод учёта влияния силовых линий электростатических полей на предотвращение осадкообразования на поверхности объёмных тел; проведено математическое моделирование осадкообразования на искусственной шероховатости в виде конусной резьбы; проведён анализ эффективности конструктивных схем форсунок ВРД.

9. Получены новые качественные параметры, характеризующие тяговое совершенство реактивных двигателей на жидких углеводородных топливах.

10. На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований разработаны и зарегистрированы изобретения: форсунки с заменяемыми фильтрами; способ прогнозирования осадкообразования в энергоустановках на жидких УВГ (УВО) на основе выведенной формулы расчёта толщины углеродистых отложений; способ предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплообменных каналов; головка кольцевой камеры сгорания ГТД; способ определения ресурса реактивного двигателя; способ определения конфигурации распространения силовых линий электростатических полей в жидких углеводородных средах; многофункциональная вакуумная гидроустановка, которая может применяться с целью фильтрации и охлаждения жидких УВГ (УВО).

Применение результатов исследований будет способствовать продлению ресурса, повысит эффективность, безопасность, надёжность, экологичность и экономичность существующих и перспективных энергоустановок, техносистем на жидких углеводородных горючих и охладителях наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования.

Список трудов автора, отражающих содержанке диссертационной работы

Научные статьи, опубликовании; в рецензируемых научных изданиях, определенных ВАК, патенты 1. Алтунин К.В. Проблемы осадкообразования в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях/ Алтунин К.В, Гортышов Ю.Ф., Га-лимов Ф.М., Дресвянников Ф.Н., Алтунин В.А. // Энергетика Татарстана, 2010. №2. -С. 10-17.

2. Алтунин K.B. Способы борьбы с осадкообразованием в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях/ Алтунин К.В., Гортьппов Ю.Ф., Галимов Ф.М., Дресвянников Ф.Н., Алтунин В.А. // Энергетика Татарстана, 2010. №3. - С. 43-51.

3. Алтунин К.В. Проблема осадкообразования в энергетических установках многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях/ Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Яновский JI.C. // Вестник Казанского государственного технологического университета, 2010. №5. - С. 96-102.

4. Алтунин К.В. Анализ способов борьбы с осадкообразованием при эксплуатации энергоустановок на жидких углеводородных горючих/ Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Яновская M.JI. // Вестник Казанского государственного технологического университета, 2010. №8. - С. 96-103.

5. Алтунин К.В. Прогресс отечественной ракетно-космической техники и космизм К.Э. Циолковского/ Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н. // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева, 2010. №4. - С. 208-214.

6. Алтунин К.В. Способы борьбы с термоакустическими автоколебаниями давления в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях/ Алтунин В.А., Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Галимов Ф.М., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. // Энергетика Татарстана, 2011. №4. - С. 37-43.

7. Алтунин К.В. Разработка критериев подобия электроконвекции в углеводородных средах // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2012. №1-2.-С. 168-171.

8. Алтунин К.В. Форсунка / Алтунин К.В. Патент РФ на изобретение №2388966. Бюл. №13 от 10 мая 2010 г.

9. Алтушш К.В. Форсунка / Алтунин К.В. Патент РФ на изобретение №2447362. Бюл. №10 от 10 апреля 2012 г.

10.Алтунин К.В. Головка кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя / Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Яновский Л.С. Патент РФ на изобретение №2452896. Бюл. №16 от 10 июня 2012 г.

11. Алтунин К.В. Способ прогнозирования осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на жидких углеводородных горюч1гх и охладителях/ Алтунин К.В. Решение о выдаче патента РФ на изобретение от 16 мая 2012 г. по заявке №2011114503 от 13 апреля 2011 г.

12.Алтунин К.В. Вакуумная гидроустановка/ Алтунин К.В., Алтунин В.А., Гортьппов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Тарасевич С.Э., Гуреев В.М., Попов И.А., Губин С.Д. Решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 4 июля 2012 г. по заявке №2012101521 от 17 января 2012 г.

Статьи, заявки на изобретения 13.Алтунин К.В. Повышение надёжности и долговечности беспилотных летательных аппаратов / Алтушш В.А., Алтунин К.В. // Сб. научно-техн. статей:

«Совершенствование боевого применения и разработок вооружения и военной техники, социально-педагогических аспектов подготовки военных специалистов». - Казань: Изд-во КВВКУ, 2010. - С. 86-88.

14.Алтунин К.В. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условиях/ Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Обухова Л.А., Тарасевич С.Э., Яновская М.Л. // Инженерно-физический журнал, 2012. Т. 85, №4. - С. 881-896.

15.Алтунин К.В. Способ предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплообменных каналов/ Алтунин К.В., Алтунин В. А., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Тарасевич С.Э., Гуреев В.М., Попов И.А., Губин С.Д. Заявка на изобретение РФ №2011126844 от 29 июня 2011 г.

16.Алтунин К.В. Способ определения ресурса реактивного двигателя/ Алтунин К.В. Заявка на изобретение РФ №2012131878 от 24 июля 2012 г.

Дополнительно: 2 заявки на изобретения РФ

Труды, материалы и тезисы докладов научно-технических конференций и семинаров

17.Алтунин К.В. Пути усовершенствования жидкостных форсунок ВРД/ Алтунин К.В. // Матер. 16 Междунар. молодёжной научн. конф. «Туполевские чтения». - Казань: Изд-во Каз. гос. технич. ун-та, 2008. Т.1. - С. 234-235.

18.Алтунин К.В. Номограмма для определения зоны предотвращения осадкообразования на поверхности детали при прохождении линий электростатических полей/ Алтунин К.В. // Матер, докл. 21 Всеросс. межвуз. научно-техн. конф. «Электромеханические и внутрикамериые процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». - Казань: Отечество, 2009. Ч. 2. - С. 47-48.

19.Алтунин К.В. Конструктивные возможности борьбы с осадкообразованием в энергетических установках многоразового использования на жидких углеводородных горючих/ Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф. // Матер. 5 Всеросс. на-учно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» «АНТЭ-2009». - Казань: Изд-во Каз. гос. техн. унта им. А.Н. Туполева, 2009. Т. 1. - С. 636-640.

20.Алтунин К.В. Методика учета тепловых процессов в углеводородных горючих и охладителях при проектировании и создании перспективных силовых установок и систем контроля для гиперзвуковых и воздушно-космических летательных аппаратов/ Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвяшгаков Ф.Н., Яновский Л.С. // Тр. 34 Академ, чтений по космонавтике.- М.: Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства, 2010. - С. 452.

21.Алтунин К.В. Применение электростатических полей с целью интенсификации теплоотдачи в газотурбинных установках на жидком углеводородном горючем / Алтунин К.В. // Матер, докл. 5 Междунар. молодёж. научн. конф. «Тинчуринские чтения». - Казань: Изд-во Казанского гос. энергетического ун-та, 2010. Т.З. - С. 142-143.

22.Алтунин К.В. Влияние осадкообразования на работоспособность ВРД на жидком углеводородном горючем/ Алтунин К.В. // Матер, докл.45 Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. РАН. РАКЦ. - Калуга: Эйдос, 2010. - С. 211-212.

23.Алтунин К.В. Исследование влияния температуры на процесс осадкообразования при эксплуатащш энергетических установок на жидких углеводородных горючих / Алтунин К.В. // Тр. 5 Росс, национ. конф. по теплообмену «РНКТ-5». - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т.8. - С. 36-39.

24.Алтунин К.В. Метод учета влияния силовых линий электростатических полей на предотвращение осадкообразования на поверхности трехмерных тел / Алтунин К.В. // Сб. тез. докл. Всеросс. научно-техн. конф. молодых учёных и специалистов «Новые решения и технологии в газотурбостроении». - М.: ЦИАМ им. П.И. Баранова, 2010. - С. 182-184.

25.Алтунин К.В. Анализ эффективности перспективных топливно-охлаждающих каналов энергоустановок многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях / Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Яновский Л.С./7 Матер. Междунар. научно-практ. конф. «Современные технологии и материалы- ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения», «Авиакосмические технологии и оборудование» «АКТО-2010».- Казань: Вертолёт, 2010. Т. 1. - С. 325-339.

26.Алтунин К.В. Проблемы внутрикамерных тепловых процессов в авиационных, аэрокосмических и космических энергоустановках многоразового использования / Алтунин В.А., Алтунин К.В., Дресвянников Ф.Н., Гортышов Ю.Ф., Яновская М.Л. // Сб. тез. докл. Междунар. научного с с мин ар а «Проблемы моделирования и динамики сложных междисциплинарных систем». — Казань: Изд-во Казанского гос. техн. ун-та им. А.Н. Туполева. 2010. - С. 12.

