Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках

Чичиндаев, Александр Васильевич

Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

Чичиндаев, Александр Васильевич АВТОР

доктора технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Новосибирск МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.14 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках»

Автореферат диссертации на тему "Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках"

На правах рукописи

Чичиндаев Александр Васильевич

оозоввааь

ТЕПЛОМАССООБМЕН ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА В КОМПАКТНЫХ ПЛАСТИНЧАТО-РЕБРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ

01.04.14 — теплофизика и теоретическая теплотехника

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Новосибирск, 2007

003068336

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Новосибирский государственный технический университете

Научный консультант: доктор технических наук,

профессор Терехов Виктор Иванович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Кузнецов Владимир Васильевич;

доктор технических наук,

профессор Алиферов Александр Иванович;

доктор физико-математических наук, доцент Логинов Владимир Степанович

Ведущая организация: Московский авиационный институт (Технический университет), г. Москва

Защита состоится « 31 » мая 2007 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.02 при Новосибирском государственном техническом университете. Адрес: 630092, г. Новосибирск, пр. Карла Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирского государственного технического университета.

Автореферат разослан апреля 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета: кандидат технических наук, доцент Шаров Ю.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Вопросы расчета и проектирования теплообменников нашли отражение в достаточно широком круге специальной литературы. В настоящий момент существуют надёжные интегральные методики расчёта и проектирования ТА. С их помощью можно подобрать требуемый для расчётного режима ТА. Однако интегральный подход даёт наилучшую эффективность для случаев однофазных теплоносителей и обычных режимов работы ТА. Кроме того, он не учитывает особенностей конструкции КПРТ, поэтому для расчёта и проектирования КПРТ необходимы специальные методики и рекомендации. К сожалению, количество таких изданий крайне ограничено: наряду с работами В М Кейса, А Л Лондона (1967), Г.И Воронина (1978) данные вопросы рассматривались только в работах Г. А. Дрейцера (2000).

В вопросах повышения эффективности и оптимизации теплообменников преобладают два основных направления. Во-первых, разработка новых ореб-ренных поверхностей с увеличенной теплогидравлической эффективностью. Внедрение таких поверхностей приводит к снижению массы и объема теплообменника при сохранении охлаждающей эффективности. В результате достигается экономия материальных и энергетических ресурсов. Во-вторых, стоимо-стно-весовая экономическая оптимизация. Наибольшее распространение при этом получили следующие направления: снижение приведенной взлетной массы; минимизация гидравлического сопротивления при сохранении охлаждающей эффективности; повышение технологичности изготовления КПРТ и т.д.

В вопросах исследования совместного тепломассообмена влажного воздуха к настоящему времени более подробно изучена теплоотдача к крупнодисперсному воздухо-водяному потоку для каналов с большими эквивалентными диаметрами (с£,кв >50 мм) и предложены обобщенные эмпирические зависимости для интегрального учета тепломассообмена в узких границах режимных параметров. Разработка нового поколения авиационных систем кондиционирования поставила задачу о воздушно-испарительном охлаждении компактных теплообменников, для которой характеры двух- и трехфазный теплоноситель

при отрицательной температуре и малый эквивалентный диаметр (¡¿ш> < 5 мм) теплообменных каналов. Кроме того, в горячем тракте протекает процесс конденсации водяного пара из влажного воздуха. Наибольшее значение при этом имеют дифференциальные методики расчета тепломассообмена в каналах КПРТ. Исследования в этой области отсутствуют.

Цель работы:

' Экспериментальное и теоретическое исследование влияния фазовых превращений влажного воздуха на процесс теплопередачи в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках, а также обоснование, разработка и проверка методов защиты теплопередающей поверхности от обмерзания и термических напряжений на эксплуатационных режимных параметрах.

В соответствии с общей целью были поставлены и решены следующие задачи:

1. в области экспериментального исследования •

- получение обобщающих зависимостей для теплоотдачи к влажному воздуху со взвешенными аэрозольными частицами при положительных и отрицательных температурах;

- исследование интенсификации локальной теплоотдачи за счет фазовых превращений при испарении водного аэрозоля в оребренной теплопередающей поверхности;

2 в области теоретического исследования:

- разработка методики расчета процесса теплопередачи для компактного теплообменника, учитывающей фазовые превращения влажного воздуха в холодном (испарение аэрозоля) и горячем (капельная конденсация) трактах;

- исследование влияния процессов фазовых превращений при испарении и конденсации в теплообменнике-конденсаторе на интенсификацию теплопередачи и тепловую эффективность теплообменника в области положительных и отрицательных температур влажного воздуха;

- разработка метода защиты теплопередающей поверхности компактного теплообменника и методики оценки его эффективности, позволяющие получать требуемые параметры теплообменника для заданных эксплуатационных режимов его работы;

3, в области прикладного исследования:

- разработка метода и способов защиты теплообменника-конденсатора от обмерзания теплопередающей поверхности;

- разработка метода и способов защиты первичного теплообменника от термических напряжений в теплопередающей поверхности;

- исследование интенсификации процессов тепломассообмена в компактном теплообменнике за счет фазовых превращений при воздушно-испарительном охлаждении.

Научная значимость и новизна работы состоит в следующем:

• получены новые экспериментальные данные по теплоотдаче к влажному воздуху с взвешенным аэрозолем в каналах пластинчато-ребристой поверхности при положительных и отрицательных температурах воздуха;

• экспериментально показано, что испарение водного аэрозоля при массовых концентрациях менее 2 % не влияет на конвективную теплоотдачу от стенок канала, в то время как наблюдается интенсификация суммарной теплоотдачи в 3-4 раза на начальном участке и в 2 раза на участке стабилизированного теплообмена;

• с использованием гомогенной модели обоснована, разработана и проверена методика расчета процесса локальной теплопередачи в компактном теплообменнике, учитывающая интенсификацию теплоотдачи в горячем и холодном трактах за счет фазовых превращений влажного воздуха в пограничном слое;

• обобщены исследования о влиянии процессов испарения и конденсации в теплообменнике-конденсаторе на интенсификацию теплопередачи и тепловую эффективность теплообменника в области положительных и отрицательных температур в широком диапазоне параметров влажного воздуха;

• обобщены результаты исследования механизмов процессов тепломассообмена влажного воздуха, приводящих к интенсификации теплопередачи в компактном теплообменнике за счет фазовых превращений при воздушно-испарительном охлаждении в широком диапазоне свойств теплоносителя;

• обоснован и разработан метод защиты теплопередающей поверхности компактного теплообменника, основанный на переменном отношении термических сопротивлений, и методика оценки его эффективности, позволяющие получать требуемые характеристики теплообменника для заданных эксплуатационных режимных параметров;

• предложены научно-обоснованные способы защиты теплообменника-конденсатора, предотвращающие обмерзание теплопередающей поверхности при отрицательных температурах;

• предложены научно-обоснованные способы защиты первичного теплообменника, снижающие термические напряжения в теплопередающей поверхности при большой начальной разности входных температур.

Положения, выносимые на защиту.

1. Методика расчета процесса локальной теплопередачи в компактном теплообменнике, учитывающая с помощью гомогенной модели интенсификацию теплоотдачи в горячем и холодном трактах за счет фазовых превращений влажного воздуха в пограничном слое.

2. Результаты экспериментальных исследований процесса теплоотдачи к влажному воздуху со взвешенным водным аэрозолем в каналах оребренной поверхности в переходной и турбулентной областях при положительных и отрицательных температурах.

3. Обобщающая зависимость по теплоотдаче к двухфазному теплоносителю, приводящая результаты к известным соотношениям для однофазного течения

4. Результаты исследования локальной теплопередачи в компактном теплообменнике при наличии испарения капель в холодном и капельной конденсации в горячем трактах в области отрицательных и положительных темпера-

тур холодного воздуха, обоснование и обобщение механизмов увеличения коэффициента теплопередачи и термической эффективности теплообменника за счет фазовых превращений.

5. Результаты исследования и обобщения влияния скрытой теплоты фазовых превращений на интенсификацию процессов тепломассообмена и теплопередачи в компактном теплообменнике при его воздушно-испарительном охлаждении в широком диапазоне свойств теплоносителя.

6. Метод защиты теплопередающей поверхности от обмерзания и термических напряжений, основанный на переменном отношении термических сопротивлений, и методику оценки его эффективности, а также результаты исследования влияния конструктивных и режимных параметров компактного теплообменника на получение заданных свойств теплообменников для любых эксплуатационных параметров.

7. Метод и способы защиты теплообменника-конденсатора от обмерзания теплопередающей поверхности, позволяющие предотвратить процессы льдообразования, при отрицательных температурах и наличии тепломассообмена в теплоносителях.

8. Метод и способы защиты первичного теплообменника от термических напряжений в теплопередающей поверхности, позволяющие резко снизить термические напряжения и увеличить ресурс работы компактного теплообменника, при больших перепадах исходных температур воздуха.

Научная и практическая ценность работы заключается в:

• установлении закономерностей влияния тепломассообмена на процесс теплопередачи и увеличение эффективности работы КПРТ;

• разработке методики и получении критериального уравнения, позволяющего использовать при расчете двухфазных теплоносителей накопленные экспериментальные данные, описывающие теплоотдачу в оребренных каналах для однофазного теплоносителя;

• разработке вариантов конструкции теплообменника-конденсатора, предотвращающих обмерзание, несмотря на рабочие отрицательные температуры и наличие тепломассообмена в теплоносителях;

• разработке вариантов конструкции первичного теплообменника, обеспечивающих снижение термических напряжений и увеличение ресурса его работы, несмотря на большие перепады исходных температур воздуха;

• разработке пакета программ для проведения компьютеризированного проектирования КПРТ, оценки его эффективности и работоспособности, а также оптимизации параметров для широкого класса задач и эксплуатационных ограничений;

• обобщении учебного материала для студентов авиационных и энергетических специальностей в курсах «Системы обеспечения жизнедеятельности ЛА», «Теплообменные устройства», «Компьютерное моделирование теплофи-зических процессов».

Достоверность полученных результатов определяется проведением тестовых экспериментов для однофазного потока воздуха, расчетом погрешностей

измерений, сопоставительным анализом расчетных данных с собственными экспериментами и известными в литературе опытными и расчетными данными, тщательным тестированием программных модулей, а также подтверждением эффективности предложенных рекомендаций при внедрении на предприятиях авиационной промышленности.

Связь с научными программами. Работа выполнена в рамках грантов: ФЦП Министерства образования РФ «Фундаментальные исследования в области технических наук» (шифры грантов: T0Û-1.2-260 и Т02-01.2-3663), ФЦП «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» («Интеграция», проекты: № А0050 и № Б0097) и гранта РФФИ (№ 05-08-33588).

Реализация и внедрение результатов работы.

Результаты исследований использовались для решения актуальных задач в интересах авиационной промышленности, выполненных по заказам предприятий «Наука» и ОКБ им. А.Н. Туполева (г. Москва) в рамках НИОКР отраслевой лаборатории НГТУ. Основное направление - исследование особенностей работы разрабатываемой системы кондиционирования самолета Ту-204 на влажном воздухе. Результаты работы в виде отдельных разделов включены в 30 отчетов о НИР. Результаты исследований использовались при разработке перспективной техники на предприятиях «Наука», ОКБ им. А.Н. Туполева (г. Москва), ОКБ им. C.B. Ильюшина (г. Москва), Государственный Сибирский НИИ авиации им. С.А Чаплыгина, НАПО им. В.П. Чкалова (г. Новосибирск).

Разработан пакет программ для проведения компьютеризированного проектирования и оптимизации КПРТ для широкого класса задач Пакет позволяет создавать конструкцию теплообменника с заданными свойствами под требуемые эксплуатационные режимные параметры и ограничения. В настоящее время пакет программ используется для курсового и дипломного проектирования в НГТУ и МАИ.

Материалы диссертации использовались для создания учебных курсов по специальности 160202: «Системы жизнеобеспечения оборудования ЛА» НГТУ. В частности, разработан комплекс лабораторных работ по «Программированию» для 1...2 курса. Созданы два специальных учебных курса: «Теплообмен-ные устройства» и «Компьютерное моделирование теплофизических процессов», включающих лабораторные работы и курсовой проект. Материалы диссертации использовались для написания трех учебников [2-4], выпущенных в серии «Учебники НГТУ», имеющих гриф УМО вузов Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космоса (УМО АРК).

Личный вклад. Все основные положения, результаты и выводы принадлежат лично автору. Им выполнены постановка проблемы и задач исследований. В рамках устанавливаемых задач диссертант осуществлял: литературный и патентные обзоры по теме; проведение экспериментов, обработку и обобщение экспериментальных данных; разработку физической и математической модели расчета теплоотдачи и теплопередачи к влажному воздуху; написание программ и их тестирование; разработку методики расчета термических на-

пряжений в КПРТ; проведение численных экспериментов; анализ и обобщение результатов численных исследований; разработку методики комплексной оценки эффективности и работоспособности КПРТ; разработку научно-обоснованных технических решений для теплообменника-конденсатора и первичного теплообменника; разработку пакетов программ для учебного процесса; написание методической литературы к учебному процессу; внедрение результатов исследований в учебный процесс; подготовку материалов и написание публикуемых печатных работ и отчетов,

Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались и обсуждались на 30 конференциях и семинарах:

- 2, 3, 4, 5 Всес.конф.мол.уч. и спец «Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики» (Новосибирск: 1986, 1987, 1988, 1989); -1, IV Минском международном форуме «Тепломассообмен - ММФ» (Минск, ММФ-1988, ММФ-2000); - 2 Всес.конф. «Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации» (Рига, 1988); - 2 Всес.конф. «Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем» (Одесса, 1989); - 8 Всес.конф «Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах» (Ленинград, 1990); - отраслевом семинаре министерства авиационной промышленности по системам кондиционирования воздуха (Москва, 1992); - 2-й, 5-й Международной научно-практической конференции «Новые информационные технологии в университетском образовании» (Новосибирск, 1997, 2000); - KORUS. The Russian-Korean international symposium on science and technology (Tomsk, Russia, 1998, Novosibirsk, Russia, 1999; Ulsan, Korea, UU, 2000; Novosibirsk, Russia, 2002; Ulsan, Korea, UU, 2003; Novosibirsk, Russia, 2005); - RUSKO-AM-2001: 1st Russian Korean International Symposium on Applied Mechanics (Novosibirsk, NSTU,

2001); - Fourth Intern. SymP. Multiphase Flow and Heat Transfer (Xi'an, China, 1999); - Heat Transfer Science And Technology 2000 (Beijing, China, 2000); - семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Новосибирск, 1999); - 6 Всероссийской науч.-техн. конф. «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, Томск, политехи, ун-т, 2000); - Рос-сийск. нац. симп. по энергетике РНСЭ-2001 (Казань, КГЭУ, 2001); - XXVI, XXVIII Сибирском теплофизическом семинаре СТС — XXVI, XXVIII (Новосибирск, ИТ СО РАН, 2002, 2005); - IHTC-2002, Compact Heat Exchanger Symposium. A Festschrift On The 60th Birthday Of Ramesh K. Shah (Grenoble, France,

2002); - Третьей Российской нац. конф. по теплообмену РНКТ-3 (Москва, МЭИ, 2002); - I семинаре СИБНИА «Проблемы развития гидропривода в различных отраслях промышленности» (Новосибирск, ФГУП СИБНИА, 2003); кроме того, на научных сессиях НГТУ, семинаре кафедры Теплофизики и гидравлики Томского государственного политехнического университета; семинаре отдела термогазодинамики ИТ СО РАН под рук-ом чл -кор. РАН Э.П. Волчко-ва, семинаре отдела технической теплофизики ИТ СО РАН под рук-ом академика РАН В.Е. Накорякова.

По теме диссертации опубликовано 60 печатных работ, в том числе1 3 учебника (1 — в соавторстве) и 1 учебное пособие (в соавторстве); 15 статей (3 -

в соавторстве) в ведущих научных журналах, входящих в перечень, рекомендованный ВАК РФ; 16 статей в сборниках трудов Международных конференций; 4 статьи в научно-технических сборниках; 10 работ в материалах трудов Российских конференций; 1 авторское свидетельство; 10 учебно-методических изданий. В списке публикаций автореферата приведены 38 работ, отражающих основное содержание диссертации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка использованных источников, включающего 218 наименований, приложения. Диссертация содержит 348 страниц основного текста, 129 рисунков, 29 таблицы.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и научная новизна темы. Показывается необходимость и своевременность решения задач об исследовании особенностей теплопередачи в КГТРТ с учетом тепломассообмена влажного воздуха, а также решении актуальных технических проблем теплообменника-конденсатора и первичного теплообменника, имеющих важное значение в области проектирования авиационных СКВ.

Первая глава содержит обзор опубликованных работ по особенностям конструкции, работы, расчета и оптимизации КПРТ, а также аэродинамике и тепломассообмену многофазных дисперсных потоков влажного воздуха и особенностям теплообмена в авиационных компактных теплообменниках

Показано что применение существующих методов расчета, проектирования и оптимизации для разработки конструкций авиационных КПРТ (теплообменника-конденсатора, первичного теплообменника и т.п.) не позволяет решить ряд эксплуатационных проблем: наличие обмерзания при охлаждении влажным воздухом с отрицательной температурой, наличие термических напряжений и т.п. В связи с этим требуются специальные методики расчета, проектирования и защиты (оптимизации) КПРТ. В заключении раздела сформулированы основные проблемы, цели и задачи исследований данной работы в экспериментальной, теоретической и прикладной областях.