27.Алтунин К.В. Разработка критерия подобия электроконвекции / Алтунин К.В. // Матер, докл. 19 Междунар. молодёж. научн. конф. «Туполевские чтения». - Казань: Изд-во Каз. гос. технич. ун-та, 2011. Т.1. -С. 352-353.

28.Алтунин К.В. Перспективы развития топливно-подающих каналов и форсунок ВРД марки «НК»/ Алтунин К.В., Аттунин В.А., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н. // Матер, докл. Междунар. научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», посвящ. 100-летию со дня рождения Генерального конструктора аэрокосмической техники акад. Н.Д. Кузнецова. - Самара: Изд-во СГАУ им. С.П. Королёва, 2011. - С. 96-98.

29.Алтунин К.В. Влияние тепловых процессов на развитие конструктивных схем форсунок ВРД марки «НК» (100-летию со дня рождения Н.Д. Кузнецова - посвящается) / Алтунин К.В., Алтунин В.А., Галимов Ф.М., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н., Яновская М.Л. // Матер. 6 Междунар. научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» «АНТЭ-2011». - Казань: Изд-во КНИТУ-КАИ, 2011. Т.2.-С. 601-610.

Дополнительно: 24 тез. докл.

Подписано в печать 5.09.12. Бумага офсетная. Печать ризографическая. Формат 60x84 1/16. Гарнитура «Times New Roman». Усл. печ. л. 1,2 Уч.-изд. л. 1,1. Тираж 110 экз. Заказ 18/9

Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Издательства Казанского университета

420008, г. Казань, ул. Профессора Нужина, 1/37 тел. (843) 233-73-59, 292-65-60

 
Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата технических наук, Алтунин, Константин Витальевич

Список принятых сокращений и основных условных обозначений.

Введение.

Глава 1. Проблемы охлаждения и топливоподачи в энергоустановках и техносистемах на жидких углеводородных горючих и охладителях.

1.1. Анализ теплофизического состояния жидких углеводородных горючих и охладителей в энергоустановках и техносистемах.

1.1.1. Анализ источников нагрева жидких углеводородных горючих и охладителей.

1.1.2. Особенности теплоотдачи к жидким углеводородным горючим и охладителям.

1.2. Анализ процесса осадкообразования.

1.2.1. Негативность процесса осадкообразования.

1.2.2. Условия возникновения и свойства углеродистого осадка.

1.2.3. Существующие и перспективные способы борьбы с осадкообразованием.

1.3. Свойства жидких углеводородных горючих и охладителей.

1.4. Анализ методик расчёта теплоотдачи к жидким углеводородным горючим и охладителям.

1.4.1. Методики расчёта теплоотдачи до процесса осадкообразования.

1.4.2. Методики расчёта теплоотдачи при наличии слоя углеродистого осадка.

1.5. Анализ влияния электрических полей на тепловые процессы в жидких углеводородных горючих и охладителях.

1.5.1. Обзор научных исследований электрических полей.

1.5.2. Анализ методик расчёта влияния электрических полей на тепловые процессы в различных жидкостях.

1.5.2.1. Разновидности электростатических полей и рабочих участков.

1.5.2.2. Анализ методик расчёта влияния электрических полей на коэффициент теплоотдачи в жидких средах.

1.5.2.3. Анализ существующих критериев подобия электрической конвекции.

1.5.2.4. Анализ методик расчёта влияния электростатических полей на процесс осадкообразования.

1.6. Анализ применения средств и способов борьбы с осадкообразованием в существующих энергоустановках и техносистемах на жидких углеводородных горючих и охладителях.

1.6.1. Топливно-охлаждающие каналы.

1.6.2. Форсунки.

1.6.3. Системы контроля за тепловыми процессами.

1.7. Анализ способов интенсификации теплоотдачи в энергоустановках и техносистемах.

1.8. Анализ способов определения характеристик электростатических полей- в жидких углеводородных горючих и охладителях.

1.9. Выводы по главе.

Глава 2. Экспериментальная установка и рабочие участки для исследований в условиях естественной конвекции жидкого углеводородного горючего (охладителя).

2.1. Экспериментальная установка и рабочие участки для исследования теплоотдачи и осадкообразования без электростатических полей.

2.2. Экспериментальная установка и рабочие участки для исследования теплоотдачи и осадкообразования с электростатическими полями.

2.3. Экспериментальная оптическая установка Теплера.

2.4. Характеристика точности экспериментального оборудования.

2.5. Методика, планирование и обработка экспериментальных исследований.

2.6. Выводы по главе.

Глава 3. Результаты экспериментальных исследований.

3.1. Результаты экспериментальных исследований без применения электростатических полей.

3.2. Результаты экспериментальных исследований с применением электростатических полей.

3.3. Результаты визуализации тепловых процессов в жидких углеводородных горючих и охладителях без влияния и с влиянием электростатических полей.

3.4. Выводы по главе.

Глава 4. Разработка методик расчёта теплоотдачи и осадкообразования.

4.1. Методики расчёта теплоотдачи и осадкообразования без влияния электростатических полей.

4.1.1. Методика расчёта осадкообразования.

4.1.2. Методика расчёта теплоотдачи при осадкообразовании.

4.2. Методика расчёта теплоотдачи при влиянии электростатических полей.

4.2.1. Разработка критерия подобия электрической конвекции.

4.2.2. Методика расчёта влияния электростатических полей на теплоотдачу до начала осадкообразования.

4.3. Обобщение результатов экспериментальных исследований и теоретических разработок.

4.4. Методика определения теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей.

4.5. Выводы по главе.

Глава 5. Пути применения результатов исследований при создании новой техники на жидких углеводородных горючих и охладителях. .92 5.1. Разработка конструктивных схем форсунок ВРД.

5.2. Разработка конструктивных схем каналов топливоподачи и охлаждения энергоустановок и техносистем.

5.3. Способ прогнозирования осадкообразования в ЭУМИ на жидких углеводородных горючих и охладителях.

5.4. Способ предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплообменных каналов.

5.5. Способы определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

5.6. Разработка наземной гидроустановки многоразового использования.

5.7. Выводы по главе.

Глава 6. Разработка теоретических методик повышения эффективности энергоустановок и техносистем на жидких углеводородных горючих и охладителях при осадкообразовании.

6.1. Методика проведения функционально-стоимостного анализа форсунки ВРД.

6.2. Номограмма для определения зоны предотвращения и ограничения роста осадка на поверхности рабочей детали.

6.3. Метод учёта влияния силовых линий электростатических полей на предотвращение осадкообразования на поверхности объёмных трёхмерных тел.

6.4. Разработка параметров, определяющих тяговое совершенство реактивных двигателей в зависимости от степени закоксованности форсунок.

6.5. Математическое моделирование осадкообразования на искусственной шероховатости в виде конусной резьбы.

6.6. Анализ эффективности конструктивных схем новых форсунок ВРД.

6.7. Выводы по главе.

 
Введение диссертация по физике, на тему "Процессы теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей"

Актуальность темы. Осадкообразование - тепловой процесс, который зависит от множества факторов, включая температуры стенки и углеводородного охладителя (УВО), время наработки, вид материала поверхности теплообмена и др. Например, в топливной системе ВРД образование осадков приводит к закоксовыванию форсуночных фильтров, каналов, распылителей, что ведёт к частичной или полной потере тяги, к изменению эпюры температурного поля газового потока, к короблению и прогару стенок жаровых труб и т.д. В ЖРД из-за интенсивного осадкообразования происходит быстрый рост температуры стенки рубашки охлаждения с дальнейшим её прогаром, а также возможен нерасчётный струйный распыл углеводородного горючего (УВГ) с прогаром стенок сопла. Образование осадков в разных энергоустановках может привести к заклиниванию подвижных деталей топливной системы. Из-за низкого значения теплопроводности углеродистые отложения способствуют снижению теплопередачи к жидким углеводородным теплоносителям не только в авиационных и ракетных двигателях, но и в различных теплообменных аппаратах. Искусственные поверхностные интенсификаторы теплоотдачи прекращают своё функционирование из-за заполнения всех углублений твёрдым углеродистым осадком. Существующие методы борьбы с осадкообразованием малоэффективны. Применение присадок к топливам не решает полностью проблему, т.к. они работают до определённых температур. Отсутствуют обобщённые и точные методики расчёта теплоотдачи при осадкообразовании.

Известно, что интенсификация теплообмена возможна при помощи электрических полей. Отсутствуют методики расчёта коэффициента теплоотдачи при совместном влиянии осадкообразования и электрической конвекции. Также остаётся до конца неисследованным влияние электростатических полей на интенсификацию теплоотдачи и предотвращение осадкообразования на нагреваемой детали при помощи различных электродов. Необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования.

В связи с этим тема диссертационной работы, посвященной исследованию теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей, является актуальной.

Объект исследования: осадкообразование в среде жидкого УВГ (УВО).