Глава вторая посвящена результатам экспериментального исследования тепломассообмена. Экспериментальная установка. Система подготовки теплоносителя представляет из себя разомкнутый контур, состоящий из последовательно соединенных барботажной камеры, компрессора, системы терморегуляции, турбохолодилышка и контрольно-измерительных датчиков расхода, температуры и давления. На выходе из системы подготовки обеспечиваются следующие параметры потока водного аэрозоля: Г = -30...20 °С; б = 0...0,01 кг/с; с! = 5...20 г/кг с.в.; диаметр аэрозоля г/50=1,2 мкм, стд=1,65. Рабочий участок изготовлен из элемента оребренного пакета компактного теплообменника с габаритами 0,086x0,24 м и представляет собой систему параллельных прямолинейных гладких каналов прямоугольного сечения 2x4 мм (рис. 1) с эквивалентным диаметром с1жв = 2,67 мм. Сверху и снизу пакета установлены электрические

нагреватели из стальной фольги толщиной 0,1 мм, обеспечивающие закон теплообмена q = const. Для измерения температур стенки по длине канала в восьми сечениях установлены медь-константановые термопары. Температура воздуха на входе в канал измерялась шестиспайной термопарой, перепад температуры в канале - с помощью 12-ти спайной дифференциальной термопары. Для регистрации напряжения на термопарах использовался цифровой вольтметр Щ1516. Влажность воздуха фиксировалась с помощью гигрометра Волна-М. Погрешность в определении критериев коэффициентов теплоотдачи при выбранной схеме измерения не превышала 10 %.

Ч ' — i V 2 — о V

ЧЧЧЧЧЧУ^ ^ччччч чЧчччччч s чЧЧЧЧЧЧЧЧЧ

чЧЧЧЧЧЧ^ЧЧУЧЧЧЧЧЧ\_\\ЧЧЧ ч ^ЧЧхЧЧчЧЧ

87\L

Рис 1 Поперечное сечение, геометрические характеристики рабочего канала 1 - стенка, 2 - оребрение, 3 - сечение расположения термопар. Все размеры даны в миллиметрах

Исследование осредненной теплоотдачи. Первоначально проведено исследование теплоотдачи к однофазному потоку, позволившее заключить о достоверности экспериментальных данных, а также - получить базовые данные для сравнения. Результаты обобщения экспериментальных данных в переходной (Яе = 800...3000) и турбулентной (Яе = 4000...10000) областях качественно и количественно хорошо согласуются с известными данными для однофазного потока, полученными Кейсом В.М. и Лондоном А.Л. для однотипной поверхности. В частности, в турбулентной области они описываются уравнением № = 0,016 11е0'8. Далее проведено обобщение осредненных данных по теплоотдаче к двухфазному потоку водного аэрозоля. Обработка опытных данных производилась по конвективной составляющей и суммарному количеству тепла, подведенных к двухфазному потоку. В соответствии с этим определялись осреднен-ные коэффициенты теплоотдачи по следующим формулам:

- -ОСР('2 -Ч ) & 0Ср(1"2-г() + 0{4-^2Уг

ак= 4Г-?»); Ж^) (1)

где: ", ¿2 " - входная и выходная температура, = 0,5(/("+ (2") - средняя температура воздуха в канале, F - суммарная поверхность теплоотдачи канала (включая оребрения), - средневзвешенная температура стенки канала. Обобщенные данные в координатах =ХЯе) представлены на рис. 2, а. При этом наблюдается увеличение критерия Ыи^ на величину до 100 % от значений, полученных для сухого воздуха. Анализ показал, что расслоение данных зависит от количества испарившейся влаги. Для учета двухфазности потока в работе предложено использовать при обобщении дополнительный критерий .1а*, являющийся модификацией известных критериев Кутателадзе К и Якоба За:

:1 -а

.11 Як

(2)

-Р\ 2 ~г\1

В использованном критерии ,1а* применено обезразмеривание скрытой теплоты фазового перехода q] (расходуемой на процесс испарения капель в потоке) к явной теплоте (расходуемой на нагрев газовой фазы). Обработка по методу наименьших квадратов экспериментальной выборки в турбулентной области позволила получить уравнение Ыи =ДЯе, Та*) в виде:

№£= 0,016 Ле^О+Ь*)

(3)

3 2

10' 8

4 6 8 103 2 4 6 8 10* 4 6 8 10э 2 4 6 8 10*

а б

Рис 2 Обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче к двухфазному потоку (а) с использованием критерия м* (б). 1 - 1,0 > 0,75; 2 - 0,75...0,5; 3 - 0,5 .0,25; 4 - 0,25...0,1; 5 — 0,1—0,01; 6- Л* = 0

При этом коэффициенты в корреляции (3) совпали с данными, полученными для сухого воздуха. При построении обобщенного графика (рис. 2, б) в координатах Ыих/(1+1а*) =у(Яе) опытные точки сгруппировались в пределах погрешности измерений около линии, полученной для сухого воздуха.

Исследование локальной теплоотдачи. Типичная зависимость степени интенсификации теплоотдачи на начальном участке представлена на рис. 3 в виде адх/о,.о(5)=Л*, /0, <?ст) у=сопя, где ао(5)-коэффициент теплоотдачи в сечении стабилизированного теплообмена для сухого воздуха. Увеличение локального коэффициента теплоотдачи на начальном участке составляет 20...50 % на сухом воздухе и достигает 200...300 % на двухфазном теплоносителе. При наличии водного аэрозоля на участке стабилизированного теплообмена наблюдается интенсификация теплоотдачи до 50... 100 % от случая сухого воздуха.

На рис. 4 представлены результаты сравнения степени интенсификации теплоотдачи для трех базовых сечений: № 1 - 1x1(1., = 1,5; № 2 - 1г!<1, = 7,12 для начального участка; № 5 - /5/<^э = 34,5 — для стабилизированного участка. Обезразмеривание коэффициентов теплоотдачи а^ц^Щт)= ЛЮ выполнено по отношению к коэффициентам теплоотдачи для этих же сечений, полученным на сухом воздухе. В качестве экспериментальных точек выбраны режимы с присутствием аэрозоля по всей длине канала, полученные при фиксированной

начальной температуре ¿о = О °С, постоянной плотности теплового потока qст = 0,7 кВт/м2. В серии варьировалась скорость течения теплоносителя V = 7 ... 50 м/с, а температура стенки по всей длине канала оставалась ниже точки росы и изменялась в небольшом диапазоне значений t„= 2 ... 8 °С. При этом установлено, что с ростом скорости течения теплоносителя V наблюдается рост интенсификации теплоотдачи в сечениях № 1, 2 и ее падение для сечения № 5. Последнее связано с сокращением длины начального участка и «сепарацией» аэрозоля из пограничного слоя на участке стабилизированного теплообмена.

Рис 3 Интенсификация теплоотдачи на начальном В дальнейшем выполнен

участке канала: 1(№ 117)-сухой воздух, П (№ 1,5, анализ влияния на степень 6, 70, 80) - полное испарение, III (J& 146) - частич- интенсификации теплоотдачи ное испарение аэрозоля наиболее значимых режимных

параметров. В результате установлено, что интенсификация теплоотдачи в основном связана с количеством аэрозоля, проникающего в пограничный слой, а также с интенсивностью процесса испарения, зависящего от температуры окружающей каплю воздушной среды. В заключение главы приводятся выводы, вытекающие из полученных экспериментальных результатов, и сформулированы базовые положения, послужившие основой для разработки физической модели тепломассопереноса при теплоотдаче к многофазному потоку водного аэрозоля.

Третья глава содержит описание разработанной инженерной дифференциальной методики расчета процесса теплопередачи в перекрестноточном теплообменнике с двухфазными теплоносителями, учитывающей неоднородность по длине каналов процессов теплоотдачи и тепломассообмена. Обосновывается целесообразность и достоверность применения двухслойной равновесной гомогенной модели тепломассообмена к данному процессу, учитывающей интенсификацию теплоотдачи в горячем и холодном трактах за счет фазовых превращений влажного воздуха в пограничном слое. Выполненные оценки и анализ особенностей тепломассообмена и расчет траекторий движения аэрозоль-

V = 23 м/с, Re = 4600

-•- 117 12,2 1,266 20,4 0 -»-146-0,2 0,535 2,6 6,642

—*—1-14,3 5,259 13,5 5,711 -»-5-104,191 12 5,959

-»-6 -9,5 4,115 9,5 5,879 —«-7 0 1,524 9,8 4,568 — 801,14374,411

ных частиц показали, что границы применимости гомогенной модели ограничены диаметром аэрозоля 10... 15 мкм.

2,0

1,6

1,2

а^/а,, 1 - • 2 ■ + 3 - о 4 - О 1

у. Л к \ > У

^'Лч У

"а р Р в = П ° П _О . П. - о и О " ■ь—о -а-п-

0,5 0,4 0,3 02

\ \ V /

V Л

*г> N V» __ /

Г*— - —

"•^н—о—

\ у»

/„р. "

с №5 0,08

0,06

0,04

0,02 д.? | № I

К м/с

10 20 6, 30 40 50

Рис 4 Сравнение степени интенсификации теплоотдачи по длине канала: а - интенсификация теплоотдачи, б - вклад скрытой теплоты испарения аэрозоля, 1 - сечение № 1, /¡Мэ =1,5, 2 - сечение № 2,= 7,12, 3 - сечение № 5,= 34,5; 4 -тарировка сухого воздуха

Модель расчета процесса теплопередачи. Система уравнений описывает процессы теплоотдачи в оребренных теплообменных каналах: в горячем тракте - с учётом процесса капельной конденсации из влажного воздуха, в холодном тракте - с учётом процесса испарения в двухфазной системе «воздух -водный аэрозоль». В основе методики расчета использована система уравнений теплопередачи для элементарного участка теплообмена (рис 5), имеющая в предположении Ье ~ 1 следующий вид:

Р\

Эи

9и

хХ дхх у1 дУ1

ду1

ср\ <Ь>\

(4)

Р1\

д'2

ду2

Л д12

ср2 дУ2

(5)

д Ч аг,4 д

ду1 V Эк, ду2

Система уравнений дополнена необходимыми граничными условиями, в частности для каждого расчетного участка выполнялось условие

(6)

Тц'\,= Тц^, (7)

где: индекс 1 относится к горячему, а 2 - к холодному теплоносителям.

Особенность, приводящая уравнения к очень простому виду, состоит в том, что все тепломассообменные процессы в теплоносителях включены в параметр энтальпии г" и входят поэтому под знак производной. Это означает, что на каждом элементарном участке помимо указанной системы уравнений теплопередачи необходимо решить систему уравнений, описывающую тепломассообмен в теплоносителях (8)—(13).

\ \

ч 1

О!

Рис 5 Двухмерная модель для расчета локальной теплопередачи: а - расчетный элемент, б - расчетная схема; к\ - оребренный пакет для горячего теплоносителя; /¡2 - оребренный пакет для холодного теплоносителя; Дд^Дгг - расчетный теплопередающий участок; I -первый расчётный участок, II - последний расчетный участок

Для расчёта локальных коэффициентов теплоотдачи использовано критериальное уравнение № = 0,016-11е0'8-А£, учитывающее изменения теплоотдачи на начальном участке путем введения поправки А1 = 1,38(х/<1)"0'12. Поправка оценивает увеличение коэффициента теплоотдачи на участке тепловой стабилизации (х/с!<50) и справедлива для турбулентных режимов течения. В модели приняты допущения об отсутствии: потерь в окружающую среду, теплопроводности стенок, неоднородности эпюр скоростей на входе в теплообменник. Увеличение (уменьшение) скорости газовой фазы за счет парообразования (конденсации) не учитывалось вследствие малости концентрации аэрозоля.

Решение системы осуществлялось численным методом с помощью консервативной конечно-разностной схемы на сетке 40x40 узлов. Расчет теплопередачи при этом выполнялся последовательно для каждой элементарной площадки Ах\Ах2 (рис. 5) до получения с заданной точностью в 0,01 °С значений температур стенки, холодного и горячего теплоносителя. Результатом рас-

четов являются двухмерные поля температур горячего, холодного теплоносителей и температуры разделительной стенки.

Уравнение энергии и теплоемкости влажного воздуха. Для описания тепломассообмена влажного воздуха в предположении Ье->1 используется уравнение энергии относительно энтальпии многофазной среды:

¿Я Я дч

рс0х1_ + рс0у1- = 1- г (8)

_/=" . _Р]_

где: ' ~ ^ т]1] — энтальпия смеси «газ-капли»; т] ~ п — массовая концен-J=i Р

трация/-ой компоненты. Для водо-воздушной смеси можно будет записать:

(¡1=г-с1тт1 +Г[ -Лт^ + £ т^С^ . ¿т-1 ¿т* 4

или I с!т 1 л Д 7 (10)

где индексы соответствуют: 1 - воздух, 2 - пар, 3 - капли, 4 - ледяные частицы. Обозначая выражение в скобках как Срф, имеем*

Л = Срф с!Т или г = I Срф с!Т (11)

Скрытая теплота фазовых переходов при испарении и плавлении внесены в новую переменную - эффективную теплоемкость Ср$:

, ¿т? ¿тл 4 г—-+п—-+ У т,-С„;

^ I <Я ' ¡¡Т Д 1 Р]

(12)

В работе получена система трансцендентных уравнений для описания функции Срф в интересующем диапазоне температур, в том числе и для случая отрицательных температур. В расчетах полагалось, что двухфазная система находится в локальном термодинамическом равновесии, то есть в каждой точке рассматриваемого сечения концентрация пара находится на линии насыщения при данной температуре. Выражение для энтальпии влажного воздуха записывается как:

(13)

где: Гр, /р - равновесная температура, соответствующая относительной влажности 100 %; Срф - теплоемкость в процессе с фазовым переходом.

На рис. 6 представлены расчетные линии кривых для эффективной теплоемкости при различных давлениях, концентрациях жидкой фазы при вариации температуры. Далее выполнено решение полученного уравнения энергии численным методом для исследования особенностей поведения многофазного потока водного аэрозоля в области отрицательных температур в диапазоне параметров: г — -60...60 °С, <1 ~ 0...35 г/кг с.в. (рис. 7). При этом установлено существенное отличие в поведении равновесной температуры аэрозоля при его нагреве в области отрицательных температур. В диапазоне температур = -40...0°С она расположена ниже равновесной температуры для крупнокапельной

влаги, причем при О °С отсутствует горизонтальная площадка, связанная с кристаллизацией жидкости. Достоверность результатов проверена специальной серией экспериментов.

Рис. 6 Значение эффективной теплоемкости в области околонулевых температур

Рис 7 Особенности равновесной температуры влажного воздуха с взвешенным водным аэрозолем в области отрицательных температур

Распределение температур в двухфазном пограничном слое. На основании экспериментально установленных закономерностей предложена модель тепломассопереноса в двухфазном дисперсном пограничном слое. Модель предполагает отсутствие крупномасштабных поперечных перемещений аэрозольных частиц в пределах пограничного слоя. В результате испарение частиц определяется разностью парциальных давлений пара около поверхности раздела фаз в соответствующей точке поперечного сечения пограничного слоя. При

этом предполагается, что распределение плотности теплового потока в пределах пограничного слоя остается неизменным, соответствует распределению для однофазного пограничного слоя и определяется только режимом течения.

Решение уравнений (8...13) в пределах толщины пограничного слоя позволило рассчитать эпюры температур поперек пограничного слоя двухфазного теплоносителя при следующих условиях: f0 = -15...15 °С, d = 0...30 г/кг с.в , о; = const (рис. 8). При этом установлено, что в случае ограниченного количества водного аэрозоля в определенном сечении пограничного слоя происходит «высыхание» двухфазного потока. В сторону ядра потока от этого сечения наблюдается снижение интенсивности роста температуры в сравнении с однофазным

потоком. В прилегающих к стенке сечениях поведение температуры повторяет эпюру температуры для однофазного потока При избыточном количестве влаги, когда аэрозоль присутствует во всех сечениях пограничного слоя, наблюдается снижение интенсивности роста температуры во всех сечениях пограничного слоя. Влияние начальной температуры на внешней границе пограничного слоя t0 выражается в большем «сжатии» разности температуры в пределах двухфазного пограничного слоя при более высоких значениях Ц, Другими словами, при одинаковом режиме течения и количестве подведенного тепла происходит уменьшение перепада температур в двухфазном пограничном слое в сравнении с однофазным.

Оценка достоверности модели расчета. Первоначально для этого выполнено численное решение задачи о теплоотдаче пластины при граничных условиях Ipoda, соответствующим экспериментальным данным японских авторов Хишиды К., Маеды М., Икай С. При этом получено качественное и количественное согласие с экспериментами.

Далее было выполнено численное моделирование теплоотдачи при граничных условиях IIрода для канала с геометрическими размерами и граничны-

Рис 8 Распределение температуры в двухфазном турбулентном пограничном слое: а - влияние концентрации аэрозоля; б - влияние температуры ядра потока, I - однофазный поток, П - двухфазный поток

ми условиями, соответствующими описанному выше рабочему участку экспериментальной установки. Достоверность математической модели проверена путем сравнения экспериментальных и расчетных значений температуры стенки и потока водного аэрозоля для наиболее характерных режимов. Расчет выполнялся по четырем модификациям модели: модель № 1 - начальный участок и тепломассообмен в пограничном слое не учитывались, испарение аэрозоля рассчитывалось в ядре потока; модель № 2 - отличается от первой учетом влияния начального участка; модель № 3 - отличается от модели № 2 учетом тепломассообмена при испарении аэрозоля в пределах пограничного слоя, причем закладывался «идеальный» закон распределения частиц аэрозоля поперек пограничного слоя по закону ту = const; модель № 4 — отличается от модели № 3 заменой распределения частиц на «реальный» -ту = var =f(y), причем последний задавался в виде степенной функции, соответствующей турбулентному режиму течения. Сопоставление экспериментов с численными данными позволяет заключить о наибольшей степени согласия с моделью № 4.

Достоверность модели при граничных условиях III рода проверена путем моделирования теплообменника, испытанного Дьяченко Ю.В. в НГТУ на двухфазном теплоносителе [27]. Приведены результаты сравнения расчетных и экспериментальных данных (рис. 9). Получено хорошее качественное и удовлетворительное количественное совпадение. Последнее объясняется принятыми допущениями, а также осреднением в экспериментах неоднородностей теплопередачи и тепломассообмена, отсутствием локальных данных о температуре теплообменной поверхности. Необходимо отметить, что при расчете по балансовой методике (не учитывающей тепломассообмен в пограничном слое), погрешность достигала 100 % и не обеспечивала качественного совпадения.

0,4 0,35 0,3 0,25

Рис 9. Обобщение экспериментальных данных в конденсаторе- а - без учета тепломассообмена, б - с учетом тепломассообмена: 1 - сухой воздух (эксперимент); 2 - влажный воздух (эксперимент); 3 - сухой воздух (расчет по Кейс В.М.); 4 - влажный воздух (расчет по модели 4-13)

Четвертая глава содержит описание разработанного метода защиты те-плопередающей поверхности от обмерзания и термических напряжений, основанного на переменном отношении термических сопротивлений, и методики оценки его эффективности, а также результаты исследования влияния конструктивных и режимных параметров компактного теплообменника на получение заданных свойств КПРТ для любых эксплуатационных ограничений.

Метод защиты теплопередающей поверхности. Суммарное термическое сопротивление процесса теплопередачи для оребренной поверхности описывается выражением

к = (14)

где Ль Л2 - термические сопротивления процессов теплоотдачи, Я3 - термическое сопротивление теплопроводности стенки. Для задачи защиты теплопередающей поверхности от эксплуатационных ограничений более удобным обобщенным критерием является отношение термических сопротивлений холодного и горячего тракта ЛЛ:

«2^2 • ( ^

Если Ль Я2 - абсолютные значения сопротивлений процесса теплоотдачи (величина, обратная коэффициенту теплоотдачи), то ЛК - относительная величина, т.е. доля холодного сопротивления по сравнению с горячим. Отношение термических сопротивлений оказывает определяющее воздействие на температуру теплопередающей поверхности. В обычных интегральных методиках расчета и проектирования КПРТ значения температуры теплообменной поверхности полностью исключены из анализа данных. Как правило, такие методики расчета реализуют один из частных случаев отношения термических сопротивлений, когда ЛЛ = 1, т.е. сопротивления равны: при этом получается КПД, близкий к максимальному. Однако на практике при решении задач об эксплуатационной надежности именно температура теплопередающей поверхности имеет определяющее значение.

Классификация задач. В результате анализа эксплуатационных особенностей работы КПРТ предложены следующие постановки задач.

Случай защиты горячего тракта Ш < 1. При работе КПРТ на высоких температурах (первичный теплообменник СКВ) конструкционный материал имеет короткий срок ресурса работы. Возникает проблема защиты оребренной поверхности горячего тракта от термических напряжений и высоких температур. В этом случае термическое сопротивление с горячей стороны должно быть больше, чем с холодной: тогда температура теплообменной поверхности будет существенно ниже и ближе к холодному теплоносителю.

Случай защиты холодного тракта Ш > 1. При работе КПРТ на низких отрицательных температурах (теплообменник-конденсатор СКВ) наблюдается обмерзание теплообменной поверхности, препятствующее нормальной работе теплообменника. В связи с этим возникает проблема защиты оребренной поверхности холодного тракта от обледенения при отрицательных температур. В этом случае термическое сопротивление с холодной стороны должно быть больше, чем с горячей: тогда температура теплообменной поверхности будет существенно выше и ближе к горячему теплоносителю.

Случаи оптимизации тепломассообмена. При работе КПРТ на влажном воздухе процессы теплоотдачи в нем существенно усложняются за счет проте-

кания фазовых переходов. Скорость фазовых превращений при этом в наибольшей степени зависит от температуры теплообменной поверхности. Возникает проблема оптимизации тепломассообменных процессов в горячем (холодном) тракте. Этот случай эквивалентен резкому увеличению термической проводимости со стороны горячего (холодного) теплоносителя, когда температура теплообменной поверхности будет существенно выше и ближе к горячему теплоносителю (либо к холодному теплоносителю).

Как в случае задач о защите теплопередающей поверхности, так и в случае задач об оптимизации тепломассообменных процессов на первое место выходит проблема получения заданных значений температур теплообменной поверхности Таким образом, если научиться задавать через конструктивные параметры теплообменника величину ИЯ, то станет возможным «управление» температурой теплопередающей поверхности. Получая желаемое её значение, можно в итоге решить любую из четырех поставленных задач.

Оптимизационные факторы. На практике для анализа вместо (15) более удобно использовать следующее выражение:

Л, Яе2?>2 Яе2 9г Ке (16)

где Яв), - исходные значения режимов течения теплоносителей; фь ф2 -коэффициенты оребрения теплообменной поверхности.

Выражение (16) отличается от уравнения (15) на некоторую константу, однако в нем отсутствуют значения коэффициентов теплоотдачи и площадей теплообмена, которые обычно становятся известными в конце проектировочного расчета теплообменника. Изменяя входящие в них числа Явь Яе2 и фь ф2, можно получить любой требуемый вариант КК. Режимный фактор К\{с= Яе[/Яе2 описывает соотношение режимов течения теплоносителей (ламинарный - турбулентный), в конечном виде определяет эффективность работы оребренной поверхности. Геометрический фактор Л,(,=ф|/ф2 описывает соотношение площадей оребрений горячего и холодного тракта, а в конечном виде характеризует геометрические параметры оребрений.

Методика оценки эффективности. Для оценки эффективности методов защиты теплопередающей поверхности предложен комплексный подход, состоящий в оценке изменений характеристик по трем самостоятельным направлениям: - технологической эффективности; - тепловой эффективности; -эксплуатационной эффективности. При этом для каждой подзадачи были выявлены и предложены конкретные физико-технические параметры, которые дают количественную оценку степени технологической, тепловой или эксплуатационной эффективности. Одновременно они служат и оптимизируемой функцией (критерием) для поиска наиболее выгодных технических решений. В дальнейшем для каждого физико-технического параметра были разработаны методика расчета и компьютерный алгоритм поиска и выбора оптимального значения оптимизируемой функции (критерия) и изучено влияние на них режимного Ляе, геометрического факторов и суммарного значения отношения

термических сопротивлений Ш. Наибольшая ценность методики состоит в оценке технологической, тепловой и эксплуатационной эффективности применяемых оребренных поверхностей, т.к. обычно этот вопрос не рассматривается.

Исследование эксплуатационной эффективности. Для количественной оценки эксплуатационной эффективности предложены следующие параметры: средняя температура теплопередающей поверхности ТБТ; перепад температуры на поверхности БТБТ, эквивалентное напряжение БЮЕКУ в конструкции теплообменника на рабочем режиме; площадь обмерзания РОВМ — доля теплообменной поверхности с отрицательной температурой. Этой информации достаточно для обобщенной проверки работоспособности КПРТ. Оптимальным теплообменником можно считать тот, у которого на рабочем режиме РОВМ = 0, либо эквивалентное напряжение заметно меньше допускаемого напряжение конструкционного материала БЮЕКУ « [а], либо температура поверхности соответствует требуемой интенсивности фазовых процессов.

В результате выполненных исследований удалось установить следующие общие закономерности. С позиции эксплуатационной эффективности режимный фактор влияет на место «расположения» средней температуры ореб-рения и оказывает самое существенное влияние на перепад температуры теплообменной поверхности. Следовательно, режимный фактор Лр.е является одним из важнейших регуляторов эксплуатационной надежности КПРТ. Геометрический фактор Я<? отвечает на один вопрос - с какой стороны теплообменника площадь теплообменной поверхности больше. Температура ОТБТ и зоны обмерзания РОВМ изменяются обратно пропорционально параметру и Лф в линейной степени, а Т8Т - прямо пропорционально. В случае совместного действия с помощью режимного и геометрического Ну факторов влияние усиливается и наблюдается более радикальное изменение эксплуатационных свойств КПРТ, чем при использовании какого-то одного фактора отдельно. Особое внимание было направленно на анализ влияния выделенных факторов на характерные оптимизационные задачи: защиты горячего Ш < 1 и холодного Ш > 1 трактов. В результате было установлено, что с помощью изменения отношения термических сопротивлений можно задавать любые требуемые эксплуатационные значения температуры теплопередающей поверхности.

Пятая глава содержит описание особенностей тепломассообмена влажного воздуха в теплообменнике-конденсаторе и вариантов его защиты, направленных на получение незамерзающей конструкции КПРТ при рабочих отрицательных температурах.

Назначение и особенности конденсатора. Используется в системе кондиционирования самолета Ту-204 при охлаждении сжатого воздуха (с целью конденсации и последующего удаления из него воды) за счет холодного воздуха с отрицательной температурой, выходящего из турбины (рис. 10). Основная эксплуатационная проблема - обмерзание части теплообменной поверхности, приводящая к перекрытию живого сечения каналов, следовательно, к росту сопротивления и падению расхода воздуха в СКВ. Приведены известные способы борьбы с обмерзанием: подмес горячего воздуха на вход конденсатора, подог-

Рис 10 Схема

рев входных обмерзаемых кромок с помощью противооблединительной системы (ПОС), создание обводного канала по холодному тракту. Общий недостаток всех способов - периодическое частичное обмерзание, т.к. его причины (отрицательные температуры поверхности) сохраняются.

В основе проблемы лежит специфическое распределение полей температур теплообмен-ной поверхности в КПРТ, когда значительная его часть имеет отрицательные значения. Наличие тепломассообмена в теплоносителях (испарения и конденсации) дополнительно нелинейным образом искажает распределение работы теплообменника- температуры теплопередающей конденсатора: 1 - компактный теплообменник, 2 - поверхности. В заключение сде-Чфбина турбохолодильника, 3 - компрессор тур- лад в 0 чт0 более бохолодильника, 4 - аэрозольный туман, 5 - вла-

гоотделитель вильным и надежным способом

решения проблемы обмерзания будет создание такой конструкции КПРТ, при которой температура теплооб-менной поверхности в наиболее опасных сечених станет положительной. Для решения такой проблемы необходимо решить две задачи: исследовать влияние тепломассообменных процессов в конденсаторе на поля температур теплооб-менной поверхности; разработать технические приемы для реализации задачи защиты холодного тракта ЯЯ > 1.

Особенности теплопередачи в КПРТ при работе на влажном воздухе. На первом этапе выполнено сравнение различных комбинаций моделируемых условий течения и теплообмена. Кроме того, это позволило выявить действия различных факторов на процесс теплопередачи. Расчеты выполнены по трём моделям: / модель — без учёта начального участка и для сухого воздуха; II модель - с учётом начального участка и также на сухом воздухе; III модель - с учётом начального участка и влажности теплоносителей. С целью удобства сравнения результатов расчёты проведены для одного и того же режима работы теплообменника: расход (7, = С2 = 0,23 кг/с, 11ел = 5000, Яе^ = 2500; т, = = 3 %, ?г = 60 °С, гх = 0 °С. Влияние начального участка На основании полученных данных было установлено, что наличие начальных участков вносит существенные изменения в распределение температур, как теплоносителей, так и теплообменной поверхности. В частности, для горячего теплоносителя протяженность начального участка составила 22.5 % от полной длины канала, а для холодного теплоносителя достигала 50 % от полной длины канала. В итоге до 3/4 теплообменной поверхности КПРТ занимает развивающийся пограничный слой, и только 1/4 - стабилизированный участок теплообмена.

-0-0(1) -О- 0(2) -О- 0(3)

5(1)

-»-5(2) -о- 5(3) -4-10(1) -•-10(2) -<-10(3) -4-15(1) -О-15 (2) -«-15(3) -6-20(1) -»-20 (2) -0-20(3) -4-25(1) -9-25(2) -0-25 (3) -4-30(1) -0-30(2) -0-30(3) tí-35(1) -»-35 (2) -О-35(3) -4-40(1) -0-40(2) -0-40(3) -4-45 (1) -0-45 (2) -О-45 (3) -4-50(1) -♦-50 (2) -♦-50 (3)

Влияние фазовых превращений в теплоносителях. На втором этапе экспериментов исследовалось влияние тепломассообмена на теплопередачу в теплообменнике для двух характерных случаев: при наличии фазовых превращений только в холодном либо в горячем трактах. В обоих случаях наблюдается нелинейное снижение термического сопротивления в соответствующем тракте, что приводит к резкому перераспределению полей температур. Повышение эффективности теплопередачи в КПРТ фиксируется в виде роста степени охлаждения горячего теплоносителя (либо степени нагрева холодного теплоносителя) на 40 % по сравнению с однофазным случаем.

Совместное влияние тепломассообмена в теплоносителях Численное исследование тепломассообмена влажного воздуха в компактном теплообменнике выполнено по III модели для того же режима работы теплообменника: G\ = (?2 = 0,23 кг/с. В расчетах изменялись: начальные температуры теплоносителей h = -15 "С; О °С; 15 °С; h = h + 60 °С; концентрация влаги в теплоносителях di = g?2 = 0 ... 50 г/кг с.в.

В результате установлено, что совместный тепломассообмен в обоих трактах ещё больше усложняет процесс теплопередачи (рис. 11). Это в основном связано с положением «состояния насыщения» - «точек росы» в холодном и горячем теплоносителях. При этом можно выделить две характерные фазы:

1. Режим I - «доминирование» тепломассообмена в холодном теплоносителе, т < 0,015. Пока горячий теплоноситель остается «сухим» процесс теплопередачи определяется тепломассообменом со стороны холодного теп-

Рис 11. Влияние тепломассообмена в горячем и холодном теплоносителях на распределение температур в компактном теплообменнике: б = 0,23 кг/с, <1\ = <1г = 0; 5; 10; 15, 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50 г/кг с.в.; 1 - горячий теплоноситель, 2 - холодный теплоноситель, 3 - теплообменная поверхность

доносителя. В частности, наблюдается: рост степени охлаждения горячего теплоносителя; резкое «снижение» значений температуры поверхности; «снижение» степени нагрева холодного теплоносителя.

2. Режим II - «доминирование» тепломассообмена в горячем теплоносителе, m > 0,015. Холодный теплоноситель «насыщается» капельной влагой по всей длине, после чего процесс теплопередачи попадает под доминирующее «влияние» процессов со стороны горячего теплоносителя. В частности, наблюдается: рост степени нагрева холодного теплоносителя; резкое «повышение» значений температуры поверхности; «снижение» степени охлаждения горячего теплоносителя.

По мере роста температур теплоносителей возрастают границы изменения отношения термических сопротивлений, связанные с влиянием скрытой теплоты фазовых переходов - RR^. При температуре t2 = -15 °С - диапазон RR^ ~ 1,2 ... 0,8; при ¿2 = - 0 °С - RR§~ 1,5 ... 0,6; t2 = 15 °С2,0 ... 0,5.

Влияние на КПД теплообменника (рис. 12). В заключение выполнен анализ влияния массовой концентрации влаги и температур теплоносителей на КПД теплообменника. Термический КПД теплообменника оценивался в работе по двум формулам:

GxCpX{Txex-Т™х)

п П fTex Твх\ *

(17)

^mm^pl^x ~12 >

GmmCp2(Tr-Т?) ' (18)

Рис. 12 Влияние тепломассообмена на термическую эффективность теплообменника

где: индексы вх и вых относятся к входному и выходному сечениям; Gmm= G\, £о - КПД без учета скрытой теплоты фазового перехода, а ё* - с ее учетом. Согласно полученным данным установлено:

1) наличие тепломассообмена при всех случаях увеличивает КПД теплообменника е* (с учетом скрытой теплоты фазового перехода) по сравнению со случаем однофазных теплоносителей, в то время как КПД без учета скрытой теплоты фазового перехода £q на ряде режимов снижается;

2) учёт начального участка приводит к дополнительному повышению КПД теплообменника, как на однофазных, так и двухфазных режимах работы;

3) величина повышения КПД теплообменника зависит от массовой концентрации влаги, значений температур теплоносителей и составляет диапазон

£* с 50 до 150 %, что связано с интенсификацией процессов фазовых превращений во влажном воздухе.

В целом можно заключить, что расчет теплообменников без учета участков тепловой стабилизации и тепломассообмена практически не отражает реальной картины процессов теплопередачи в КПРТ при работе на влажном воздухе.

Способы защиты теп-лопередающей поверхности от обмерзания. В работе выполнен комплекс исследований по поиску технических приемов изменения конструкции КПРТ, направленный на реализацию задачи защиты холодного тракта RR > 1. Одноходовой конденсатор. В первой серии экспериментов отношение термических сопротивлений RR задавалось с помощью изменения компоновки теплообменной секции.

1,'С ) А RR=2 :

- 1 2 -

^---"

sV'^v-

0,75

0,25

Рис 13 Изменение полей температур в многоходовых теплообменниках: а — одноходовой, б — двухходовой, в - трехходовой, г - четырехходовой теплообменники; I -горячий теплоноситель, II - холодный теплоноситель, III - пластина

Основная идея состояла в изменении живых сечений (скоростей теплоносителей - режимного фактора при фиксированных оребрениях (геометрическом факторе Лф) и одинаковом объеме теплообменника. Установлено, что в случае ЛК = 1 достигается максимальный термический КПД теплообменника, но средняя температура теплообменной поверхности составляет -5 "С и 2/3 на-

ходится ниже О °С. В случае ЯЯ = 3 КПД теплообменника снижается на 10 %, однако средняя температура поверхности повышается до +7 °С и ниже 0 °С находится менее 1/5 поверхности. Многоходовой конденсатор. Во второй серии экспериментов отношение термических сопротивлений ЯЯ задавалось с помощью изменения числа ходов по горячему тракту по трем вариантам: двух-, трех- и четырехходовой теплообменники (рис. 13). Тем самым изменялся режимный фактор Ял и отношение термических сопротивлений в диапазоне ЯЯ = 1...4. В случае ЯЯ = 1 средняя температура теплообменной поверхности составляет 0 °С и 1/2 находится ниже 0 °С. Увеличение ЯЯ = 2...4 дает двойной положительный эффект. Во-первых, наблюдается общее повышение средней температуры поверхности в пределе до +10.. .15 "С. Во-вторых, наибольший рост температуры происходит в самой «холодной» части пластины - в пределе до +20.. .25 °С и она начинает работать в режиме «теплового ножа» ПОС.