Предмет исследования: теплоотдача при осадкообразовании на нагреваемой детали при естественной конвекции керосина ТС-1 без применения и с применением электростатических полей.

Цель работы: разработка методики расчёта теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции жидких углеводородных горючих и охладителей.

Основные задачи исследования:

1. На основе обзора научно-технической, патентной литературы провести: а) анализ тепловых процессов в топливно-охлаждающих каналах энергоустановок и техносистем на жидких углеводородных горючих и охладителях; б) анализ конструктивных схем топливных каналов, форсунок энергоустановок и техносистем на жидких углеводородных горючих и охладителях.

2. Создать экспериментальную установку для исследования теплоотдачи при осадкообразовании в условиях естественной и электрической конвекции.

3. Провести экспериментальные исследования для выявления влияния образования осадков и электроконвекции на теплоотдачу в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя).

4. Провести обобщение результатов экспериментов.

5. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований разработать новые конструктивные схемы форсунок, топливно-подающих и охлаждающих каналов энергоустановок, способы прогнозирования и предотвращения осадкообразования, способы определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

Методы исследования: эксперимент, метод математической гипотезы, математическое моделирование.

Научная новизна.

1. Обнаружены эффекты: ограничения (затормаживания) роста углеродистого осадка на нагреваемой поверхности рабочей пластины с первоначальным слоем осадка в зоне прохождения силовых линий электростатических полей; увеличения площади предотвращения осадка на нагреваемой рабочей пластине при частичном пересечении внешних силовых линий электростатических полей при электродах типа «две (три) пары соосных игл»; увеличения коэффициента теплоотдачи от взаимного влияния гидравлических факелов электрического ветра от системы электродов «две (три) пары соосных игл»; влияния электрического ветра при увеличении числа пар соосных рабочих игл при до-, критических и сверхкритических давлениях на соответствующее повышение критической плотности теплового потока начала кипения (псевдокипения).

2. Получена новая расчётная зависимость толщины слоя осадка в среде жидкого углеводородного горючего (охладителя) с учётом его тепловой и электрической природы.

3. Получены критериальные уравнения с новым числом подобия электроконвекции.

3. На базе теоретических и экспериментальных исследований созданы методики расчёта теплоотдачи при осадкообразовании, электроконвекции.

4. Получены новые качественные параметры, характеризующие тяговое совершенство реактивных двигателей на жидких УВГ (УВО) в зависимости от степени закоксованности форсунок.

5. Разработаны и запатентованы: новые конструктивные схемы форсунок; головка кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя; вакуумная гидроустановка.

6. Разработаны новые способы: прогнозирования осадкообразования в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях; предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплообменных каналов; определения ресурса реактивного двигателя; определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивается применением аттестованных средств измерения, расчётом погрешности измерений, удовлетворительным согласованием данных, полученных экспериментально и теоретически.

Практическая и научная значимость. Разработанные методики расчёта толщины углеродистых отложений на нагретых деталях энергоустановок на жидких УВГ (УВО), определения теплоотдачи при осадкообразовании и электроконвекции в жидких УВГ и УВО, номограмма и метод для определения зоны предотвращения и ограничения роста осадка на поверхности нагреваемой детали позволяют повысить точность тепловых расчётов и расширить диапазон экспериментальных исследований.

Разработаны новые конструктивные схемы форсунок, топливно-охлаждающих и подающих каналов, новые способы прогнозирования и предотвращения осадкообразования, новые способы определения характеристик электрического ветра. Некоторые результаты исследований внедрены в новые разработки перспективных двигателей летательных аппаратов, в системы контроля аномальных эффектов тепловых процессов в жидких УВГ (УВО), в учебную и научную работу ряда вузов РФ. Дальнейшее внедрение результатов исследований позволит повысить надёжность, безопасность, ресурс энергоустановок, двигателей и техносистем на жидких УВГ (УВО).

Реализация основных положений диссертации. Некоторые результаты исследования, публикации, разработки и изобретения автора использованы в следующих организациях: в ОАО «КБ Электроприбор» в перспективные разработки систем подачи компонентов топлива энергосиловых установок в процессе выполнения НИР по обоснованию выбора эффективного варианта пульсирующего детонационного прямоточного двигателя для гиперзвукового беспилотного летательного аппарата (г. Саратов); в ФГУП «Научно-исследовательский институт стандартизации и унификации» при формировании программ и выполнении научно-исследовательских работ по созданию авиационной техники (г. Москва); в БГТУ им. Д.Ф. Устинова («Военмех») - в учебной и научной работе (г. Санкт-Петербург); в МГТУ им. Н.Э. Баумана в курсе «Системы питания двигателей наземного транспорта» (г. Москва); в КНИТУ-КАИ им. А.Н. Туполева - в учебной и научной работе (г. Казань).

Рекомендации по использованию результатов исследования: рекомендуется использовать в НПО «Энергомаш» им. акад. В.П. Глушко, в ОАО «Казанское производственное предприятие «Авиамотор» и др.

Автор защищает следующие основные положения работы:

1. Результаты экспериментальных и теоретических исследований теплоотдачи и осадкообразования в жидких УВГ (УВО) без применения и с применением электростатических полей в условиях естественной конвекции.

2. Методики расчёта теплоотдачи и осадкообразования в условиях естественной конвекции жидкого УВГ (УВО) без применения и с применением электростатических полей.

3. Новые конструктивные схемы форсунок ВРД, каналов топливопода-чи с электростатическими полями; способы прогнозирования и предотвращения осадкообразования; способы определения характеристик электростатических полей в жидких углеводородных горючих и охладителях.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались, обсуждались и были одобрены: на 19-23 Всеросс. межвуз. научн.-техн. конф. «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (г. Казань) 2007-2011 гг.; на 16-19 Международ, молодежной научн. конф. «Туполевские чтения» (г. Казань) 2008-2011 гг.; на 5 Российской национ. конф. по теплообмену «РНКТ-5» (г. Москва) 2010 г.; на 5, 6 Международ, молодежной науч. конф. «Тинчу-ринские чтения» (г. Казань) 2010 г., 2011 г.; на 5 Всеросс. научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» «АНТЭ-2009» (г. Казань) 2009 г.; на 34, 35 Академических Чтениях по космонавтике, посвященных памяти акад. С.П. Королёва и др. (г. Москва) 2010 г., 2011 г.; на 45, 46 Научных Чтениях, посвящённых разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского (г. Калуга) 2010 г, 2011 г.; на 6 Всеросс. научно-техн. студенч. конф. «Интенсификация тепло- и массо-обменных процессов в химической технологии» (г. Казань) 2010 г.; на Всеросс. научно-техн. конф. молодых учёных и специалистов «Новые решения и технологии в газотурбостроении» (г. Москва) 2010 г.; на Международ, науч-но-практ. конф. «Современные технологии и материалы- ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения», «АКТО-2010» (г. Казань) 2010 г.; на Международ, научн. семинаре «Проблемы моделирования и динамики сложных междисциплинарных систем» (г. Казань) 2010 г.; на Международ, научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г. Самара) 2011 г.; на 6 Международ, научно-техн. конф. «Проблемы и перспективы развития авиации, наземного транспорта и энергетики» «АНТЭ-2011» (г. Казань) 2011 г.

По результатам научных исследований в 2009 г. работа была удостоена медали Министерства образования и науки РФ «За лучшую научную студенческую работу» по итогам открытого конкурса на лучшую научную работу студентов по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах РФ (Приказ Федерального агентства по образованию №641 от 15 июня 2009 г.); в 2008 г. на Международ, научн. техн. конф. «XVI Туполевские чтения» работа удостоена диплома I степени «За высокий научный уровень представленного доклада»; в 2009 г. на 5 Всеросс. научно-техн. конф. «АНТЭ-2009» работа удостоена диплома «За участие в конференции с докладом»; в 2009 г. по итогам конкурса научн.-техн. работ «Проблемы транспортировки газа и инновационные пути их решения» работа удостоена диплома «За актуальность и высокую наукоёмкость»; в 2009 г. на Международ, молодеж. научн. конф. «V Тинчуринские чтения» работа удостоена диплома I степени «За высокий научный уровень представленного доклада»; в 2010 г. на Международ, научн. техн. конф. «XVIII Туполевские чтения» работа удостоена диплома I степени «За высокий научный уровень представленного доклада»; на Международ, научн.-практ. конф. «Современные технологии и материалы - ключевое звено в возрождении отечественного авиастроения» («АКТО-2010») работа удостоена диплома III степени «За высокий уровень представленного доклада»; в 2010 г. по итогам конкурса научн.-техн. работ «Актуальные аспекты и инновации в транспортировке газа» работа удостоена диплома за 2 место; в 2011 г. на 6 Международ, научн.-техн. конф. «АНТЭ-2011» работа удостоена диплома «За высокий научный уровень представленного доклада».

Ряд исследований, приводимых в диссертационной работе, выполнялись в рамках НИОКР по программе «У.М.Н.И.К.». В 2011 г. автор диссертации был удостоен стипендии Президента РФ (Приказ Министерства образования и науки РФ №2659 от 11 ноября 2011 г.). В 2012 г. Федерацией космонавтики России автор диссертации награжден медалью «Наука. Творчество. Космонавтика - XXI век» 1 степени.

Области применения результатов: теория теплообмена; различные энергоустановки и техносистемы на жидких УВГ (УВО); учебно-образовательный процесс.

Личный вклад автора.

Основные результаты получены лично автором под научным руководством к.т.н. Дресвянникова Ф.Н.

Публикации. Всего опубликовано 62 печатные работы. По теме диссертации опубликовано 55 печатных работ, включая 7 статей в российских рецензируемых научных журналах, 5 патентов, 4 заявки на изобретения.

Объём и структура работы.

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы (226 наименований), приложения. Объём диссертации составляет страницы машинописного текста, включая 50 рисунков и 5 таблиц.

 
Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

6.7. Выводы по главе

В результате теоретических и экспериментальных исследований тепловых процессов в жидком УВГ (УВО) ТС-1:

- разработана методика проведения функционально-стоимостного анализа форсунки ВРД; в результате проведённого ФСА получена новая конструктивная схема форсунки с увеличенными ресурсом, надёжностью и др.; О

900

1600 2700 3600 Ресурс, гасы (циклы)

- создана новая номограмма для определения зоны предотвращения и ограничения роста осадка на поверхности рабочей детали в виде пластины;

- разработан новый метод эффективного учёта влияния силовых линий электростатических полей на предотвращение осадкообразования на поверхности объёмных трёхмерных тел;

- на основе теоретической модели расчёта тяги воздушно-реактивного двигателя в зависимости от степени закоксованности форсунок получены новые качественные параметры, характеризующие тяговое совершенство реактивных двигателей на жидких углеводородных топливах;

- проведено математическое моделирование осадкообразования на искусственной шероховатости в виде конусной резьбы, применение которого будет способствовать более точному и простому определению теплопроводности углеродистых осадков и теплоотдачи к жидким углеводородным теплоносителям в каналах с интенсификаторами теплообмена в виде лунок, резьбы, искусственной шероховатости и т.п.;

- проведён анализ эффективности конструктивных схем форсунок ВРД.

133

Заключение

В соответствии с целью и задачами исследований в диссертации выполнены теоретические и экспериментальные работы и получены следующие основные результаты.

Проведён анализ патентной, научно-технической литературы и сведений о реальной эксплуатации ЭУМИ, ТСМИ, работающих на жидких УВГ (УВО). Показаны эффекты, связанные с теплофизическими свойствами УВГ (УВО), с ТААК давления, с осадкообразованием на нагретых стенках каналов. Установлено, что отсутствуют обобщённые и точные методики расчёта осадкообразования при естественной и при вынужденной конвекции углеводородных сред; отсутствуют обобщённые методики расчёта коэффициента теплоотдачи при совместном влиянии осадкообразования и электрической конвекции. Проведена полная классификация существующих и перспективных способов борьбы с осадкообразованием. Сделан вывод о том, что в существующих ТСМИ, ЭУМИ ни жидких УВГ (УВО), а также в их топливно-подающих и охлаждающих каналах, форсунках, в системах контроля и управления весьма незначительно применяются позитивные особенности теплоотдачи к УВГ (УВО) и почти не применяются способы и средства борьбы с процессами, ухудшающими теплоотдачу.

Созданы экспериментальная установка и рабочие участки для исследования особенностей теплоотдачи к жидким УВГ (УВО) в условиях естественной конвекции без электростатических полей и с полями при докрити-ческих, критических и сверхкритических давлениях. Разработаны методики планирования и проведения экспериментов. Определены точность и достоверность проводимых измерений.

Проведены экспериментальные исследования теплоотдачи и осадкообразования на рабочей пластине из стали Х18Н9Т, нагреваемой джоулевым теплом без применения электростатических полей и в условиях электрической конвекции. Получены экспериментальные результаты по теплоотдаче в условиях электроконвекции. Установлено, что осадкообразование незначительно ухудшает теплоотдачу.

Проведена визуализация тепловых процессов на специальной экспериментальной оптической установке Теплера, которая позволила: определить рабочие параметры начала кипения и псевдокипения при критических и сверхкритических давлениях; создать экспериментальный график расположения нижней линии насыщения при кипении и псевдокипении жидкого УВГ (УВО); определить влияние зоны критических давлений на теплоотдачу и конфигурацию паровых псевдопузырей и тепловых псевдосвилей; зафиксировать рост углеродистых отложений на всех сторонах рабочей пластины. Установлено, что электрический ветер способствует интенсификации теплоотдачи до границы зоны насыщения Е при любых давлениях; увеличение коэффициента теплоотдачи начинается при давлении 1,0 МПа, а максимальные значения а принимает в зоне критических давлений; в зоне насыщения Е коэффициент теплоотдачи а принимает постоянные значения; электрический ветер отодвигает q начала кипения (псевдокипения) в сторону увеличения, заменяя процесс тепловой конвекции на электроконвекцию с разрушением паровых пузырей и тепловых свилей, псевдопузырей и псевдосвилей. Также установлено, что электрический ветер производит заброс холодной жидкости на «сухие» перегретые пятна нагреваемой рабочей пластины, расширяя при этом возможности охлаждения; электрический ветер разрушает пузыри (псевдопузыри), свили (псевдосвили) на всей рабочей пластине, а осадкообразование предотвращается только в зоне прохождения силовых линий Е при постоянном включении; электрический ветер от двух (трёх) пар соосных рабочих игл способствует дальнейшей интенсификации теплоотдачи и повышению я начала кипения (псевдокипения), а также увеличению площади без осадка при частичном пересечении внешних силовых линий Е. Практически впервые обнаружено, что применение двух и более пар соосных рабочих игл не только увеличивает площадь предотвращения осадкообразования на рабочей пластине, но и из-за взаимного влияния факелов электрического ветра интенсифицирует теплоотдачу к жидкому УВГ (УВО) марки ТС-1.

Создана новая обобщённая формула расчёта толщины слоя углеродистого осадка на нагреваемой стенке в течение нескольких циклов эксплуатации и при различных режимах работы ЭУМИ (ТСМИ), которая учитывает и тепловую, и электрическую природу осадкообразования. Данная формула содержит эмпирические константы режимов, а также такие параметры, как время процесса, температура нагреваемой стенки, значения удельных электрических сопротивлений.

На основе проведённых экспериментальных и теоретических исследований разработаны: симплекс учёта осадкообразования; число подобия электрической конвекции; созданы новые критериальные уравнения электрической конвекции жидкого УВГ (УВО) марки ТС-1. Предложены новые методики расчёта теплоотдачи к жидким УВГ (УВО) без влияния и с влиянием электростатических полей с учётом процесса осадкообразования. Создан экспериментальный банк данных влияния электростатических полей в УВГ (УВО) ТС-1 на теплоотдачу и осадкообразование в условиях естественной конвекции при до-, критических и сверхкритических давлениях.

Показаны конструктивные схемы топливных каналов, где используются электростатические поля, обеспечивающие дополнительную интенсификацию теплообмена, а также надёжное предотвращение осадкообразования. Широкое применение электростатических полей будет способствовать повышению эффективности не только ТА, но и различных ЭУМИ и ТСМИ на жидких углеводородных топливах. Приведены новые способы определения характеристик электростатических полей в жидких УВГ (УВО). Создана новая гидроустановка, позволяющая осуществлять опреснение морской воды, нагрев (охлаждение) теплоносителя в теплообменном аппарате, получение побочной электроэнергии, а также охлаждение, фильтрацию разных жидкостей, например, жидких УВГ (УВО), что обеспечит их предварительную очистку от взвешенных частиц и осадков.

Проведён функционально-стоимостной анализ существующей струйной форсунки ВРД НК-8-2У, взятой в качестве объекта исследования. Целью ФСА являлся поиск новых технических и экономических решений. Данный анализ состоял из шести этапов. Итогом работы стали построение и анализ скорректированной функционально-стоимостной диаграммы, построение и анализ общей схемы объекта ФСА, получение новой конструкции форсунки ВРД с большей экономической эффективностью, повышенным ресурсом, надёжностью и безопасностью. Данная форсунка стала основой создания нового изобретения.