Шестая глава содержит описание особенностей работы первичного теплообменника (ПТО) и вариантов защиты его теплопередающей поверхности, направленных на получение конструкции КПРТ с минимальными термическими напряжениями.

Назначение и особенности первичного теплообменника. Используется в системе кондиционирования самолета Ту-204 при охлаждении отбираемого от компрессора сжатого воздуха (с температурой 400...600 °С) с помощью забортного воздуха (с температурой -50...+50 °С). Основная эксплуатационная

проблема - возникающие в конструкции КПРТ термические напряжения. Они резко ограничивают ресурс работы теплообменника, т.к. нарушается герметичность КПРТ. Это заставляет через 600... 1000 полетов заменять ПТО на новый. Приведены известные способы борьбы с термическими напряжениями - использование для изготовления ПТО специальных жаропрочных конструкционных сталей (аналогичных лопаткам турбины двигателя) либо создание «обручей жесткости». Общий недостаток - высокая стоимость НТО и периодическое частичное нарушение герметичности, т.к. причины напряжений сохраняются.

Основы малоцикловой усталостной прочности ПТО. В основе проблемы лежит следующие причины. Во-первых, специфическое распределение полей температур теплообменной поверхности в КПРТ, когда перепад входных тем-

Рис 14 Схема разрушения конструкции первичного теплообменника. 1 - трещины по пластине, 2 - трещины по пакету; 3 - диагонали - линии главных напряжений; 4 — вход горячего теплоносителя; 5 — вход холодного теплоносителя; 6 — наиболее опасное сечение (Тшах, АТтах)

ператур теплоносителей в 400...600 °С формирует термические напряжения на уровне жаропрочных сталей [ст] = 600...1000 МПа. Во-вторых, явление малоцикловой усталостной прочности, обнаруженное на примере работы конструкционных элементов реактивных двигателей [Гусенков А.П. и др., 1989]. При работе материала в условиях циклического термического напряжения ускоряется старение жаропрочных сталей. В итоге при конечном количестве циклов «отжига и отпуска» материала допускаемое напряжение [о] в нём существенно снижается, и в случае достижении [а] значения эквивалентного термического напряжения наблюдается разрушение конструкции. Приведены примеры разрушения авиационных ПТО и схема расположения наиболее часто встречающихся мест усталостного разрушения (рис. 14).

Метод защиты первичного теплообменника и методика оценки его эффективности. Методика оценки термических напряжений и долговечности конструкции. Перепад температур на теплообменной поверхности приводит к возникновению термических напряжений, определяемых по формуле

""тер^яЯ-Л^, (19)

где а - коэффициент линейного расширения; Е - модуль упругости для стали;

'г> конструкция ТА) - перепад температуры теплообменной поверхности; Ь - длина деформирующейся части конструкции. Оценка эквивалентных температурных напряжений в работе проводится по III теории прочности:

[о-] ^ °"экВ = ^1-^3 ; гэкв = Сэкв /2, (20)

где <Т1, ст3 - главные напряжения, действующие на площадках, перпендикулярных друг другу ст1> а2 (для первичного теплообменника можно принять температурные напряжения, действующие вдоль диагоналей пластины).

сг, = аЕАТПл тах И, о-3 = аЕАТпл т!п / I, (21)

где: Ь - длина диагонали теплообменной пластины; АГПЛП1ах - максимальный перепад температуры по диагонали пластины; АТ„„ тш - минимальный перепад температуры по диагонали пластины.

Определение долговечности работы ПТО в первом приближении можно проводить путём графического наложения на кривую изменения допускаемого напряжения от числа циклов нагружения [ст] =/(ЛУ линии эквивалентных напряжении в конструкции теплообменника сэкв. Точка пересечения кривых позволяет получить приближённое значение ожидаемого количества циклов нагружения до наступления усталостного разрушения конструкции.

Метод защиты от термических напряжений в КПРТ. В результате численного исследования особенностей работы ПТО установлено, что в проектируемых по обычным методикам теплообменниках (на максимальный КПД или ЯЛ = 1) возникают эквивалентные напряжения о>ерм = 400 ... 600 МПа. Основной причиной такого явления служит резкий перепад температуры теплопере-дающей поверхности - до 200 °С по одной из диагонали КПРТ - Д?пл тах. Дополнительным отягчающим обстоятельством служат высокие температуры - до 250...300 °С в самом «горячем» углу теплообменной поверхности - Дак~

ные обстоятельства и формируют наиболее опасные сечения мест усталостного разрушения ПТО. Только уменьшением значения величин Дгпл тзх и íCTmax можно добиться резкого снижения термических напряжений в конструкции КПРТ и повысить ресурс работы ПТО. В работе проведен цикл исследований и выполнен анализ влияния выделенных факторов (геометрического Ry, режимного Rrc) для задачи защиты горячего RR < 1 тракта. В результате было установлено, что с помощью изменения отношения термических сопротивлений RR можно задавать эксплуатационные значения температуры теплопередающей поверхности, снижающие термические напряжения.

Способы защиты теплопередающей поверхности от термических напряжений. Одноходовой ПТО. В первой серии экспериментов варьирование отношения термических сопротивлений RR задавалось с помощью изменения скоростей теплоносителей (режимного фактора Rrc) и смены оребрения в холодном тракте (геометрического фактора R9). Результаты расчетов позволили установить, что эксплуатационные эквивалентные термические напряжений сэка зависят в основном от режимного фактора RRc, в то время как допускаемое напряжение конструкционного материала [0] в сечении с максимальной температурой теплообменной поверхности fcrmax определяется геометрическим фактором Rr Уменьшение RKs < 1 приводит к заметному снижению эквивалентных термических напряжений стэкв. Многоходовой ПТО Во второй серии экспериментов отношение термических сопротивлений RR задавалось с помощью изменения числа ходов по холодному тракту по трем вариантам: двух-, трех- и четырех-ходовой теплообменники (рис. 15). Тем самым изменялся режимный фактор Rrc и отношение термических сопротивлений в диапазоне RR = 0,25.. Л. Анализ полученных данных (рис. 16) позволяет сделать выводы о том, что увеличение количества ходов со стороны холодного теплоносителя: 1) уменьшает перепад температуры теплообменной поверхности Д?пл тах более чем в два раза с 150 до 60 °С; 2) снижает значение максимальной температуры теплообменной поверхности t„mtx с 350 до 230 °С; 3) резко уменьшает эквивалентные термические напряжения оэкв с 475 до 275 МПа.

'X г

21-

RR = 0,5

■70 ¿Z3U

i _2,

0,75 1,0 0 0,25 -0,5 0,75 1,0

500 400 300 200 100 О -100

,Х1 "J 2 3 г »0,33

«Ss»

0,25 0,5 0,75 1,0

£00 400 300 200 100 о -100

sf3 ,—f

-2 3

0,25 0,5 0,75 1,0

Рис 15. Влияние компоновки теплообменника на распределение температур теплообменной поверхности- а - одноходовой, б - двухходовой, в - трехходовой, г - четырехходовой теплообменники

ПТО с переменным отношением термических сопротивлений Данный способ защиты позволяет с помощью локального изменения геометрического фактора Лф задать любой закон распределения отношения термических сопротивлений ЯЯ по конструкции КПРТ (как ПТО, так и конденсатора). Это позволяет при одноходовой конструкции и фиксированном значении режимного фактора получить любой вариант распределения температур теплообмен-ной поверхности, требуемый из эксплуатационных условий.

Пример расчёта ПТО с переменным геометрическим фактором представлен на рис. 17. Анализ результатов показал, что уменьшение отношения Ш с 1 до 0,35 за счет геометрического фактора Я,? незначительно сказывается на уровне термических напряжений (рис. 16, вариант П-2). Внедрение переменного отношения термических сопротивлений по горячему тракту ЯЯГ = уаг в диапазоне ЯЯ = 0,2... 1,25 дает резкое сокращение перепада температур вдоль него и практически двукратное уменьшение напряжений (рис. 16, вариант И-З) Такой же эффект достигался в самом лучшем четырехходовом варианте многоходового теплообменника. Дополнительное внедрение переменного термического сопротивления по холодному тракту ЯЯХ = уаг позволяет убрать перепад температур вдоль него и практически еще в пять раз уменьшить напряжение (рис. 16, вариант П-4). Таким образом при совместном изменении ЯЯГ и ЯЯХ и расширении диапазона ЯЯ = 0,1...4,0 можно добиться десятикратного уменьшения термических напряжений в сравнении со случает ЯЯ = 1,0. Полученные результаты свидетельствуют о высокой эффективности данного способа защиты КПРТ, т.к. позволяют формировать уровни термических напряжений, значительно меньшие, чем при использовании режимного фактора в многоходовом варианте конструкции КПРТ.

Седьмая глава содержит описание особенностей работы воздушно-испарительных теплообменников (ВИТ) и результаты исследования механизмов интенсификации процессов тепломассообмена и теплопередачи в компактном теплообменнике при воздушно-испарительном охлаждении (ВИО).

Классификация ВИТ. В работе проведено обобщение особенностей теп-ломассообменных процессов в известных конструкциях ВИТ в зависимости от' температуры теплоносителя, способа образования капель, конструктивного

М 100

1-1 1-2 1-3 1-4 11-1 Н-2 И-З И-4 Варианты ПТО

' 1 - 1мах *

-2 - взлв ■

"3 - 01мах

Рис 16 Влияние компоновки теплообменника на температуры теплообменной поверхности 'тах и эквивалентное термическое напряжение азкв: I-многоходовой (1 - 4 - число ходов), II-одноходовой (1 - 4 - варианты оребрений согласно рис. 17)

исполнения. Выполнен анализ достоинств и недостатков ВИТ с позиции повышения эффективности их работы.

г Г = узг = VII

X кя- 1 X ; щ X йШр' X ,..0,1 ,,

кн1 = (Шгё

Г/

1 2 3 4 4,0 з:! 1,2

Рис. 17. Сводная схема температур ы од неходовом ПТО при различных типах ореирений и отношениях термических сопротивлений ЯП: I - ДЛ = I, 2 - ЯП -- 0,35; 3 - = Уаг, КК = 0,2..Л,25;4-КК: - vaг, Ж = var, ЛЯ40,1 ...4

Особенности конструкции и расчета воздухо-жидкоепшого КПРТ с форсуночным воздушно-испарительным охлаждением. В ряде случаев для решения задачи об отводе больших потоков тепла прибегают к двух контурной системе жидкостного охлаждения (рис. 18). Основная цель первого замкнутого контура / состоит в отводе теплового потока, выделяемого ответственным оборудованием. 11ель второго разомкнутого контура II состоит в сбросе теплового потока в окружающую среду. Главным элементом системы служит двухходовой компактный воздухо-жидкостный теплообменник с габаритами 500x320x200 мм, в котором осуществляется передача тепла от рабочей жидкости первого контура к забортному воздуху второго контура.

Описание методики расчёта. Задача решалась численным путем с помощью разработанного пакета программ по расчету теплопередачи в КПРТ (глава 3) в три этапа. На первом этапе рассчитывалось воздушно-испарительное охлаждение (ВИО) до фронта теплообменника в предположении адиабатического испарения капель. На втором этапе выполнялся расчёт первого хода двухходового теплообменника. На третьем этапе выполняли расчёт второго хода теплообменника. В результате определялись поля температур теплоносителей и теплообменной поверхности в каждом ходе КПРТ на сетке

10x10 узлов (рис. 19) Тепловая мощность, отводимая в системе охлаждения, определялась по уравнению теплового баланса для жидкостного тракта по ос-редненным выходным температурам теплоносителей согласно формуле:

е = СжСр*(Сх-Сх) . (22)

Исследование работы воз-духо-жидкостного теплообменника. Исследование работы выполнено в виде двух серий. На первом этапе выполнен расчёт отводимой в теплообменнике тепловой мощности при четырёх значениях температуры антифриза: 3; 17,5; 40 и 55 °С. Параметры забортного воздуха менялись во всём рабочем диапазоне как по расходу 0,5...3 юг/с, так и по температуре - 40...50 °С, влажность во всей серии принималась равной нулю (впрыск отсутствовал). При этом установлено, что расчетная мощность отводится на сухом воздухе только при температурах антифриза мене 20 °С и расходах продувочного воздуха более 1 ...1,5 кг/с. На втором этапе исследовано влияние количества впрыскиваемой жидкости в забортный воздух на отводимую в теплообменнике мощность. Дня расчётного режима выбраны фиксированные параметры по

Рис. 18 Двухконтурная система жидкостного охлаждения с форсуночным воздушно-испарительным теплообменником: I - замкнутый жидкостный контур охлаждения; II- разомкнутый контур воздушно-испарительного охлаждения; 1 -насос контура охлаждающей жидкости; 2 - подсистема теплообменников для отбора тепла от оборудования; 3 - компактный теплообменник; 4 -автономный воздухозаборник; 5 - форсунки; б -насос для воды; 7 - бак с водой; 8 - орошающий «факел» капельных струй, 9 - выхлопной патрубок

1<1=5 г/кг -

12--" 1 У/ _

/2У / / зо/

—1— 7

Рис 19 Влияние капельной влаги на температуру продувочного воздуха по тракту теплообменника при О, = 0,5 кг/с

антифризу - 55 °С. Параметры продувочного воздуха изменялись в диапазонах: расход 0,5 ...3 кг/с, температура 20...70 °С, влажность для каждого значения расхода и температуры задавалась в диапазоне 0 ... 40 г/кг с.в. с шагом 5 г/кг с.в.

Анализ результатов показывает, что впрыск капельной влаги резко поднимает эффективность работы теплообменника. Во-первых, даже при температурах продувочного воздуха выше 55 °С (начальной температуре антифриза) наблюдается его охлаждение. Во-вторых, по сравнению с сухим воздухом от-

■т.

водимая мощность увеличивается на 300...500 %. Механизм повышения эффективности работы теплообменника наиболее наглядно прослеживается по распределению температуры продувочного воздуха в теплообменном тракте (рис. 19). Повышение эффективности основывается на двух эффектах, вызванных фазовыми переходами при испарении воды: во-первых, за счёт первичного снижения начальной температуры продувочного воздуха; во-вторых, за счёт вторичного резкого снижения температуры продувочного воздуха в теплооб-менных каналах. Оба эффекта приводят к повышению температурного напора между теплоносителями, что при прочих равных условиях и повышает эффективность процесса теплопередачи в теплообменнике.

Исследование эффективности воздушно-испарительного охлаждения. Для выяснения факторов, оказывающих влияние на эффективность воздушно-испарительного охлаждения (ВИО), далее выполнен анализ вклада в нее теплоты фазового перехода. При этом наиболее целесообразно перейти к безразмерному соотношению, представленному на рис. 20.

£?исг/(2'УУ- (£?сум —' бконв )/&ум, (23)

где 0сум - предельная максимальная мощность, отводимая в ВИТ.

В результате анализа установлено. На сухом воздухе испарение отсутствует и значение QИcJQcyм ~ 0- Увеличение капельной влаги <4ал приводит к росту доли теплоты фазового перехода в суммарной охлаждающей

г - , 15 способности теплооб-

иО.О - ...................; " ' ,

Зп/1........ ............•.......I----го менника с достижением некоторого состояния «насыщения» бисп/бсум = 0,65...0,8. Вклад воздушно-испарительного охлаждения зависит от двух факторов. Во-первых, от начальной температуры теплоносителя <(>: при её увеличении наблюдается нелинейное «ускоренное» падение £?исп/£>сум при равных количествах капельной влаги в продувочном воздухе. Во-вторых, от расхода воздуха Ов: при его увеличении, наоборот, происходит нелинейный «замедленный» рост ()Л^(2сум при фиксированных значениях <1шп и (0. Последнее обстоятельство связано с тем, что рост С?в «ослабляет» эффективность ВИО за счёт уменьшения градиента температур в теплоносителе, который, собственно, и является источником энергии для ВИО.

Сравнение суммарной охлаждающей способности ВИТ с конвективной составляющей представлено в виде безразмерного соотношения (24) на рис. 21:

0,9 0,8 0,7 5 0,6 ? 0,5 : о,4 »0,3 0,2 а1 о

-о - 5 10 15 -20 25 30 35 -40

^ <9

1,0

<9 <8>

а б

Рис 20 Вклад воздушно-испарительного охлаждения в суммарную мощность теплообменника- а - б, =3 кг/с; 6-2 кг/с; в - 1 кг/с; г - 0,5 кг/с; ¿^п - содержание капельной влаги на входе теплообменника: 1-0 г/кг с.в.; 2 - 5; 3 - 10; 4 - 15; 5 -20; I?- 25, 7- 30; 5- 35, Р-40

бсум/£?конв (бисп +бконвУе конв •

(24)

Рис 21 Сравнение суммарной эффективности воздушно-испарительного охлаждения с конвективным теплообменом в теплообменнике: а- С, =3 кг/с; 6-2 кг/с; в - 1 кг/с, г -0,5 кг/с; <4ап - содержание капельной влаги на входе теплообменника- 1-0 г/кг с в.; 2 - 5; 3 -10; 4- 15; 5-20, 6-25; 7-30; 3-35; 9-40

Выражение (24) позволяет оценить эффективность применения двухфазного теплоносителя (совместного эффекта конвективного и воздушно-испарительного охлаждения) по сравнению с однофазным При этом установлены следующие характерные зоны работы ВИТ. Зона I - однофазная (с!кт = 0): фактически это наихудший режим работы теплообменника, так как при ¿о > 55 °С охлаждение антифриза прекращается и производится его разогрев. Зона II -начального охлаждения. Несмотря на незначительную массу впрыскиваемой влаги (менее 2 % массы воздуха), достигается полуторакратное повышение охлаждающей способности теплообменника за счёт снижения начальной температуры воздуха. Зона III — двухфазная. «Внедрение» ВИО в каналы теплообменника позволяет повысить эффективность охлаждения в 1,5...3,5 раза. Зона IV- насыщения. «Предельная» эффективность ВИО в исследованном диапазоне параметров достигает значений 300...500 % от Qкom, т.е. создаёт условия для трех-, пятикратного увеличения отводимой мощности при неизменных габаритах теплообменника. Другим полезным эффектом является то, что наибольшая эффективность охлаждения реализуется именно на тех режимах, при которых однофазный теплоноситель вообще неэффективен: 1) в случае *0 > 55 °С, когда вместо охлаждения производится нагрев рабочей жидкости; 2) в случае вв < 1 кг/с, когда однофазный теплоноситель не обеспечивает отбора расчётной тепловой мощности 2расч = 30 кВт.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в работе.

1. Экспериментально выявлены новые закономерности и механизмы интенсификации теплоотдачи в каналах пластинчато-ребристой поверхности к влажному воздуху, содержащему взвешенный водный аэрозоль (с1= 1...5 мкм) при положительных и отрицательных температурах. Установлено, что наличие водного аэрозоля при небольших массовых концентрациях {т = 1...3 %) не сказывается на конвективной теплоотдаче от стенок каналов, однако приводит к существенной интенсификации суммарного процесса теплоотдачи (в два и более раз по осредненной теплоотдаче и в три и более раз на начальном участке), что связано с процессами фазового перехода в пограничном слое. Предложено критериальное уравнение, учитывающее интенсификацию теплоотдачи с помощью комплекса из отношения скрытой теплоты фазового перехода к конвективной составляющей и позволяющее рассчитывать теплоотдачу к влажному воздуху по известным данным для сухого воздуха.

2. Обоснован, развит и проверен гомогенный равновесный двухслойный метод расчета процесса локальной теплопередачи применительно к влажному воздуху в перекрестноточном теплообменнике, учитывающий интенсификацию тепло- и массообмена в горячем и холодном трактах с помощью эффективной теплоемкости, описывающей фазовые превращения в пограничном слое по длине каналов. Выявлены границы применимости гомогенного подхода и проведена проверка достоверности методики при граничных условиях 1-го, 11-го и Ш-го рода. Установлено, что наибольший вклад в интенсификацию теплоотдачи вносит скрытая теплота фазовых переходов - от 50 до 300 %, в то время как вклад теплоотдачи на начальном участке не превышает 50 % от теплоотдачи для участка стабилизированного теплообмена.

3. Выявлены и исследованы механизмы влияния фазовых переходов при испарении и конденсации на интенсификацию процесса теплопередачи в теплообменнике-конденсаторе в области положительных и отрицательных температур влажного воздуха. Показано, что значительное увеличение эффективности теплопередачи в теплообменнике-конденсаторе на 200...300 % при небольших массовых концентрациях влаги (т = 1...3 %) связано с резким нелинейным увеличением перепада температур между теплоносителями, возникающим за счет уменьшения термических сопротивлений в горячем и холодном трактах. Установлено, что процесс испарения снижает термическое сопротивление в холодном тракте, процесс конденсации - в горячем тракте; в случае совместного протекания процессов испарения и конденсации наблюдается явление смены доминирования испарения и конденсации, точка перехода которого зависит от уровня температур теплоносителей.

казано, что эффективность охлаждения нелинейно возрастает с ростом температуры влажного воздуха и связана с ростом вклада скрытой теплоты фазового перехода при испарении капель в процессе теплоотдачи. В частности, при температурах менее 30 °С вклад фазового перехода интенсифицирует теплопередачу на 100...200 %, в то время как при температурах более 40 °С уже достигает значений 300.. .500 %.

5. Обоснованы, разработаны и проверены метод защиты теплопередаю-щей поверхности компактного теплообменника на эксплуатационных режимных параметрах и методика оценки его эффективности. Предложено решение задачи защиты теплопередающей поверхности в виде создания конструкции компактного теплообменника с «управляемым» отношением термических сопротивлений и получением требуемых распределений полей температур теплопередающей поверхности. При этом эффективность защиты оценивается путем сравнения расчетных распределений температур теплообменной поверхности с требуемыми значениями из эксплуатационных особенностей или из дополнительных ограничений (обмерзание, термические напряжения). Выполнен комплекс исследований и установлены основные закономерности взаимосвязи режимных, конструктивных факторов и отношения термических сопротивлений компактного теплообменника, а также их влияние на параметры эффективности защиты теплопередающей поверхности.

6. Установлены, предложены и обоснованы конкретные варианты реализации одноходовых и многоходовых компактных теплообменников-кондесаторов, предотвращающие обмерзание теплопередающей поверхности при отрицательных эксплуатационных температурах воздуха. Установлено, что обмерзание теплопередающей поверхности вызвано ее отрицательными температурами. При этом применяемые варианты защиты: подмешивание горячего воздуха или обогревающие трубки проблемы обмерзания решают локально или временно. Показано, что в случае увеличения отношения термических сопротивлений на 100...400 % за счет режимных и геометрических факторов можно увеличить значения температуры теплопередающей поверхности выше нуля градусов и за счет этого создать «незамерзающую» конструкцию теплообменника-конденсатора.

7. Установлены, предложены и обоснованы конкретные варианты реализации одноходовых и многоходовых компактных первичных теплообменников, позволяющие многократно снизить термические напряжения в их конструкции. Показано, что термические напряжения связаны с градиентами температур в теплопередающей поверхности. При этом применяемые варианты защиты: использование более термоупругих материалов или обручей жесткости крайне дорогостоящие и решают проблему термических напряжений частотно. Доказано, что в случае уменьшения отношения термических сопротивлений на 100...400% за счет режимных и геометрических факторов можно резко (в 2... 10 раз) снизить градиенты температур в теплопередающей поверхности и вызванные ими термические напряжения. Показано, что наиболее эффективным способом снижения термических напряжений может быть одноходовая

конструкция компактного теплообменника с переменным отношением термических сопротивлений по горячему и холодному трактам.

8. На основе предложенного методического подхода разработан пакет прикладных программ для проектирования компактных теплообменников и оптимизации их параметров. С его помощью проведены расчеты и предложены решения актуальных задач в интересах авиационной промышленности, выполненных по заказам предприятий «Наука» и ОКБ им. А.Н. Туполева (г. Москва), ОКБ им. C.B. Ильюшина (г. Москва), Государственный Сибирский НИИ авиации им. С.А Чаплыгина, НАТО им. В.П. Чкалова (г. Новосибирск). Результаты исследований использовались при разработке перспективных образцов компактных теплообменников, в частности для системы кондиционирования воздуха нового поколения, примененной на самолете Ту-204. Разработанный методический подход и пакет программ апробированы в учебно-методических изданиях, имеющих гриф УМО вузов Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космоса (УМО АРК), и внедрены в учебный процесс НГТУ и МАИ.

Список основных опубликованных работ по теме диссертации:

Учебники и учебные пособия:

1. Дьяченко Ю. В Особенности работы авиационных систем кондиционирования на влажном воздухе : учеб. пособие для вузов / Ю. В. Дьяченко, А. В. Чи-чиндаев ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2002. - 83 с.

2. Дьяченко Ю. В. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов : учеб. пособие для вузов / Ю. В. Дьяченко, В. А. Спарин, А. В. Чичиндаев ; Новосиб гос. техн. ун-т. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003. - 512 с. - (Учебники НГТУ).

3. Чичиндаев А. В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 1. Теоретические основы : учеб. пособие для вузов / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003. -400 с. - (Учебники НГТУ)

4. Чичиндаев А. В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 2. Примеры расчета и справочные материалы : учеб. пособие для вузов / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2003 -208 с.-(УчебникиНГТУ).

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

5. Терехов В.И. Влияние испарения жидких капель на распределение параметров в двухкомпонентном ламинарном потоке / В. И. Терехов, М. А. Пахо-мов, А. В. Чичиндаев // ПМТФ - 2000. - Т. 41, № 6. - С. 68-77.

6. Терехов В. И Влияние испарения жидких капель на распределение параметров в двухкомпонентном ламинарном потоке / В. И. Терехов, М. А. Пахо-мов, А. В. Чичиндаев // Теплофизика и аэромеханика. - 2000. - Т. 7, № 4. - С. 523-536.

7. Терехов В. И. Тепломассообмен в двухкомпонентном развитом турбулентном газокапельном потоке / В. И. Терехов, М. А. Пахомов, А. В. Чичиндаев // Инженерно-физический журнал. - 2001. - Т. 74, № 2. - С. 56-61.

8. Чичиндаев А. В. Исследование работы воздухо-жидкостного теплообменника автономной системы охлаждения / А. В. Чичиндаев // Авиакосмическое приборостроение. - 2004. - № 12.-С. 33-41.

9. Чичиндаев А. В. Численное моделирование и исследование работы первичного теплообменника СКВ / А. В. Чичиндаев // Авиакосмическое приборостроение. - 2004. - № 12. - С. 41-47.

10. Чичиндаев А. В. Исследование работы теплообменника-конденсатора СКВ / А. В. Чичиндаев // Авиакосмическое приборостроение. - 2005. - № 1. -С. 43-49.

11. Чичиндаев А. В. Особенности работы и оптимизации теплообменника-конденсатора СКВ / А. В. Чичиндаев // Авиакосмическое приборостроение. -2005.-№ 1.-С. 50-55.

12. Чичиндаев A.B. Особенности теплонапряженного состояния первичного теплообменника авиационной системы кондиционирования воздуха / А. В. Чичиндаев // Изв. вузов. Сер.: Авиационная техника - 2005. - № 2. - С. 34-37.

13. Чичиндаев А. В. Влияние воздушно-испарительного охлаждения на эффективность работы воздухо-жидкостного теплообменника / А. В. Чичиндаев // Изв. вузов. Сер. : Авиационная техника. - 2005. -№ 3. - С. 73-75.

14. Чичиндаев А. В. Комплексная оценка эффективности компактных пластинчато-ребристых теплообменников / А. В. Чичиндаев // Авиакосмическое приборостроение. — 2005. - № 9. — С. 53-60.

15. Чичиндаев А. В Экспериментальное исследование теплоотдачи к двухфазному воздушно-капельному потоку в каналах теплообменника-конденсатора СКВ / А. В. Чичиндаев // Авиакосмическое приборостроение. -2005.-№ 11.-С. 34-41.

16. Чичиндаев А. В. Особенности теплопередачи в компактном теплообменнике при фазовых перехода в теплоносителях / А. В. Чичиндаев // Изв. вузов. Сер : Авиационная техника. - 2005. - № 4. - С. 45-48.

17. Чичиндаев А. В. Особенности оптимизации теплообменника-конденсатора с противообледенительной системой / А. В. Чичиндаев // Изв. вузов. Сер.: Авиационная техника. - 2006. - № 1. - С. 3-6.

18. Чичиндаев А. В. Особенности эксплуатационной оптимизации теплообменника-конденсатора системы кондиционирования воздуха / А. В. Чичиндаев //Научный вестник НГТУ. -2005,-№ 1 (19).-С. 111-120.

19. Чичиндаев А. В Экспериментальное исследование теплоотдачи к двухфазному воздушно-капельному потоку в каналах компактного теплообменника /А. В. Чичиндаев //Научный вестник НГТУ,-2005.-№ 1 (19).-С. 121-134.

Статьи в материалах международных, всероссийских

конференций и симпозиумов

20. Хозе А. Н. Исследование тепломассообмена в компактных теплообменниках энергетических установок / А. Н. Хозе, Ю. В. Дьяченко, С. И. Баранник,

B. Н. Патрикеев, А. А. Пешков, А. В. Чичиндаев // Тепломассообмен : матер. Минского междунар. форума. - Минск, 1988. -Ч. 10. - С. 40-42.

21. Чичиндаев А. В. Закономерности тепломассообмена при испарении водного аэрозоля в прямолинейных каналах / А. В. Чичиндаев II Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации. : матер. 2 Всес. конф. -Рига, 1988.-Т.2.-С. 116-117.

22. Чичиндаев А. В. Исследование теплообмена при испарении потока водного аэрозоля в каналах компактных теплообменников / А. В. Чичиндаев // Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах : матер. 8 Всес. конф -Ленинград, 1990.-Т. 1.-С. 151-152.

23. Terekhov V. I., Heat Transfer Enhancement with Air-Dporlets Flow / V. I. Terekhov, A. V. Chichindaev, M. A. Pakhomov // Proc. of the 4 Intern. SymP. Multiphase Flow and Heat Transfer, Xi'an, China, 22-24 august 1999. - Vol. 1. -P. 132140. [Интенсификация теплоотдачи в каналах с воздушно-капельным потоком]

24. Djachenko Yu. V. Research of Heat Transfer in the Compact Heat Exchanger Working on Twophase Heat Carriers / Yu. V. Djachenko, A. V. Chichindaev // Proc. of the 4 Intern. SymP. Multiphase Flow and Heat Transfer, Xi'an, China, 22-24 august 1999. - Vol. 3. - P. 41-48. [Исследование теплопередачи в компактных теплообменниках работающих на двухфазных теплоносителях]

25. Terekhov V. I. About Influence Of Liquid Drops On Heat And Mass Transfer In A Laminar Air-Steam Flow / V. I. Terekhov, A. V. Chichindaev, M. A. Pakhomov // The Heat Transfer Science And Technology, Beijing, China : proceeding. - Beijing, 2000. - P. 507-511. [О влиянии жидких частиц на тепло и массообмен в ламинарном воздушно-капельном потоке]

26. Дьяченко Ю.В. Особенности тепломассообмена в компактных теплообменниках / Ю. В. Дьяченко, А. В. Чичиндаев // Тепломассообмен : Труды IV Минского межд. форума. - Минск, 2000. - Т. 5 - С 336-339.

27. Чичиндаев А. В. Тепломассообмен при воздушно-испарительном охлаждении теплонапряженного компактного теплообменника / А. В. Чичиндаев И Тепломассообмен : Труды IV Минского межд. форума. - Минск, 2000. - Т. 5 -

C. 344-347.

28. Чичиндаев А.В. Особенности теплопередачи в компактном теплообменнике при работе на двухфазных теплоносителях I А. В. Чичиндаев // Труды 3 Российской нац. конф. по теплообмену (РНКТ-3). - М. : Издательство МЭИ, 2002.-Т. 6.-С. 213-216.

29. Terekhov V. I. A Heat-Transfer Study Of A Water-Aerosol Flow In A Compact Heat Exchanger / V. I. Terekhov, Yu. V. Djachenko, A. V. Chichindaev, M. A. Pakhomov // Proc. of the Intern. Symp. on Compact Heat Exchangers A Festschrift On The 60th Birthday Of Ramesh K. Shah, Grenoble, France, 2002. - P. 233-238. [Исследование процессов тепломассообмена потока с водным аэрозолем в компактных теплообменниках]

30. Chichindaev А. V. Optimization Of The Heat Exchanger Of An Air Conditioning System / A. V. Chichindaev, Yu. V. Djachenko // KORUS 2003. The 7 Korea-Russia intern, symp. on science and technology, Ulsan, Korea : proceeding. - Ulsan,

2003. - Vol. 1. - P. 255-259. [Оптимизация теплообменника авиационной системы кондиционирования воздуха]

31. Chichindaev A.V. Optimization of a Construction of the Compact Heat Exchanger with Thermal Stresses / A. V. Chichindaev // KORUS-2005. The 9 Russian-Korean intern, symp. on science and technology, Novosibirsk, Russia : proceeding. -Novosibirsk, 2005. - P. 418-421. [Оптимизация конструкции компактного теплообменника с термическими напряжениями]

Статьи в сборниках научных трудов и учебно-методические материалы

32. Чичиндаев А. В. Комплексная оптимизация конструкции компактного теплообменника-конденсатора / А. В. Чичиндаев // Экологически перспективные системы и технологии : сб. науч. тр. — Новосибирск : Изд-во НГТУ, 1999. — Вып. 3. - С. 161-168.

33. Чичиндаев А. В. Расчет и проектирование конденсатора СКВ : метод указания / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. электротехн. ин-т - Новосибирск : издательство НЭТИ, 1991. - 87 с.

34. Чичиндаев А. В. Пластинчато-ребристые теплообменники : метод, указания / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. электротехн. ин-т. — Новосибирск : издательство НЭТИ, 1994.-141 с.

35. Чичиндаев А. В. Проектирование воздушно-испарительных теплообменников : учеб. пособие / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2000. - 45 с.

36 Чичиндаев А. В. Оптимизация конструкции первичного теплообменника : метод, указания / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. гос. техн. ун-т. - Новосибирск . Изд-во НГТУ, 2001.-54 с.

37. Чичиндаев А. В. Методика комплексной оптимизации компактных теплообменников : метод, указания / А. В. Чичиндаев ; Новосиб. гос. техн ун-т. -Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2001. - 63 с.

Авторское свидетельство:

38. А. с. 13062559, НКИ 9/00 В 64Д 13/00. Система кондиционирования воз-духа/Ю. В. Дьяченко, А. В. Чичиндаев. - 1987. -6с.: ил.

Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630092, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, тел./факс (383) 346-08-57 формат 60x84/16, объем 2,5 п.л., тираж 125 экз , заказ № 564 подписано в печать 29.03.07г.