В результате теоретических и экспериментальных исследований тепловых процессов в жидком УВГ (УВО) марки ТС-1:

- создана новая номограмма для определения зоны предотвращения и ограничения роста осадка на поверхности рабочей детали в виде пластины;

- разработан новый метод эффективного учёта влияния силовых линий электростатических полей на предотвращение осадкообразования на поверхности объёмных трёхмерных тел;

- проведено математическое моделирование осадкообразования на искусственной шероховатости в виде конусной резьбы, применение которого будет способствовать более точному и простому определению теплопроводности углеродистых осадков и теплоотдачи к жидким углеводородным теплоносителям в каналах с интенсификаторами теплообмена в виде лунок, резьбы и т.д.;

- проведён анализ эффективности конструктивных схем форсунок ВРД.

Получены новые качественные параметры, характеризующие тяговое совершенство реактивных двигателей на жидких углеводородных топливах.

На основе результатов экспериментальных и теоретических исследований разработаны и зарегистрированы изобретения:

1. Форсунка, в которой впервые предложена теплоизоляция форсуночных фильтров.

2. Форсунка, в которой впервые применена комплексная система борьбы и предотвращения осадкообразования: эффективное и надёжное резервирование стационарно расположенных топливных сетчатых фильтров и центробежных распылителей. В данной форсунке фильтры также теплоизолированы. Имеется возможность регулирования мощности, контроля за соотношением расходов окислителя и горючего, контроля за осадкообразованием.

3. Способ прогнозирования осадкообразования в энергоустановках многоразового использования на жидких углеводородных горючих и охладителях на основе новой формулы расчёта толщины углеродистых отложений.

4. Способ предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплообменных каналов при помощи поддержания области критических давлений жидкого УВО и поддержания температуры стенки каналов, контактирующих с УВО, до температуры начала осадкообразования (373К).

5. Головка кольцевой камеры сгорания ГТД.

6. Способ определения ресурса реактивного двигателя.

7. Способ определения конфигурации распространения силовых линий электростатических полей в жидких углеводородных средах.

8. Вакуумная гидроустановка, которая может применяться с целью нагрева (охлаждения) теплоносителя, получения побочной электроэнергии, фильтрации различных жидкостей, включая жидкие УВГ.

Применение результатов исследований данной диссертационной работы будет способствовать продлению ресурса, повысит эффективность, безопасность, надёжность, экологичность и экономичность существующих и перспективных энергоустановок, техносистем наземного, воздушного, аэрокосмического и космического базирования.

 
Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата технических наук, Алтунин, Константин Витальевич, Казань

1. Авдеев Н.П., Борисов В.А. Некоторые результаты исследования электрического поля ЭГД насоса и системы электродов «игла-конус» // ЭОМ, 1992, №3.-С. 36-41.

2. Адамчевский И. Электрическая проводимость жидких диэлектриков. JL: Энергия, 1972.-295 с.

3. Аладьев И.Т., Ефимов В.А. Интенсификация теплообмена в электрических полях // ИФЖ, 1963. Т.6. №8. С. 125-136.

4. Алемасов В.Е., Дрегалин А.Ф., Тишин А.П. Теория ракетных двигателей. М.: Машиностроение, 1969. - 547 с.

5. Алиев И.Н. О возможности использования электромагнитного поля для очистки от газовых пузырей сеток в топливных системах ракет // МГ. 1996. №3,-С. 376-378.

6. Алиев И.Н. Возмущения и неустойчивости поверхности проводящей среды в электрическом поле // Автореф. дисс. докт. ф.-м. наук. Москва, 1997. -30 с.

7. Алиев И.Н., Юрченко С.О., Назарова Е.В. Особенности комбинированной неустойчивости заряженной границы раздела движущихся сред // ИФЖ. Т. 80. №5. 2007.-С. 64.

8. Алтунин В.А. Исследование влияния электростатических и магнитных полей на особенности теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям. Книга вторая. Казань: Изд-во «Казанский государственный университет им. В.И. Ульянова-Ленина», 2006. - 230 с.

9. П.Алтунин В.А. Влияние электростатических и магнитных полей на особенности теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в энергетических установках многоразового использования // Автореф. дисс. докт. т.н. Казань, 2011. 38 с.

10. П.Алтунин В.А. Особенности теплоотдачи к углеводородным горючим в энергоустановках аэрокосмических систем многоразового использования // Изв. вузов. Авиационная техника. 2001. №4. С.38-41.

11. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф. и др. Способы борьбы с термоакустическими автоколебаниями давления в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях // Энергетика Татарстана, 2011. №4.-С. 37-43.

12. Алтунин В.А. Способ интенсификации теплоотдачи к углеводородным горючим и охладителям в наземных и космических энергетических установках многоразового использования. Патент РФ на изобретение №2289078, кл. F28F 13/14. Бюл. №34 от 10.12.2006 г.

13. Алтунин В.А., Дрегалин А.Ф., Гортышов А.Ю. и др. Способ обнаружения процесса осадкообразования в энергетических установках на углеводородных горючих и охладителях. Патент РФ на изобретение №2194974, кл. G01N 25/72, G01K 7/02. Бюл. №35 от 20.12.2002 г.

14. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М. и др. Головка кольцевой камеры сгорания газотурбинного двигателя. Патент РФ на изобретение №2452896, кл. F23R 3/28. Бюл. №16 от 10.06.2012 г.

15. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Галимов Ф.М. и др. Анализ способов борьбы с осадкообразованием при эксплуатации энергоустановок на жидких углеводородных горючих // Вестник Казанского государственного технологического университета, 2010. №8. С. 96-103.

16. Алтунин В.А., Алтунин К.В., Алиев И.Н. и др. Анализ исследований электрических полей в различных средах и условиях// Инженерно-физический журнал, 2012. Т. 85, №4. С. 881-896.

17. Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ на изобретение №2388966, кл. F23D 11/36, F23K 5/18. Бюл. №13 от 10.05.2010.

18. Алтунин К.В. Методика проведения функционально-стоимостного анализа форсунки ВРД // Тр. 34 Академ, чтений по космонавтике. М.: Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства, 2010. - С. 215-216.

19. Алтунин К.В. Пути повышения надежности и долговечности газотурбинных установок на жидком углеводородном горючем // Матер, докл. 5 Международ, молодёж. научн. конф. «Тинчуринские чтения». Казань: Каз. гос. энерг. ун-т, 2010. Т.З.-С. 140-141.

20. Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Галимов Ф.М. и др. Проблемы осадкообразования в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях // Энергетика Татарстана, 2010. №2. С. 10-17.

21. Алтунин К.В. Форсунка. Патент РФ на изобретение №2447362, кл. Р23Б11/36, Р23К5/18. Бюл. №10 от 10 апреля 2012 г.

22. Алтунин К.В. Влияние осадкообразования на работоспособность ВРД на жидком углеводородном горючем // Матер, докл.45 Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. РАН. РАКЦ. Калуга: Изд-во «Эйдос», 2010. -С. 211-212.

23. Алтунин К.В. Исследование влияния температуры на процесс осадкообразования при эксплуатации энергетических установок на жидких углеводородных горючих // Тр. 5 Росс, национ. конф. по теплообмену «РНКТ-5». -М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т.8. С. 36-39.

24. Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Галимов Ф.М. и др. Способы борьбы с осадкообразованием в энергоустановках на жидких углеводородных горючих и охладителях // Энергетика Татарстана, 2010. №3. С. 43-51.

25. Алтунин К.В. Способ определения ресурса реактивного двигателя/ Алтунин К.В. Заявка на изобретение РФ №2012131878 от 24 июля 2012 г., В64Б 5/00, вОІМ 15/14.

26. Алтунин К.В. Форсунка газотурбинного двигателя с повышенными характеристиками // Матер, докл. 6 Междунар. молодёж. научн. конф. «Тинчу-ринские чтения». Казань: Каз. гос. энерг. ун-т, 2011. Т.З. - С. 141.

27. Алтунин К.В., Алтунин В.А., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н. и др. Вакуумная гидроустановка. Решение о выдаче патента РФ на полезную модель от 4 июля 2012 г. по заявке №2012101521 от 17 января 2012 г., кл. ГОЗВ 13/06-13/12.

28. Алтунин К.В., Алтунин В.А., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н. и др. Вакуумная гидроустановка. Заявка на изобретение РФ №2011114316 от 12 апреля 2011 г., кл. БОЗВ 13/06-13/12.

29. Алтунин К.В. Разработка критериев подобия электроконвекции в углеводородных средах // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики, 2012. №1-2.-С. 168-171.

30. Алтунин К.В., Алтунин В.А., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н. и др. Способ предотвращения образования и роста углеродистых отложений на стенках теплообменных каналов. Заявка на изобретение РФ №2011126844 от 29 июня 2011 г., кл. F 28 F 19/00.

31. Алтунин К.В., Гортышов Ю.Ф., Дресвянников Ф.Н. Прогресс отечественной ракетно-космической техники и космизм К.Э. Циолковского // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева, 2010. №4. С. 208-214.

32. Аметистов Е.В., Григорьев В.А., Емцев Б.Т. и др. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник/ Под. общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

33. Андреев П.А., Гринман М.И., Смолкин Ю.В. Оптимизация теплоэнергетического оборудования АЭС. М.: Атомиздат, 1975. - 221 с.

34. Андреев A.B., Базаров В.Г., Григорьев С.С. Динамика газожидкостных форсунок. М. Машиностроение, 1991. - 288 с.

35. Апфельбаум М.С. Об одной методике расчёта характеристик электрогидродинамических течений и насосов // ЭОМ. 1990. №6. С. 38-42.

36. Апфельбаум М.С. Ионизация и течение слабопроводящей жидкости в неоднородном электрическом поле // ЭОМ. 1988. №1. С. 60-65.

37. Арбатов А.Г., Васильев A.A., Велихов Е.П. Космическое оружие: дилемма безопасности. -М.: Мир, 1986. 182 с.

38. Бабой Р.Ф., Болога М.К., Семенов К.Н. Воздействие электрических полей на теплообмен в жидкостях и газах // ЭОМ, 1965, № 1. С.57-71.

39. Бабой Р.Ф., Болога M.K. Теплообмен при кипении органических жидкостей в электрическом поле // Тепло- и массоперенос. Минск, 1968, т. 2. -С. 197-204.

40. Базаров В.Г. Динамика жидкостных форсунок. М.: Машиностроение, 1979.-136 с.

41. Батов В.В., Новиков H.H., Перцев A.A. Электрогазовая горелка. Авт. св. СССР №1215446, кл. F23D21/00. Бюл. №15 от 23.04.91.

42. Безруков В.И., Спиридонов В.Д., Сыщиков Ю.В. Влияние конфигурации электродов на эффективность индукционной электризации капель // ИФЖ. Т. 60. №4. 1991.-С. 641-645.

43. Бирюков В.И., Базаров В.Г., Ромахин С.С. Распыливающие устройства с пористыми элементами в двигателях летательных аппаратов. В кн. Гага-ринские научные чтения по космонавтике и авиации. 1986. М.: Наука, 1987.-С. 186.

44. Блаженков В.В., Григорьева Л.Д., Мотин А.И. Монодисперсный распад заряженных струй диэлектриков // ИФЖ. Т. 58. №6. 1990. С. 938-943.

45. Блум Э.Я., Иванов У.И., Заке М.В., Михайлов Ю.А. Тепло- и массообмен в электромагнитном поле. Рига: Зинатне, 1967. - 224 с.

46. Болгарский A.B., Мухачёв Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1964. - 458 с.

47. Болога М.К., Кожухарь И.А., Усенко В.П. и др. Экспериментальное исследование электрогидродинамического (ЭГД) насоса // ЭОМ. 1977. №6. -С. 43-45.

48. Болога М.К., Берков А.Б. Электроконвективный теплообмен дисперсных систем. Кишинев: Штиинца, 1989. - 276 с.

49. Болога М.К., Бабой Н.Ф. Влияние электрического поля на теплообмен при кипении органических жидкостей // ЭОМ, 1967, №3. С. 30-40.

50. Болога М.К., Кожухарь И.А. О влиянии однородного электрического поля на теплообмен при кипении смесей органических жидкостей // ЭОМ. 1970. №6.-С. 38-41.

51. Болога М.К., Смирнов Г.Ф., Климов С.М., Майборода А.Н. Теплообмен при кипении в щелевых каналах под воздействием электрического поля // Тепломассообмен. Минск: Изд-во ИТМО, 1984. С. 20-25.

52. Болога М.К., Кожухарь И.А., Пушков В.В., Желясков М.П. Электроконвекция и теплообмен в дисперсных средах // Сильные электрические поля в технологических процессах. Сб. статей под ред. акад. В.И. Попкова. Выпуск З.-М.: Энергия, 1979.-С. 129-140.

53. Болога М.К., Гросу Ф.П., Кожухарь И.А. Электроконвекция и теплообмен / Под. ред. проф. Г.А. Остроумова. Кишинёв: Штиинца, 1977. - 320 с.

54. Болога М.К., Семенов К.Н., Бурбуля Ю.Т. Теплообмен при вынужденном движении жидкостей в электрическом поле. В кн.: Тепло- и массопере-нос, т.1., ч.1.-Минск, 1972.-С. 307-311.

55. Большаков Г.Ф. Физико-химические основы образования осадков в реактивных топливах. Л.: Изд-во «Химия», 1972. - 232 с.

56. Большаков Г.Ф. Химия и технология компонентов жидкого ракетного топлива. Л.: Химия, 1983. - 320 с.

57. Брискман В.А., Саранин В.А. О возможности управления процессами тепломассообмена в условиях невесомости с помощью электрического поля. -М.: Наука, 1982.-С. 147-154.

58. Бродская Б.Х. Некоторые явления в жидкостях под воздействием импульсных разрядов // ЭОМ. 1971. №2. С. 39-44.

59. Будов В.М., Дмитриев С.М. Форсированные теплообменники ЯЭУ. М.: Энергоатомиздат, 1989. 176 с.

60. Бузнин В.М., Величенко Г.П. Теплоотдача при вынужденной конвекции в электростатическом поле // ЭОМ. 1968. №1. С. 31-37.

61. Бузнин В.М. Интенсификация теплообмена в судовых установках. Л.: Судостроение, 1969. - 363 с.

62. Бурбуля Ю.Т. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена в слабонеоднородном и однородном электрических полях // Авто-реф. дисс. канд. т.н. Одесса, 1970.

63. Бурбуля Ю.Т., Болога М.К., Кожухарь И.А. Теплоотдача плоской пластины при естественной конвекции непроводящей жидкости в электрическом поле // ЭОМ. 1966. №1. С. 57-71.

64. Бутков В.В., Вишняков В.В. Интенсификация процессов в массообмен-ном оборудовании химических производств наложением электрических полей // ЭОМ. 1983. №4. С. 30-35.

65. Васильев А.П., Кудрявцев В.М., Кузнецов В.А. Основы теории и расчёта жидкостных ракетных двигателей /Под ред. В.М. Кудрявцева. М.: Высшая школа, 1983. - 703 с.

66. Верещагин И.П., Левитов В.И., Мирзабекян Г.З., Пашин М.М. Основы электрогазодинамики дисперсных систем. М.: Энергия, 1974. - 480 с.

67. Вторых В.А. Горелочное устройство для сжигания жидкого топлива. Авт. св. №1787239 A3, кл. F23D14/40. Бюл. №1 от 07.01.93.

68. Гафуров P.A., Соловьев В.В. Диагностика внутрикамерных процессов в энергетических установках. М.: Машиностроение, 1991. - 272 с.

69. Горбунов Г.М., Солохин Э.Л. Испытания авиационных воздушно-реактивных двигателей. -М.: Машиностроение, 1967. 253 с.

70. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В. Теплообменные аппараты с интенсифицированным теплообменом. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 1999.- 176 с.

71. ИЗ. Гортышов Ю.Ф., Попов И.А., Олимпиев В.В. и др. Вчера, сегодня и завтра интенсификации теплообмена // Тр. 5 Росс, национ. конфер. по теплообмену. Общие проблемные доклады. — М.: Издательский дом МЭИ, 2010. Т.1—С. 37-40.

72. Григорьев А.И., Земсков A.A., Ширяева С.О. Капельный режим электростатического монодиспергирования жидкостей // ЭОМ. 1990. №4. С. 31-35.

73. Григорьева Л.Д., Мотин А.И. О величине предельного заряда частиц при электризации в поле коронного разряда // ИФЖ. Т. 60. №4. 1991. С. 625-632.

74. Гринько И.Д. Горелка погружного типа. Авт. св. СССР №195019, кл. F23F21/00. Бюл. №3 от 25.01.75.

75. Гросу Ф.П., Болога М.К. Силы, обусловливающие электротермическую конвекцию слабопроводящих жидкостей // ЭОМ. 1970. №2. С. 59-66.

76. Данилов В.И., Пузынин И.В. Электростатическое поле равномерно заряженных объёмов цилиндрической конфигурации. Дубна, 1965. - 38 с.

77. Данилов В.И. Электростатическое поле равномерно заряженного параллелепипеда. Дубна: Объединённый институт ядерных исследований, 1965.- 10 с.

78. Довгяло В.А., Миронов B.C., Копаев И.Л. Электромассоперенос дисперсных электропроводящих полимерных композиций // ИФЖ. Т. 57. №4. 1989.-С. 639-644.

79. Дружинин J1.A. Распределение электрического заряда на проводниках различной формы. М: Научно-техническое общество радиотехники и электросвязи им. A.C. Попова, 1959. - 211 с.

80. Дубовкин Н.Ф., Маланичева В.Г., Массур Ю.П., Федоров Е.П. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: Справочник. М.: Химия, 1985. - 240 с.