Содержание диссертации автор исследовательской работы: доктора технических наук, Чичиндаев, Александр Васильевич

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ, РАБОТЫ, РАСЧЕТА И ОПТИМИЗАЦИИ КПРТ (СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА).

1.1. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО И КЛАССИФИКАЦИЯ ТА.

1.1.1, НАЗНАЧЕНИЕ И УСТРОЙСТВО ТА.

1.1.2. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ КПРТ.

1.2. ОСНОВЫ РАСЧЕТА, ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ КПРТ.

1.2.1. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ТА.

1.2.2. МЕТОДЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТА.

1.2.3. МЕТОДЫ ОПТИМИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ТА.

1.3. ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ, РАБОТЫ И РАСЧЁТА ОРЕБ-РЁННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.

1.3.1. КОНСТРУКЦИЯ И РАСЧЁТ ОРЕБРЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ.

1.3.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОРЕБРЕНИЙ ПО СПОСОБУ ТУРБУЛИЗАЦИИ ПОТОКА.

1.3.3. РАСЧЕТ ОРЕБРЕНИЙ И ОЦЕНКА ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

1.3.4. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЕ ТИПЫ ОРЕБРЕНИЙ.

1.4. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКАХ.

1.4.1. ВИДЫ ДВУХФАЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ.

1.4.2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ТЕПЛООТДАЧЕ К ДВУХФАЗНЫМ ДИСПЕРСНЫМ ПОТОКАМ.

1.4.3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ДВУХФАЗНЫХ ДИСПЕРСНЫХ ПОТОКОВ.

1.4.4. ОСОБЕННОСТИ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛОМАССООБМЕНА ДВУХ- ТРЕХФАЗНОГО ПОТОКА ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ

В КОМПАКТНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ.

1.5. КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ РАЗРАБАТЫВАЕМОЙ МОДЕЛИ.

1.5.1. ЦЕЛЬ И ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

1.5.2. ЗАДАЧИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.5.3. ЗАДАЧИ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.5.4. ЗАДАЧИ ПРИКЛАДНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.5.5. ХАРАКТЕРИСТИКА РЕШАЕМЫХ НАУЧНЫХ ЗАДАЧ.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ К ТРЕХФАЗНОМУ ПОТОКУ ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ.

2.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

2.2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

2.2.1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА.

2.2.2. НАГРЕВАЕМЫЙ РАБОЧИЙ ЭЛЕМЕНТ.

2.2.3. СХЕМА ИЗМЕРЕНИЙ.

2.2.4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ.

2.2.5. ОЦЕНКА ПОГРЕШНОСТЕЙ ИЗМЕРЕНИЙ.

2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ К ПОТОКУ

ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ.

2.3.1. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ОСРЕДНЕННОЙ ТЕПЛООТДАЧИ.

2.3.2. ТЕПЛООТДАЧА К СУХОМУ ВОЗДУХУ.

2.3.3. ОБОБЩЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ ПО ТЕПЛООТДАЧЕ К ТРЕХФАЗНОМУ ПОТОКУ ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ.

2.4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕПЛООТДАЧИ К ПОТОКУ ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ.

2.4.1. МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕПЛООТДАЧИ.

2.4.2. ТЕПЛООТДАЧА НА НАЧАЛЬНОМ УЧАСТКЕ.

2.4.3. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ИСПАРЕНИИ

НА ТЕПЛООТДАЧУ.

2.4.4. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООТДАЧИ ПО ДЛИНЕ КАНАЛА.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.

ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В КОМПАКТНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ С УЧЕТОМ ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ВЛАЖНОГО

ВОЗДУХА.

3.1. ОПИСАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

3.1.1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В КОМПАКТНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ С ДВУХФАЗНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ.

3.1.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ.

3.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ.

3.2.1. ОСОБЕННОСТИ ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ И

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

3.2.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ТРЁХФАЗНОМ ПОТОКЕ ВОДНОГО АЭРОЗОЛЯ.

3.2.3. МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ДВУХФАЗНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ.

3.3. ПРОВЕРКА ДОСТОВЕРНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

3.3.1. МОДЕЛЬ РАСЧЕТА ПРОЦЕССА ТЕПЛООТДАЧИ.

3.3.2. ЛОКАЛЬНАЯ ТЕПЛООТДАЧА ОКОЛО ПЛАСТИНЫ ПРИ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЯХ I РОДА.

3.3.3. ЛОКАЛЬНАЯ ТЕПЛООТДАЧА В КАНАЛЕ ПРИ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЯХ II РОДА.

3.3.4. ЛОКАЛЬНАЯ ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ПРИ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

III РОДА.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.

ГЛАВА 4. МЕТОД ЗАЩИТЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОМПАКТНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРАХ.

4.1. МЕТОД ЗАЩИТЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ.

4.1.1. ОТНОШЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ.

4.1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ ЗАЩИТЫ И ОПТИМИЗАЦИИ.

4.1.3. ОПТИМИЗАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ.

4.1.4. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ.

4.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

4.2.1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.2.2. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.3. ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

4.3.1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.3.2. АЛГОРИТМ ОЦЕНКИ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.3.3. АНАЛИЗ ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.4. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

4.4.1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ.

4.4.2. АНАЛИЗ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.

ГЛАВА 5. ТЕПЛОМАССООБМЕН ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА В ТЕПЛООБМЕННИКЕ-КОНДЕНСАТОРЕ. ОБОСНОВАНИЕ И ПРОВЕРКА МЕТОДА ЗАЩИТЫ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ОТ ОБМЕРЗАНИЯ.

5.1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННИКА-КОНДЕНСАТОРА

5.1.1. ПРОБЛЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА В СКВ.

5.1.2. ВЫСАЖДЕНИЕ ВЛАГИ В ЛИНИИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ.

5.1.3. ВЫСАЖДЕНИЕ ВЛАГИ В ЛИНИИ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ.

5.2. ПРОЦЕССЫ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В КОНДЕНСАТОРЕ.

5.2.1. ПОЛЯ ТЕМПЕРАТУР В КОНДЕНСАТОРЕ.

5.2.2. КОНДЕНСАЦИЯ ВЛАГИ В ГОРЯЧЕМ ТРАКТЕ.

5.2.3. ИСПАРЕНИЕ ТУМАНА В ХОЛОДНОМ ТРАКТЕ.

5.2.4. ОБМЕРЗАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ.

5.2.5. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕННИКА-КОНДЕНСАТОРА СКВ.

5.3. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТЕПЛООБМЕННИКЕ-КОНДЕНСАТОРЕ ПРИ РАБОТЕ НА ВЛАЖНОМ ВОЗДУХЕ.

5.3.1. ВЛИЯНИЕ УЧАСТКА ТЕПЛОВОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ.

5.3.2. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЯХ.

5.3.3. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ОБЛАСТИ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР.

5.3.4. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ОБЛАСТИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР.

5.3.5. ВЛИЯНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА НА КПД В КПРТ

5.4. ОБОСНОВАНИЕ И ПРОВЕРКА МЕТОДА ЗАЩИТЫ

КОНДЕНСАТОРА.

5.4.1. МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ.

5.4.2. ВЛИЯНИЕ КОМПОНОВКИ ТЕПЛООБМЕННИКА.

5.4.3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНДЕНСАТОРА.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.

ГЛАВА 6. ОБОСНОВАНИЕ И ПРОВЕРКА МЕТОДА ЗАЩИТЫ ПЕРВИЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА ОТ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТЕП-ЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ.

6.1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И РАСЧЁТА ПЕРВИЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА.

6.1.1. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ.

6.1.2. РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

6.1.3. РАСЧЁТ ТЕРМИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ.

6.2. МЕТОД ЗАЩИТЫ ПЕРВИЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА И МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ.

6.2.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

6.2.2. ТЕПЛОВАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

6.2.3. ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ.

6.3. ИССЛЕДОВАНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ.

6.3.1. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ТЕЧЕНИЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ.

6.3.2. ВЛИЯНИЕ ГЕОМЕТРИИ ОРЕБРЕНИЙ.

6.3.3. СОВМЕСТНОЕ ВЛИЯНИЕ РЕЖИМНОГО И ГЕОМЕТРИЧЕСКОГО ФАКТОРОВ.

6.3.4. ВЛИЯНИЕ КОМПОНОВКИ ТЕПЛООБМЕННИКА.

6.3.5. ПТО С ПЕРЕМЕННЫМ ОТНОШЕНИЕМ ТЕРМИЧЕСКИХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.

ГЛАВА 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО-И МАССООБМЕНА И ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В КОМПАКТНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ ПРИ ВОЗДУШНО-ИСПАРИТЕЛЬНОМ ОХЛАЖДЕНИИ.

7.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДУШНО-ИСПАРИТЕЛЬНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ (ВИТ).

7.1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО ТЕМПЕРАТУРЕ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ.

7.1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО СПОСОБУ ОБРАЗОВАНИЯ КАПЕЛЬ.

7.1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ПО КОНСТРУКТИВНОМУ ИСПОЛНЕНИЮ . 297 7.2 ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ И РАСЧЕТА ФОРСУНОЧНЫХ ВИТ.

7.2.1. ОПИСАНИЕ ФОРСУНОЧНОГО ВИТ.

7.2.2. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ РАСЧЁТА.

7.2.3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ВОЗДУХО-ЖИДКОСТНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА.

7.3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ВОЗДУШНО-ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ.

7.3.1. ВКЛАД ТЕПЛОТЫ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА.

7.3.2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ.

7.3.3. ВЛИЯНИЕ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ НА СУММАРНУЮ ОТВОДИМУЮ ТЕПЛОВУЮ МОЩНОСТЬ.

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ.

Введение диссертация по физике, на тему "Тепломассообмен влажного воздуха в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках"

Актуальность темы. В современной авиационной, автомобильной и холодильной технике для обеспечения интенсивного охлаждения элементов оборудования нашли широкое применение компактные пластинчато-ребристые теплообменники (КГТРТ). На практике достаточно часто встречаются специфические условия работы ТА, осложненные процессами тепломассообмена в теплоносителях или иными эксплуатационными ограничениями. Разработка нового поколения авиационных систем кондиционирования (СКВ) для Ту-204 поставила задачу о воздушно-испарительном охлаждении компактных теплообменников, для которой характеры низкотемпературный двухфазный теплоноситель. Не менее сложной проблемой является разработка первичного теплообменника, обладающего повышенным ресурсом, несмотря на наличие термических напряжений в его конструкции. Исследования в этой области практически отсутствуют.Вопросы расчета и проектирования теплообменников нашли отражение в достаточно широком круге специальной литературы [21, 73, 84, 91, 109, ПО, 115, 132]. В настоящий момент существуют надёжные интегральные методики расчёта и проектирования ТА [21, 61, 73, 109, НО]. С их помощью любой инженер-конструктор достаточно быстро и просто может подобрать требуемый для расчётного режима ТА. Однако интегральный подход даёт наилучшую эффективность для случаев однофазных теплоносителей и обычных режимов работы ТА. Кроме того, он не учитывает особенностей конструкции КПРТ, поэтому для расчёта и проектирования КПРТ необходимы специальные методики и рекомендации. К сожалению, количество таких изданий крайне ограничено: наряду с работами В.М. Кейса, А.ЛЛондона ([61], 1967), Г.ИВоронина ([21], 1978) данные вопросы рассматривались только в работах Г.А. Дрейцера ([31], 1986 и [69], 2000).В вопросах оптимизации теплообменников преобладают два основных направления. Во-первых, разработка новых оребренных поверхностей с увеличенной теплогидравлической эффективностью. Внедрение таких поверхностей приводит к снижению массы и объема теплообменника при сохранении охлаждающей эффективности. В результате достигается экономия материальных и энергетических ресурсов. Во-вторых, стоимостно-весовая экономическая оптимизация. Наибольщее распространение при этом получили следующие направления: снижение приведенной взлетной массы; минимизация гидравлического сопротивления при сохранении охлаждающей эффективности; повышение технологичности изготовления КПРТ и т.д.В вопросах расчета теплообменников с учетом тепломассообмена настоящему времени более подробно изучена теплоотдача к крупнодисперсному воздухо-водяному потоку для каналов с большими эквивалентными диаметрами (й?экв > 50 мм) и предложены обобщенные эмпирические зависимости для интегрального учета тепломассообмена. Разработка нового поколения авиационных систем кондиционирования (Ту-204) поставила задачу о воздушноиспарительном охлаждении компактных теплообменников, для которой характеры низкотемпературный двух- и трехфазный теплоноситель и малый эквивалентный диаметр теплообменных каналов ((^ экв < 5 мм). Наибольшее значение при этом имеют дифференциальные методики расчета тепломассообмена в каналах КПРТ. Исследования в этой области отсутствуют.Целью работьЬ'^кспериментальное и теоретическое исследование влияния фазовых превращений влажного воздуха на процесс теплопередачи в компактных пластинчато-ребристых теплообменниках, а также обоснование, разработка и проверка методов защиты теплопередающей поверхности от обмерзания и термических напряжений на эксплуатационных режимных параметрах.В соответствии с общей целью были поставлены и решены следующие задачи: 1. в области экспериментального исследования: - получение обобщающих зависимостей для теплоотдачи к влажному воздуху со взвешенными аэрозольными частицами при положительных и отрицательных температурах; - исследование интенсификации локальной теплоотдачи за счет фазовых превращений при испарении водного аэрозоля в сребренной теплопередающей поверхности; 2. в области теоретического исследования: - разработка методики расчета процесса теплопередачи для компактного теплообменника, учитывающей фазовые превращения влажного воздуха в холодном (испарение аэрозоля) и горячем (капельная конденсация) трактах; - исследование влимния процессов фазовых превращений при испарении и конденсации в теплообменнике-конденсаторе на интенсификацию теплопередачи и тепловую эффективность теплообменника в области положительных и отрицательных температур влажного воздуха; - разработка метода защиты теплопередающей поверхности компактного теплообменника и методики оценки его эффективности, позволяющие получать требуемые параметры теплообменника для заданных эксплуатационных режимов его работы; 5. в области прикладного исследования: - разработка метода и способов защиты теплообменника-конденсатора от обмерзания теплопередающей поверхности; - разработка метода и способов защиты первичного теплообменника от термических напряжений в теплопередающей поверхности; - исследование интенсификации процессов тепломассообмена в компактном теплообменнике за счет фазовых превращений при воздушно-испарительном охлаждении.Научная значимость и новизна работы состоит в следующем: • получены новые экспериментальные данные по теплоотдаче к влажному воздуху с взвешенным аэрозолем в каналах пластинчато-ребристой поверхности при положительных и отрицательных температурах воздуха; • экспериментально показано, что испарение водного аэрозоля при массовых концентрациях менее 2 % не влияет на конвективную теплоотдачу от стенок канала, в то время как наблюдается интенсификация суммарной теплоотдачи в 3-4 раза на начальном участке и в 2 раза на участке стабилизированного теплообмена; • с использованием гомогенной модели обоснована, разработана и проверена методика расчета процесса локальной теплопередачи в компактном теплообменнике, учитываюш;ая интенсификацию теплоотдачи в горячем и холодном трактах за счет фазовых превращений влажного воздуха в пограничном слое; • обобщены исследования о влиянии процессов испарения и конденсации в теплообменнике-конденсаторе на интенсификацию теплопередачи и тепловую эффективность теплообменника в области положительных и отрицательных температур в широком диапазоне параметров влажного воздуха; • обобщены результаты исследования механизмов процессов тепломассообмена влажного воздуха, приводящих к интенсификации теплопередачи в компактном теплообменнике за счет фазовых превращений при воздушноиспарительном охлаждении в широком диапазоне свойств теплоносителя; • обоснован и разработан метод защиты теплопередающей поверхности компактного теплообменника, основанный на переменном отношении термических сопротивлений, и методика оценки его эффективности, позволяющие получать требуемые характеристики теплообменника для заданных эксплуатационных режимных параметров; • предложены научно-обоснованные способы защиты теплообменникаконденсатора, предотвращающие обмерзание теплопередающей поверхности при отрицательных температурах; • предложены научно-обоснованные способы защиты первичного теплообменника, снижающие термические напряжения в теплопередающей поверхности при большой начальной разности входных температур.Положения, выносимые на защиту.1. Методика расчета процесса локальной теплопередачи в компактном теплообменнике, учитывающая с помощью гомогенной модели интенсификацию теплоотдачи в горячем и холодном трактах за счет фазовых превращений влажного воздуха в пограничном слое.2. Результаты экспериментальных исследований процесса теплоотдачи к влажному воздуху со взвешенным водным аэрозолем в каналах оребренной поверхности в переходной и турбулентной областях при отрицательных температурах.3. Обобщающая зависимость по теплоотдаче к двухфазному теплоносителю, приводящая результаты к известным соотношениям для однофазного течения.4. Результаты исследования локальной теплопередачи в компактном теплообменнике при наличии испарения капель в холодном и капельной конденсации в горячем трактах в области отрицательных и положительных температур холодного воздуха, обоснование и обобщение механизмов увеличения коэффициента теплопередачи и термической эффективности теплообменника за счет фазовых превращений.5. Результаты исследования и обобщения влияния скрытой теплоты фазовых превращений на интенсификацию процессов тепломассообмена и теплопередачи в компактном теплообменнике при его воздушно-испарительном охлаждении в широком диапазоне свойств теплоносителя.6. Метод защиты теплопередающей поверхности от обмерзания и термических напряжений, основанный на переменном отношении термических сопротивлений, и методику оценки его эффективности, а также результаты исследования влияния конструктивных и режимных параметров компактного теплообменника на получение заданных свойств теплообменников для любых эксплуатационных параметров.7. Метод и способы защиты теплообменника-конденсатора от обмерзания теплопередающей поверхности, позволяющие предотвратить процессы льдообразования, при отрицательных температурах и наличии тепломассообмена в теплоносителях.8. Метод и способы защиты первичного теплообменника от термических напряжений в теплопередающей поверхности, позволяющие резко снизить термические напряжения и увеличить ресурс работы компактного теплообменника, при больших перепадах исходных температур воздуха.Научная и практическая ценность работы заключается в: • установлении закономерностей влияния тепломассообмена на процесс теплопередачи и увеличение эффективности работы КПРТ; • разработке методики и получении критериального уравнения, позволяющего использовать при расчете двухфазных теплоносителей накопленные экспериментальные данные, описывающие теплоотдачу в оребренных каналах для однофазного теплоносителя; • разработке вариантов конструкции теплообменника-конденсатора, предотвращающих обмерзание, несмотря на рабочие отрицательные температуры и наличие тепломассообмена в теплоносителях; • разработке вариантов конструкции первичного теплообменника, обеспечивающих снижение термических напряжений и увеличение ресурса его работы, несмотря на большие перепады исходных температур воздуха • разработке пакета программ для проведения компьютеризированного проектирования КПРТ, оценки его эффективности и работоспособности, а также оптимизации параметров для широкого класса задач и эксплуатационных ограничений; • обобщении учебного материала для студентов авиационных и энергетических специальностей в курсах «Системы обеспечения жизнедеятельности ЛА», «Теплообменные устройства», «Компьютерное моделирование теплофизических процессов».Достоверность полученных результатов определяется проведением тестовых экспериментов для однофазного потока воздуха, расчетом погрешностей измерений, сопоставительным анализом расчетных данных с собственными экспериментами и известными в литературе опытными и расчетными данными, тщательным тестированием программных модулей, а также подтверждением эффективности предложенных рекомендаций при внедрении на предприятиях авиационной промышленности.Связь с научными программами. Работа выполнена в рамках грантов: ФЦП Министерства образования РФ «Фундаментальные исследования в области технических наук» (шифры грантов: ТОО-1.2-260 и Т02-01.2-3663), ФЦП «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки» («Интеграция», проекты: № А0050 и № Б0097) и гранта РФФИ (№05-08-33588).Реализация и внедрение результатов работы.Результаты исследований использовались для решения актуальных задач в интересах авиационной промышленности, выполненных по заказам предприятий «Наука» и ОКБ им. Туполева А.Н. (г. Москва) в рамках НИОКР отраслевой лаборатории НГТУ. Основное направление - исследование особенностей работы разрабатываемой системы кондиционирования самолета Ту-204 на влажном воздухе. Результаты работы в виде отдельных разделов включены в 30 отчетов о НИР. Результаты исследований использовались при разработке перспективной техники на предприятиях «Наука», ОКБ им. Туполева А.Н. (г.Москва), ОКБ им. Ильюшина (г. Москва), Государственный Сибирский НИИ авиации им. А Чаплыгина, НАПО им. В.П. Чкалова (г. Новосибирск).Разработан пакет программ для проведения компьютеризированного проектирования и оптимизации КПРТ для широкого класса задач. Пакет позволяет создавать конструкцию теплообменника с заданными свойствами под требуемые эксплуатационные режимные параметры и ограничения. В настоящее время пакет программ используется для курсового и дипломного проектирования в НГТУ и МАИ. Материалы диссертации использовались для создания учебных курсов по специальности 131110: «Системы жизнеобеспечения и защиты ЛА» НГТУ. В частности, разработан комплекс лабораторных работ по «Программированию» для 1...2 курса. Созданы два специальных учебных курса: «Теплообменные устройства» и «Компьютерное моделирование теплофизических процессов», включающих лабораторные работы и курсовой проект. Материалы диссертации использовались для написания трех учебников [42, 152, 153], вынущенных в серии «Учебники ЕГТУ», имеющих гриф У МО вузов Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космоса (УМО АРК).Личный вклад. Все основные положения, результаты и выводы принадлежат лично автору. Им выполнены постановка проблемы и задач исследований. В рамках устанавливаемых задач диссертант осуществлял: литературный и патентные обзоры по теме; проведение экспериментов, обработку и обобщение экспериментальных данных; разработку физической и математической модели расчета теплоотдачи и теплопередачи к влажному воздуху; написание программ и их тестирование; разработку методики расчета термических напряжений в КПРТ; проведение численных экспериментов, подготовку и анализ результатов численных исследований; разработку методики комплексной оценки эффективности и работоспособности КПРТ; разработку научнообоснованных технических решений для теплообменника-конденсатора и первичного теплообменника; разработку пакетов программ для учебного процесса; написание методической литературы к учебному процессу; внедрение результатов исследований в учебный процесс; подготовку материалов и написание публикуемых печатных работ и отчетов.По теме диссертации опубликовано 60 печатных трудов, в том числе: монографии - 4 (2 - без соавторов), в рецензируемых журналах 16 (из них - 15 входящих в Перечень ВАК), в сборниках научных трудов и материалах конференций - 29, авторском свидетельстве — 1, учебно-методических изданиях - 10.В автореферате приведен список основных работ.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, заключения, списка литературы и Приложения. Работа изложена на 348 страницах основного текста, содержит 129 рисунков, 29 таблицы, список литературы - 218 наименований. Приложение содержит акты о внедрении результатов работы.Основное содержание работы. Первая глава посвящена обзору современного состояния вопроса по экспериментальному и теоретическому изучению, расчету, проектированию и оптимизации компактных пластинчаторебристых теплообменников с двухфазными теплоносителями. В конце главы дается постановка задачи и подходы к ее решению. Вторая глава содержит результаты экспериментального исследования теплоотдачи к трехфазному потоку водного аэрозоля в широком диапазоне изменения параметров влажного воздуха и тепловых потоков. В третьей главе представлена дифференциальная методика расчёта теплопередачи в КПРТ для случая теплообменникаконденсатора, учитывающая процессы тепломассообмена влажного воздуха и явление начального участка в обоих трактах теплообменника. Четвёртая глава содержит описание методов тепловой защиты теплопередающей поверхности и методики для оценки их эффективности. Пятая глава даёт представление об особенностях тепломассообменных процессов в теплообменникеконденсаторе и оценки эффективности предложенных способов защиты теплопередающей поверхности от обмерзания. Шестая глава даёт представление об особенностях теплонапряженного состояния первичного теплообменника и оценки эффективности предложенных способов защиты теплопередающей поверхности от термических напряжений. В седьмой главе рассмотрены результаты исследования эффективности воздушно-испарительного охлаждения на примере воздухо-жидкостного КПРТ. Приложение содержит акты о внедрении результатов работы.Автор выражает глубокую признательность член-корреспонденту РАН Э.П. Волчкову, доктору технических наук В.И. Терехову, заведующему кафедрой «Техническая теплофизика» НГТУ доктору технических наук Ю.В. Дьяченко, сотрудникам кафедры и филиала кафедры при Институте теплофизики СО РАН за оказанную помощь в постановке данной работы, обсуждении и анализе полученных результатов.