81. Дубовкин Н.Ф., Яновский Л.С., Харин A.A. и др. Топлива для воздушно-реактивных двигателей. М.: МАТИ - Российский государственный технологический университет им. К.Э. Циолковского, 2001. - 443 с.

82. Дубровин A.B., Дьячков Б.Г. Электрогазовая горелка. Авт. св. СССР №1208419, кл. F23D21/00. Бюл. №4 от 30.01.86.

83. Дубровский Е.Ф., Болога М.К., Кожухарь И.А., Петриченко H.A. Структура течений от ЭГД насоса, погружённого в жидкость // ЭОМ. 1984. №5.-С. 67-69.

84. Ефимов H.A., Звонов В.А., Ефимова Л.Я. Исследование влияния характера прикладываемого напряжения на истечение бензинов // ЭОМ. 1979. №1. С. 45-47.

85. Желясков М.П., Болога М.К., Кожухарь И.А. Интенсификация теплоотдачи к суспензиям в однородном электрическом поле // ЭОМ, 1974. №1. -С. 50-54.

86. Зрелов В.Н., Серегин Е.П. Жидкие ракетные топлива. М.: Химия, 1975.-320 с.

87. Зрелов В.Н., Пискунов В.А. Реактивные двигатели и топливо. М.: Машиностроение, 1968. - 312 с.

88. Иоссель Ю.Я. Электрические поля постоянных токов. Л.: Энергоато-миздат», 1986. - 158 с.

89. Исаев С.И., Кожинов И.А., Кофанов В.И. и др. Теория тепломассообмена: Учебник для вузов/ Под. ред. А.И. Леонтьева. М.: Высшая школа, 1979.-495 с.

90. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1965.-424 с.

91. Казацкая Л.С., Толчинская O.E., Солодовиченко И.М. Токи, ограниченные пространственным зарядом, в жидких органических полупроводниках // ЭОМ. 1973. №4. С. 70-72.

92. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярко С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1990. - 208 с.

93. Карапетян М.А. Электрическое поле в дисперсной системе при учёте поверхностной проводимости включений // ЭОМ. 1973. №4. С. 64-66.

94. Карасенко В.А., Заяц Е.М. Сопротивление контактного перехода электрод-органическая жидкость // ЭОМ. 1978. №2. С. 80-82.

95. Климов С.М., Болога М.К., Смирнов Г.Ф. Теплообмен при кипении в щелевых зазорах под воздействием электрического поля // ЭОМ. 1978. №5.-С. 48-52.

96. Климов С.М., Болога М.К., Смирнов Г.Ф. Исследование механизма и внутренних характеристик процесса кипения в горизонтальных щелевых каналах под воздействием электрического поля // ЭОМ. 1980. №1. С. 5660.

97. Ковалёв А.П. Справочник по функционально-стоимостному анализу/ Под. редакцией М.Г. Карпунина, Б.И. Майданчика. М.: Финансы и статистика, 1988.-431 с.

98. Коекин В.К. Электрическое поле системы электродов «остриё-плоскость» // ЭОМ. 1993. №1. С. 43-45.

99. Косточкин В.В. Надежность авиационных двигателей и силовых установок. М.: Машиностроение, 1988. - 272 с.

100. Кошкин В.К. Теплообмен в энергетических установках космических аппаратов. М.: Машиностроение, 1975. - 272 с.

101. Красиков H.H., Лавров И.С., Есипенко Ю.П. Об электрообработке моторного топлива // ЭОМ. 1978. №4. С. 74-77.

102. Кричевский C.B. Методика оценки и пути повышения безопасности полётов самолётов-истребителей на взлёте при отказах авиатехники: Монография. М.: Изд-во ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина», 2011. - 364 с.

103. Кузнецов Н.Д., Радченко В.Д., Татаринов В.В. и др. Головка кольцевой камеры сгорания ГТД. Авт. св. СССР №240391, кл. F23C 7/00; F23D 11/26; F23D 11/40. Бюл. №4 от 30.01.83.

104. Лощинин Ю.В., Кошелев В.Н., Сулье Ю.Н. Форсунка. Авт .св. СССР №614287, кл. F23D 11/04, В05В 1/34. Бюл. №25 от 05.07.78.

105. Максимов H.A., Секистов В.А. Двигатели самолётов и вертолётов. Основы устройства и лётной эксплуатации. М.: Воениздат, 1977. - 343 с.

106. Матвеев К.К., Остроумов Г.А. К вопросу о гидродинамике электрического ветра от коронирующего острия // ЭОМ. 1967. №3. С. 41-46.

107. Миенко Г.Т., Коберник С.Г. Способ моделирования поля электрического заряда и устройство для его реализации. Патент РФ на изобретение №2075109, кл. G09B23. Бюл. №16 от 10.06.2002.

108. Мингазов Б.Г. Камеры сгорания газотурбинных двигателей. Конструкция, моделирование процессов и расчет: Учебное пособие. Изд. Второе исправленное. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2006. - 220 с.

109. Миролюбов H.H., Костенко М.В., Левинштейн M.Л., Тиходеев H.H. Методы расчета электростатических полей. М.: Высшая школа, 1963. -415 с.

110. Моисеева Н.К. Функционально-стоимостной анализ в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1987. 210 с.

111. Молдавский Л.М., Болога М.К. О влиянии электрического ветра на теплопередающие характеристики газонаполненной трубы // ЭОМ. 1983. №6. С. 60-64.

112. Молдавский Л.М., Кожухарь И.А., Болога М.К. Охлаждение оребрён-ной поверхности электрическим ветром // ЭОМ. 1982. №6. С. 56-58.

113. Морар A.B. Влияние коронного разряда на конвективный теплообмен. В кн.: Физическая газодинамика и свойства газов при высоких температурах. -М.: Наука, 1964. С. 197-213.

114. Морозов В.И., Усатенко С.Т., Ляшенко В.Н. Измерение малых изменений диэлектрической проницаемости углеводородных жидкостей // ЭОМ. 1978. №4.-С. 68-70.

115. Мотулевич В.П., Петров Ю.Н., Макаренко И.Н. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена в электрических полях. В кн.: Физическая газодинамика, теплообмен и термодинамика газов высоких температур. - М.: Изд-во АН СССР, 1962. - С. 243-250.

116. Мышкин Н.П. Поток электричества в поле наэлектризованного острия. Варшава, 1890 г. - 89 с.

117. Мышкин Н.П. Явления, наблюдаемые в электрическом поле острия. -Варшава, 1899 г. 44 с.

118. Неустойчивость горения в ЖРД/ под ред. Д. Харрье. М.: Мир, 1975. -869 с.

119. Овсянников Б.В., Боровский Б.И. Теория и расчёт агрегатов питания ЖРД. М.: Машиностроение, 1979. - 344 с.

120. Остроумов Г.А. Взаимодействие электрических и гидродинамических полей. М.: Наука, 1979. - 320 с.

121. Остроумов Г.А., Петриченко H.A. Пространственное распределение сил, вызывающих электрический ветер в изолирующей жидкости // ЭОМ. 1974. №3,-С. 40-43.

122. Остроумов Г.А. Электрическая конвекция (обзор) // ИФЖ, 10, №5, 1966.-С. 683-695.

123. Петриченко H.A. Распределение электрического потенциала при электрическом ветре в изолирующей жидкости // ЭОМ. 1974. №4. С. 51-53.

124. Петриченко H.A., Дубровский Е.Ф., Вяткин Г.П. Влияние течений изолирующих жидкостей на их электропроводность в электрическом поле // ЭОМ. 1984. №3.-С. 51-53.

125. Петриченко H.A. Некоторые гидродинамические особенности электрического ветра в электроизолирующих жидкостях // ЭОМ. 1973. №4. С. 28-29.

126. Петриченко H.A. Влияние сеточного электрода на сопротивление электроизолирующей жидкости // ЭОМ. 1977. №2. С. 51-52.

127. Петухов Б.С. Вопросы теплообмена. Избранные труды. М.: Наука, 1987.-278 с.

128. Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 1986. 472 с.

129. Повицкий A.C., Любин Л.Я. Основы динамики и тепломассообмена жидкостей и газов при невесомости. М.: Машиностроение, 1972. - 252 с.

130. Полежаев Ю.В., Юревич Ф.Б. Тепловая защита / Под. Ред. A.B. Лыкова. М.: Энергия, 1976.-392 с.

131. Пономарев А.Н. Авиация на пороге в космос. М.: Воениздат, 1971. — 216 с.

132. Попков В.И. О развитии исследований в области электрофизики и электротехники применительно к задачам большой энергетики // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1973. №6. С. 3-17.

133. Попков В.И. К теории коронного разряда в газе при постоянном напряжении. Известия АН СССР, ОТН, 1953, №5. С. 664-674.