Заключение диссертации по теме "Теплофизика и теоретическая теплотехника"

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ

1. Разработанная модель расчета воздушно-испарительного охлаждения КПРТ и проведенные исследования особенностей теплопередачи в воздухо-жидкостном теплообменнике при умеренных температурах продувочного воздуха t0 = 20.55°С позволили: 1) установить основные закономерности возникновения повышенной эффективности охлаждения ВИТ; 2) установить закономерности распределения вклада теплоты фазового перехода (при испарении) в процесс теплопередачи в широком диапазоне теплофизических параметров воздуха; 3) установить диапазоны эффективности ВИО в исследованном диапазоне параметров в пределе до значений 300.500 % от QK0HB, т.е. трех-, пятикратного увеличения отводимой мощности при неизменных габаритах теплообменника. Проведенное исследование тепломассообмена в холодном тракте воздухо-жидкостного ВИТ позволило: 1) установить основные технические параметры КПРТ при форсуночном воздушно-капельном охлаждении; 2) решить актуальную проблему повышения эффективности воздухо-жидкостного теплообменника при работе на пиковых тепловых нагрузках.

2. Выполнено комплексное исследование особенностей теплопередачи в воздухо-жидкостном теплообменнике, охлаждаемом двухфазным теплоносителем с воздушно-испарительным охлаждением. Установлены особенности влияния процессов тепломассообмена в холодном теплоносителе на параметры процесса теплопередачи и эффективность теплообменника в целом, полученные в широком значении входных температур (от -50 до +50) при различной массовой концентрации капельной влаги. Установлено многократное, в 3. 5 раз, увеличение охлаждающей способности теплообменника при относительно небольших его массовых концентрациях (т = 1 . 5 %) и неизменной его конструкции.

МЕХАНИЗМ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОХЛАЖДЕНИЯ ВИТ

1. Эффективность охлаждения форсуночного ВИТ определяется степенью испарения капельной влаги до фронта теплообменника, а также наличием (отсутствием) испарения капель в теплообменных каналах.

2. Механизм повышения эффективности основывается на двух эффектах, вызванных фазовыми переходами при испарении воды: во-первых, за счёт первичного снижения начальной температуры продувочного воздуха; во-вторых, за счёт вторичного резкого снижения температуры продувочного воздуха в теплообменных каналах. Оба эффекта приводят к повышению температурного напора между теплоносителями, что при прочих равных условиях и повышает эффективность процесса теплопередачи в теплообменнике.

3. Увеличение начальной температуры и концентрации капельной влаги приводит к повышению эффективности воздушно-испарительного охлаждения в диапазоне 300.500 % по сравнению с сухим воздухом.

4. Использование впрыска незначительного количества капель (менее 3.4 %) позволяет повысить экономичность работы теплообменника, так как оно эквивалентно увеличению расхода продувочного воздуха в два-три раза.

324

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполненное экспериментальное и расчетное исследования тепломассообмена влажного воздуха в компактных теплообменниках (теплообменнике-конденсаторе, воздухо-жидкостном теплообменнике), а также разработанные методы защиты теплопередающей поверхности (для теплообменника-конденсатора и первичного теплообменника) позволяют сформулировать следующие основные результаты, полученные в работе.

1. Экспериментально выявлены новые закономерности и механизмы интенсификации теплоотдачи в каналах пластинчато-ребристой поверхности к влажному воздуху, содержащему взвешенный водный аэрозоль (d= 1 .5 мкм) при положительных и отрицательных температурах. Установлено, что наличие водного аэрозоля при небольших массовых концентрациях (т = 1.3 %) не сказывается на конвективной теплоотдаче от стенок каналов, однако приводит к существенной интенсификации суммарного процесса теплоотдачи (в два и более раз по осредненной теплоотдаче и в три и более раз на начальном участке), что связано с процессами фазового перехода в пограничном слое. Предложено критериальное уравнение, учитывающее интенсификацию теплоотдачи с помощью комплекса из отношения скрытой теплоты фазового перехода к конвективной составляющей и позволяющее рассчитывать теплоотдачу к влажному воздуху по известным данным для сухого воздуха.

2. Обоснован, развит и проверен гомогенный равновесный двухслойный метод расчета процесса локальной теплопередачи применительно к влажному воздуху в перекрестноточном теплообменнике, учитывающий интенсификацию тепло- и массообмена в горячем и холодном трактах с помощью введения эффективной теплоемкости, учитывающей фазовые превращения в пограничном слое по длине каналов. Выявлены границы применимости гомогенного подхода и проведена проверка достоверности методики при граничных условиях 1-го, П-го и Ш-го рода. Установлено, что наибольший вклад в интенсификацию теплоотдачи вносит скрытая теплота фазовых переходов - от 50 до 300 %, в то время как вклад теплоотдачи на начальном участке не превышает 50 % от теплоотдачи для участка стабилизированного теплообмена.

3. Выявлены и исследованы механизмы влияния фазовых переходов при испарении и конденсации на интенсификацию процесса теплопередачи в теплообменнике-конденсаторе в области положительных и отрицательных температур влажного воздуха. Показано, что значительное увеличение эффективности теплопередачи в теплообменнике-конденсаторе на 200.300 % при небольших массовых концентрациях влаги (т = 1 .3 %) связано с резким нелинейным увеличением перепада температур между теплоносителями, возникающим за счет уменьшения термических сопротивлений в горячем и холодном трактах. Установлено, что процесс испарения снижает термическое сопротивление в холодном тракте, процесс конденсации - в горячем тракте, в случае совместного протекания процессов испарения и конденсации наблюдается явление смены доминирования испарения и конденсации, точка перехода которого зависит от уровня температур теплоносителей.

4. Развит метод расчета интенсификации теплопередачи в воздухо-жидкостном теплообменнике, охлаждаемом влажным воздухом с капельной влагой, выявлены и исследованы механизмы увеличения в 3.5 раз охлаждающей способности теплообменника при относительно небольших массовых концентрациях капельной влаги {т = 1 . 5 %) и неизменной его конструкции. Показано, что эффективность охлаждения нелинейно возрастает с ростом температуры влажного воздуха и связана с ростом вклада скрытой теплоты фазового перехода при испарении капель в процессе теплоотдачи. В частности, при температурах менее 30 °С вклад фазового перехода интенсифицирует теплопередачу на 100.200 %, в то время как при температурах более 40 °С уже достигает значений 300.400 %.

5. Обоснован, разработан и проверен метод защиты теплопередающей поверхности компактного теплообменника на эксплуатационных режимных параметрах и методику оценки его эффективности. Предложено решение задачи тепловой защиты в виде создания конструкции компактного теплообменника с «управляемым» отношением термических сопротивлений и получением требуемых распределений полей температур теплопередающей поверхности. При этом эффективность тепловой защиты оценивается путем сравнения расчетных распределений температур теплопередающей поверхности с требуемыми из эксплуатационных особенностей или из дополнительных ограничений (обмерзание, термические напряжения). Выполнен комплекс исследований и установлены основные закономерности взаимосвязи режимных, конструктивных факторов и отношения термических сопротивлений компактного теплообменника, а также их влияние на параметры эффективности тепловой защиты теплопередающей поверхности.

6. Установлены, предложены и обоснованы конкретные варианты реализации одноходовых и многоходовых компактных теплообменников, предотвращающие обмерзание теплопередающей поверхности при отрицательных эксплуатационных температурах воздуха. Установлено, что обмерзание теплопередающей поверхности вызвано ее отрицательными температурами, при этом применяемые варианты защиты: подмешивание горячего воздуха или обогревающие трубки проблемы обмерзания решают локально или временно. Показано, что в случае увеличения отношения термических сопротивлений на 100.400 % за счет режимных и геометрических факторов можно увеличить значения температуры теплопередающей поверхности выше нуля градусов и за счет этого создать «незамерзающую» конструкцию теплообменника-конденсатора.

1. Установлены, предложены и обоснованы конкретные варианты реализации одноходовых и многоходовых компактных теплообменников, позволяющие многократно снизить термические напряжения в конструкции. Показано, что термические напряжения связаны с градиентами температур в теплопередающей поверхности, при этом применяемые варианты защиты: использование более термоупругих материалов или обручей жесткости крайне дорогостоящие и решают проблему термических напряжений частично. Доказано, что в случае уменьшения отношения термических сопротивлений на 100.400 % за счет режимных и геометрических факторов можно резко в 2. 10 раз снизить градиенты температур в теплопередающей поверхности и вызванные ими термические напряжения. Показано, что наиболее эффективным способом снижения термических напряжений может быть одноходовая конструкция компактного теплообменника с переменным отношением термических сопротивлений по горячему и холодному трактам.

8. На основе предложенного методического подхода разработан пакет прикладных программ для проектирования компактных теплообменников и оптимизации их параметров. С его помощью проведены расчеты и предложены решения актуальных задач в интересах авиационной промышленности, выполненных по заказам предприятий «Наука» и ОКБ им. Туполева А.Н. (г. Москва), ОКБ им. Ильюшина (г. Москва), Государственный Сибирский НИИ авиации им. С.А Чаплыгина, НАПО им. В.П. Чкалова (г. Новосибирск). Результаты исследований использовались при разработке перспективных образцов компактных теплообменников, в частности для системы кондиционирования воздуха нового поколения, примененной на самолете Ту-204. Разработанный методический подход и пакет программ апробированы в учебно-методических изданиях, имеющих гриф УМО вузов Российской Федерации по образованию в области авиации, ракетостроения и космоса (УМО АРК), и внедрены в учебный процесс НГТУ и МАИ.

Совокупность результатов можно квалифицировать как изложение научно обоснованных технических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны, заключающийся в разработке перспективных образцов компактных теплообменников для нового поколения авиационных систем кондиционирования воздуха, позволяющих увеличить эффективность работы, эксплуатационную надежность и ресурс, а также повысить конкурентную способность отечественных образцов техники.

328

Список источников диссертации и автореферата по физике, доктора технических наук, Чичиндаев, Александр Васильевич, Новосибирск

1. Адлер М.В., Соколов Ю.Е. К вопросу об образовании тумана на выходе из воздушного турбодетандера // Изв. Вузов. Сер. Энергетика. - 1968. - № 9.-С. 58-62.

2. Арефьев К.М., Голъдберг Е.Н. Влияние объемного туманообразования на конденсацию небольших добавок пара из газового потока // ИФЖ. 1973. -т.24,№2.-С. 233-239.

3. Багерман А.В., Буталов Г.Л. Теплообмен в потоке воздуха, содержащем капли воды // Энергомашиностроение. 1977. - № 3. - С. 39-41.

4. Багрящее В.И. Поведение мелкой частицы с изменяющимся диаметром в закрученном потоке // ТОХТ. 1981. - Т. 15, № 3. - С. 379-384.

5. Бажан П.И. О выборе определяющих температур при расчете тепло-обменных аппаратов //Изв. вузов, сер.: Энергетика. 1978. - № 6. - С. 143-147.

6. Берман Л.Д. К обобщению опытных данных по тепло- и массообмену при испарении и конденсации // Теплоэнергетика. 1980. — № 4. - С. 8-13.

7. Богатых С.А. Циклонные аппараты. Л.: Машиностроение, 1978.