134. Ревзин И.С. Влияние электростатического поля на испарение капли жидкого топлива в условиях естественной конвекции // ЭОМ. 1978. №4. -С. 57-61.

135. Ромахин С.С., Базаров В.Г. Определение дисперсных характеристик форсунок с внутренним смешением компонентов топлива. В кн. Гагарин-ские научные чтения по космонавтике и авиации. 1988. М.: Наука, 1988. -С. 217.

136. Ромиг М.Ф. Влияние электростатического и магнитного полей на теплообмен в электропроводящих жидкостях. В кн.: Современные проблемы теплообмена. М.: Энергия, 1966. - С. 20-28.

137. Рудой П.С., Шевченко В.И., Виноградов Н.М. и др. Комбинированная многотопливная горелка. Авт. св. СССР №1758340, кл. F23D14/20, 17/00. Бюл. №32 от 30.08.92.

138. Савиных Б.В., Гумеров Ф.М. Свойства переноса диэлектрических жидкостей и тепло-массообмен в электрических полях. Казань: Фэн, 2002. -384 с.

139. Семенов К.Н., Гросу Ф.П., Болога М.К. Теплоотдача газов в условиях естественной конвекции при коронном разряде // Электронная обработка материалов, 1974, №5. С. 57-60.

140. Сердитов В.Н., Климов С.М., Болога М.К. Воздействие электрического поля на теплообмен при кипении в вертикальных щелевых каналах // ЭОМ. 1981, №5.-С. 60-62.

141. Сокерина Н.П. Электродинамическая неустойчивость изолирующих жидкостей // Автореф. дисс. канд. т.н., Д., 1972.

142. Стишков Ю.К., Остапенко A.A., Рычков Ю.М. Объёмный заряд и ЭГД -течения в симметричной системе электродов // ЭОМ. 1982. №1. С. 59-61.

143. Талантов A.B. Основы теории горения. Казань: Казане, авиац. ин-т, 1975.-252 с.

144. Толчинская O.E., Казацкая Л.С., Солодовниченко И.М. Токи насыщения в некоторых органических жидкостях, ограниченные пространственным зарядом // ЭОМ. 1973. №3. С. 45-48.

145. Трусов В.И., Дмитренко В.П., Масляный Г.Д. Форсунки автотракторных дизелей. М.: Машиностроение, 1977. - 167 с.

146. Улыбин С.А. Теплоносители энергетических ядерных установок. М.-Л.: Энергия, 1966. - 272 с.

147. Фаворский О.Н., Канданер Я.С. Вопросы теплообмена в космосе. М.: Высшая школа, 1972. - 280 с.

148. Хавкин Ю.И. Центробежные форсунки. Л.: «Машиностроение», 1976.- 168 с.

149. Харин A.A. Химмотологическое обеспечение надежности авиационных газотурбинных двигателей. М.: Европейский центр по качеству, 2002. -288 с.

150. Хесин М.А. Воздушно-реактивные и реактивные двигатели. М.: Машиностроение, 1965. - 520 с.

151. Хованский Г.С. Номография и её возможности. М.: Наука, 1977. -128 с.

152. Чертков Я.Б. Современные и перспективные углеводородные реактивные и дизельные топлива. М.: Химия, 1968. - 356 с.

153. Шенк X. Теория инженерного эксперимента / Под. ред. чл.-корр. АН СССР Н.П. Бусленко. М.: Мир, 1972. - 381 с.

154. Шкилев В.Д., Михайлеску В.Д. О возможности построения электрогазодинамической системы охлаждения газовых лазеров // ЭОМ. 1994. №2. -С. 37-40.

155. Электротехнический справочник: в 3 т. Т. 1. Общие вопросы. Электротехнические материалы / Под. общ. ред. проф. МЭИ В.Г. Герасимова и др.- 7 изд., испр. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 488 с.

156. Яновский Л.С., Дмитренко В.П., Дубовкин Н.Ф. и др. Основы авиационной химмотологии: учеб. пособие. М.: МАТИ, 2005. - С.85-86.

157. Яновский JI.C., Иванов В.Ф., Галимов Ф.М., Сапгир Г.Б. Коксоотложе-ния в авиационных и ракетных двигателях. Казань: Абак, 1999. - 284 с.

158. Яновский Л.С., Галимов Ф.М., Аляев В.А. Отечественные и зарубежные горюче-смазочные материалы. Казань: Изд-во Казан, гос. ун-та, 2004. - 92 с.

159. Янтовский Е.И., Апфельбаум М.С. О силе, действующей от игольчатого электрода, и вызываемых ею течениях // Магнитная гидродинамика. 1977. №4.-С. 73-80.

160. Alad'ev, I.T. and Efimov V.A. Inzh. Fiz. Zhurn., 1963, vol. 6, no. 8, pp. 125-132.

161. Alien R. Brit. J. Appl. Phys., 10, 8, 1959.

162. Altin O. and Eser S. Pre-oxidation of Inconel Alloys for Inhibition of Carbon Deposition from Heated Jet Fuel. Oxidation of Metals, Vol. 65, 1/2, 2006, pp. 75-99.

163. Ashmann G., Kronig R. The influence of electric fields on the convective heat transfer in liquids. Appl. Sci. Res., A2, №3, 235, 1950; A3, №1, 83, 1951.

164. Berger F., Stach V. Increase of Heat Transfer in a Gas Cooled Reactor // Proceedings of the Second Intern. Conf. on the Peaceful Uses of Atomic Energy. Geneva, 1959, p. 2486.

165. Bonjour E., Verdier J. Interpretation de Faction des champs electriques sur les transferts de chaleur des liquides dielectriques. Compt. rend. Acad., 1960, vol. 250, p. 998-1000.

166. Cerniglia C.E. and Sutherland J.B. Degradation of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons by Fungi. Handbook of Hydrocarbon and Lipid Microbiology, 2010, Part 19, pp. 2079-2110.

167. Grosu F.P., Bologa M.K., and AIM. Bologa. Electroisothermal Convection and Its Role in the Process of Heat Exchange. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2008, Vol. 44, No. 3, pp. 187-194.

168. Grosu F.P., Bologa M.K., and Bologa AIM. Peculiar Features of Heat Transfer under Conditions of Electric Convection. Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2010, Vol. 46, No. 4, pp. 324-335.

169. Kalghatgi G.T. Combustion chamber deposits in spark-ignition engines: a literature review, SAE. 1995. Paper No.: 952443.

170. Karamangil M.I., Avci A., Bilal H. Investigation of the effect of different carbon film thickness on the exhaust valve. Heat Mass Transfer. 2008. 44:587598.

171. Kelemen S.R., Siksin M., Avery N.L., Rose K.D., Solum M., Pugmire R.J. Gasoline type and engine effects on equilibrium combustion chamber deposits (CCD), SAE. 2001. Paper No.: 2001-01-3583.

172. Kronig R., Schwarz N. On the theory of heat transfer from a wire in an electric field. Appl. Sci. Res., Al, 35-46, 1947.

173. Luthra K.L. and McKee D.W. U.S. Patent, 5077140 (1991).

174. Moss R.A., Grey J. Proceedings of the 1966 Heat Transfer and Fluid Mechanics Institute. Stanford Univ. Press, Stanford, California, 1966, pp. 210-235.

175. Reyniers, M.-F.S.G. and Froment, G.E. Influence of Metal Surface and Sulfur Addition on Coke Deposition in the Thermal Cracking of Hydrocarbons. Ind. Eng. Chem. Res., 34, 773 (1995).

176. Sang Mun Jeong, Young Chang Byun, Jong Hyun Chae and Won-Ho Lee. Coke Formation on the Surface a-Al203 in the Catalytic Pyrolysis of Naphtha. Korean J. Chem. Eng., 18 (6), 842-847 (2001).

177. Senftleben, H.Z. Phys., 1931, vol. 32, p. 550.

178. Senftleben H. and Braun W., Z. Phyzik, 102, 480, 1936.

179. Senftleben H., Bultman E. Z. Phys., 136, 389, 1953.

180. Schmidt E. and Leidenfrost W., Forsch. Gebiete Ingen., 19, 65, 1953.

181. Van Nostrand W.Z., Leach S.H. and Haluske J. Economic Penalty Associated with the Fouling of Refinery Heat Transfer Equipment. Washington, 1981, pp. 619-643.

182. Velkoff H.R. An Analysis of the Effect of Ionization on the Laminar Flow of a Dense Gas in a Channel, RTD-TDR-63-4009, Aero-Propulsion Lab., ASD, Air Force Systems Command, Ohio, 1963.

183. Yuhong Zhu, Caixiang Yu, Zimu Li, Zhentao Mi and Xiangwen Zhang. Formation of coke in thermal cracking of jet fuel under supercritical conditions. Frontiers of Chemical Engineering in China, 2008, Vol. 2, No. 1, pp. 17-21.