8. Бояршинов В.Ф., Волчков Э.П., Терехов В.И. Конвективный тепломассообмен при испарении жидкости в газовый поток // Изв. СО АН СССР, сер.: Техн. наук. 1985. -№ 16/3. - С. 13-22.

9. Буглаев В.Т., Васильев Ф.В., Буглаев О.В. К вопросу о влиянии начального неравномерного профиля скорости на коэффициент аналогии Рей-нольдса в прямоугольных теплообменных каналах // Изв. вузов, сер.: Энергетика. 1986. - № 1.-С. 71-75.

10. Буглаев В.Т., Васильев Ф.В., Стребков А.С. Экспериментальное исследование теплоотдачи при испарительном охлаждении воздушных потоков мелкодисперсной влагой // Изв. вузов, сер.: Энергетика. 1985. - № 1. - С. 8993.

11. Буглаев В. Т., Лившиц М.Н., Васильев Ф.В., Стребков А.Г. Эффективность охлаждения газового потока мелкодисперсной влагой // Теплоэнергетика. 1986. - №5. - С. 47-49.

12. Буевич Ю.А. Влияние фазового перехода на перенос тепла и массы в дисперсных потоках // ИФЖ. 1977. - Т. 32, № 4. - С. 625-631.

13. Буевич Ю.А. К теории межфазной конвекции // ИФЖ. — 1985. Т. 48, № 2. - С. 230-239.

14. Бурдуков А.П., Гольдштейн М.Л., Казаков В.И. Тепло- и массопере-нос в закрученном барботажном слое // Расчёт тепло- и массообмена в энергетических процессах. Новосибирск: ИТФ СОАН СССР, 1981.

15. Бурдуков А.П., Голъдилтик М.А., Дорохов А.Р., Казаков В.И., Ли Т.В. Теплой массоперенос в закрученном газожидкостном слое. — ЖПМТФ, 1981. — № 6.

16. Бурдуков А.П., Дорохов А.Р., Казаков В.И. Совместный тепло- и массоперенос в динамическом двухфазном слое // Тепло- и массоперенос а абсорбирующих аппаратах. Новосибирск: ИТФ СОАН СССР, 1979.

17. Бхатти М.С., Сейвери С.В. Интенсификация теплоотдачи в ламинарном внешнем газовом пограничном слое посредством испарения взвешенных капель // Теплопередача. 1975. - Т. 97, № 2. - С. 21-27.

18. Волчков Э.П., Кардаш А.П., Рачковский Ю.П., Терехов В.И. Тепломассообмен при вихревом обезвоживании дисперсных материалов // Изв. СО АН СССР, Сер.: Техн. наук. 1985. -№ 16/3. - С. 23-28.

19. Воробьев А. 3., Олькин Б.И, Стебнев В. Н. и др. Сопротивление усталости элементов конструкций. — М.: Машиностроение, 1990. 240 с.

20. Воронин Г. И. Конструирование машин и агрегатов систем кондиционирования. -М.: Машиностроение, 1978. 554 с.

21. Воронин Г.И., Дубровский Е.В. Эффективные теплообменники. — М.: Машиностроение, 1973. -96 с.

22. Горбис З.Р. Теплообмен и гидромеханика дисперсных сквозных потоков. М.: Энергия, 1970. - 423 с.

23. Гупало Ю.И., Полянин А.Д., Рязанцев Ю.С. Массообмен реагирующих частиц с потоком. М.: Наука, 1985. - 336 с.

24. Гусенков А.П., Котов П.И. Длительная и неизотермическая малоцикловая прочность элементов конструкций. М.: Машиностроение, 1988. - 264 с.

25. Гусенков А.П., Москвитин Г.М., Хороьиилов В.Н. Малоцикловая прочность оболочечных конструкций. М.: Наука, 1989. - 254 с.

26. Даскал Ю.И. О движении капель в турбулентном потоке // Теплоэнергетика. 1980. - № 1. - С. 67-68.

27. Деревич И.В., Зайчик Л.И. Влияние частиц на интенсивность турбулентного переноса тепла // ИФЖ. 1985. - Т. 48, № 4. - С. 554-560.

28. Дерягин Б.В. Аэрозоли. М.: Знание, 1961. - 39 с.

29. Добудъко В Д., Кортиков B.C., Акселърод JI.C. Экспериментальное исследование тепло- и массоотдачи в испарительном пластинчато-ребристом теплообменнике // Теплоэнергетика. 1975. - № 8. - С. 87-91.

30. Дрейцер Г.А. Компактные теплообменные аппараты: Учебное пособие. М.: МАИ, 1986. - 74 с.

31. Дружининская КМ. Применение интегрального метода к расчету двухфазных пограничных слоев // Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт. -1986. № 6. - С. 111-115.

32. Дубровский В.В., Подвысоцкий A.M., Шрайбер А.А. Процессы переноса в полидисперсных трехкомпонентных потоках газ-капли-твердые частицы // Процессы переноса теплоты и вещества. Киев, 1985. - С. 61-68.

33. Дубровский Е.В. Интенсификация конвективного теплообмена в пластинчато-ребристых теплообменных поверхностях. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1978. - № 6. - С. 116-127.

34. Дубровский Е.В. Метод относительного сравнения теплогидравличе-ской эффективности теплообменник поверхностей. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. - 1977. - № 6. - С. 118-128.

35. Дубровский Е.В., Дунаев В.П., Кузин А.И., Мартынов Н.И. Совершенство конструкций теплообменников для тракторов и комбайнов // Тракторы и сельхозмашины. 1985. - № 8. - С. 22-28.

36. Дубровский Е.В., Федотова А.И. Исследование пластинчато-ребристых теплообменных поверхностей // Холодильная техника. 1971. - № 12.-С. 31-33.

37. Дыбан Е.П. Современное состояние и основные задачи дальнейших исследований в области теории рабочего процесса конвективных теплообменных аппаратов // Проблемы тепло- и массообмена : современное состояние и перспективы. Минск, 1985. - С. 104-116.

38. Дьяченко Ю.В., Спарин В.А., Чичиндаев А.В. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов: Учеб. пособие для студ. вузов / Под ред. Ю.В. Дьяченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 512 с. (Серия «Учебники НГТУ»).

39. Дьяченко Ю.В., Чичиндаев А. В. Особенности работы авиационных систем кондиционирования на влажном воздухе: Учебное пособие для студентов вузов. Новосибирск: Издательство НГТУ, 2002. - 83 с.

40. Ерошенко В.М., Зайчик Л.И. Гидродинамика и тепломассообмен на проницаемых поверхностях. М.: Наука, 1984. — 274 с.

41. Ефимов С.С. Метод температурного пересчета изотерм равновесного удельного влагосодержания // ИФЖ. 1984. - Т. 46, № 2. - С. 257-260.

42. Ефимов С.С. О температурной зависимости теплоты кристаллизации воды // ИФЖ. 1985. - Т. 49, № 4. - С. 658-664.

43. Жадан В.З., Коляка В.Ф. Зависимость энтальпии влажного воздуха от температуры по мокрому термометру // Холодильная техника и технология. -Киев, 1967. Вып. 5. - С. 94-96.

44. Жукаускас А. А. Конвективный перенос в теплообменниках. М.: Наука, 1982. - 472 с.

45. Иванов О.П., Омурбеков Э.А. Математическая модель регенеративного теплообменника в системах KB и В. // Кондиционирование воздуха и процессы тепломассообмена. Ленинград, ЛТИХП: 1983. - С.2-10. (Рукопись деп. в ЦИНТИ химнефтемаш 24.12.83, № 118хн-Д83).

46. Ивченко И.Н. Исследование испарения сферических частиц при различных моделях потенциала межмолекулярных столкновений // ТВТ. — 1985. -т.23,№ 1.-С. 92-95.

47. Ивченко И.Н. О тепломассопереносе при испарении или конденсационном росте сферических капель // ТВТ. 1985. - Т. 23, № 4. - С. 787-791.

48. Игнатов В. В. I-d диаграмма влажного воздуха для переменных давлений // Труды МВТУ, 1984. № 430. - С. 125-130.

49. Интенсификация теплообмена. Успехи теплопередачи. Вильнюс: Мокслас, 1988. - Т 2. - 188 с.

50. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С. Теплопередача. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоиздат,1981. - 416 с.

51. Исманходжаева М.Р. Физическая модель процессов тепло- и массо-обмена при обработке воздуха с отрицательной температурой // Инженерное оборудование зданий и наружной сети. Ташкент, 1982. — С. 30-35.

52. Кабанов Л.П. Исследование теплоотдачи в области ухудшенного теплообмена при пониженных давлениях и невысоких массовых скоростях потока // Теплоэнергетика. 1977. - № 7. - С. 81-87.

53. Казаков В.И. Экспериментальное исследование гидродинамики и тепломассообмена в пенно-вихревых аппаратах: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Новосибирск: ИТФ, 1981.

54. Калафати Д. Д., Пополов В. В. Оптимизация теплообменников по эффективности теплообмена. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 152 с.

55. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А. Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. -М.: Машиностроение, 1972. 205 с.

56. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А., Воронин Г.И., Дубровский Е.В. Диплом на открытие № 242. Официальный бюллетень Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, № 35, 1981. С. 3.

57. Кафаров В.В., Мешалкин В. П., Гурьева JT.B. Оптимизация теплооб-менных процессов и систем. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 192 с.

58. Кейс В. М., Лондон А. Л. Компактные теплообменники. М.: Машиностроение, 1967. - 224 с.

59. Кельтнер Н.П., Бек Ж.В. Погрешности измерения температур поверхностей // Теплопередача. 1983. - Т. 105, № 2. - С. 98-106.

60. Керн Д., Краус А. Развитые поверхности теплообмена / Пер. с англ. -М.: Энергия, 1977. 462 с.

61. Коваленко Л.М., Глушков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 240 с.

62. Колыхан А.И., Степанчук В.Ф., Соловьев В.Н., Хутская Н.Г., Шуль-женко А.А. Результаты экспериментального исследования дисперсного состава двухфазного потока в вертикальном канале. Минск, 1982. - 7 с. (Деп. в ВИНИТИ 17.05.82, № 2507-82Деп)

63. Конструкционные материалы: Справочник / Под общей ред. Б.Н. Ар-замасова. М.: Машиностроение, 1990. - 688 с.

64. Кремнев О.А., Сатановский А.Л. Воздушно-водоиспарительное охлаждение оборудования. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1967. - 240 с.

65. Кудрявцева А.А, Зудин Ю.Б., Ягов В.В. Приближенная физическая модель процессов закризисного теплообмена и ее численная реализация // Тез.докл. VII Всес. конф. «Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах». JL, 1985. Т. 1. - С. 78.

66. Кунтыш В. Б., Бессонный А. Н., Дрейцер Г. А., Егоров И.Ф. Примеры расчетов нестандартизованных эффективных теплообменников / Под ред. В.Б. Кунтыша и А.Н. Бессонова. СПб.: Недра, 2000. - 300 с.

67. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

68. Кутателадзе С. С., Боришанский В. М. Справочник по теплопередаче. — М. — JL: Госэнергоиздат, 1959. 414 с.

69. Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике. — Новосибирск: Наука, 1982.-280 с.

70. Кутателадзе С. С. Теплопередача и гидравлическое сопротивление: Справочное пособие: М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с.

71. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. 2-е изд., перераб. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -320 с.

72. Лахтин Ю.М., Леонтьева В.П. Материаловедение: Учебник для высш. техн. учеб. заведений. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

73. Марков М.Г., Щукин Е.Р., Яламов Ю.И. К вопросу о движении малых аэрозольных частиц, содержащих неоднородно распределенные по объему источники тепла, в многоатомных газах // ИФЖ, 1981. Т. 41, № 6. — С. 10451048.

74. Мастанаия К, ГаникЕ.Н. Теплообмен в двухкомпонентном дисперсном потоке // Теплопередача. 1981. - Т. 103, № 2. - С. 131-140.

75. Медников Е.П. Турбулентный перенос и осаждение аэрозолей. М.: Наука, 1981.-174 с.

76. Мигуцкий Е.Г. Экспериментальное исследование теплообмена между оребренной поверхностью и двухфазным потоком. Минск, 1982. - 15 с. (Деп. в ВИНИТИ 10.06.82, № 2966-82Деп)

77. Миронов А.И. К расчету теплоотдачи полидисперсного потока газовзвеси в прямых каналах и трубах // Изв. вузов, сер.: Авиац. техн. 1983. - № 1.-С. 49-54.

78. Мирополъский 3.JI. Теплоотдача при пленочном кипении пароводяной смеси в парогенерирующих трубах // ИФЖ. 1963. - Т. 5, № 1. - С. 49-52.

79. Михайлов А.А., Борисов В.В., Калинин Э.К. Газотурбинные установки замкнутого цикла // АН СССР, 1962. 146 с.

80. Михайловский Г.А. Термодинамические расчеты процессов парогазовых смесей. M.-JL: Машгиз, 1962. - 184 с.

81. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи М.: Энергия, 1977.-343 с.

82. Моделирование горения твердого топлива / Волков Э.П., Зайчик Л.И., Першуков В.А. М.: Наука, 1994. - 320 с.

83. Мозберг Р.К. Материаловедение: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. -М.: Высш. шк., 1991.-448 с.

84. Муштаев В.И., Логунов В.Ф., Тимонин А. С. К вопросу об объемном испарении. Критериальные зависимости для расчета конвективного тепломассообмена // Тепломассообмен VII: Материалы 7 Всес. конф. по тепломассообмену. Минск, 1984. Т. 6. - С. 58-61.

85. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.1. М.: Наука, 1987.-464 с.

86. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. 4.2. М.: Наука, 1987.-360 с.

87. Оболенский Е.П., Сахаров Б.И., Стрекозов Н.П. Прочность агрегатов оборудования и элементов систем жизнеобеспечения летательных аппаратов. -М.: Машиностроение, 1989.-248 с.

88. Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / Под. ред. В.К. Кошкина. М.: Машиностроение, 1975. - 624 с.

89. Пасконов В.М., Полежаев В.П., Чудов Л.А. Численное моделирование процессов тепло- массообмена. М.: Наука, 1984. — 288 с.

90. Пашков В.Ф. Особенности тепло- и массообмена при тепловлажност-ной обработке воздуха с начальной отрицательной температурой // Управление микроклиматом в обогреваемых зданиях: Тез. докл. семинара. Челябинск, 1979.-С. 75-77.

91. Пенный режим и пенные аппараты / Под. Ред. И.П. Мухаенова, ЭЛ. Тарата. Л.: Химия, 1977.

92. Пикков Л.М., Рейтер Э.К., Сийрде Э.К. Моделирование тепло- и массообмена в двухфазной системе газ распыленная жидкость // ТОХТ. - 1976. — Т. 10, №5.-С. 691-696.

93. Прохоров В.К Системы кондиционирования воздуха с воздушными холодильными машинами. М.: Стройиздат, 1980. - 161 с.

94. Прохоров В.И., Булычева О.П., Страшевский А.В. Комбинированный способ получения тумана с помощью воздушных холодильных машин // Холод. техника. 1984. - № 3. - С. 40-44.

95. Прохоров В.И., Шилкопер С.М. Вычисления эксергии воды и льда в потоке влажного воздуха // Холод, техника. 1981. -№ 12. - С. 28-32.

96. Прохоров В.И., Шилкопер С.М. Метод вычисления эксергии потока влажного воздуха // Холод.техника. — 1981. № 9. - С. 37-41.

97. Ремизов О.В., Воробьев В.А., Галъченко Э.Ф. Границы наступления режима с ухудшенной теплоотдачей и теплообмен в закризисной области. -М., 1975. (Препринт / ФЭИ; № 653).

98. Ренксизбулут М., Юань М.С. Численное исследование испарения капель в высокотемпературном воздушном потоке // Труды АОИМ, сер.: Теплопередача. 1983. - Т. 105, №2.-С. 149-159.

99. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Химия, 1977.

100. Свенсон, Карвер, Соек. Влияние пузырькового и пленочного кипения на теплоотдачу в трубах котлов электростанций // Энерг. машиностроение. -1962.-№4.-С. 75-83.

101. Системы оборудования летательных аппаратов: Учебник для студентов вузов / М.Г. Акопов, В.И. Бекасов, А.С. Евсеев.; Под ред. A.M. Матвеенко и В.И. Бекасова. Машиностроение, 1995. - 496 с.

102. Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т. 1 /Пер. с англ.; Под ред. Б.С. Петухова, В. К. Шикова М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 с.

103. Степанчук В. Ф., Хутская Н.Г. Экспериментальное исследование теплообмена при течении воздушно-водяного потока в трубе // Изв. АН БССР, Сер. физ.-энерг.н. 1981. - № 3. - С. 70-73.

104. Сукомел А.С., Величко В.И., Абросимов Ю.Г. Теплообмен и трение при турбулентном течении газа в коротких каналах. М.: Энергия, 1979. - 216 с.

105. Сукомел А.С., Цветков Ф.Ф., Керимов Р.В. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при движении газовзвеси в трубах. М.: Энергия, 1977. -193 с.

106. Теплопередача: Учебник для вузов / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. -М.: Энергоиздат, 1981. -416 с.

107. Терехов В.И., Пахомов М.А., Чичиндаев А.В. Тепломассообмен в двухкомпонентном развитом турбулентном газокапельном потоке // Инженерно-физический журнал. 2001. Т. 74, № 2. - С. 56-61.

108. Ml .Терехов В.И, Пахомов М.А., Чичиндаев А.В. Теплообмен при ламинарном развитом течении парокапельного потока в трубе // Теплофизика и аэромеханика, 2000. Т. 7, № 4. - С. 523-536.

109. Терехов В.И., Чичиндаев А.В., Пахомов М.А. Влияние испарения жидких капель на распределение параметров в двухкомпонентном ламинарном потоке И ПМТФ, 2000. Т. 41, № 6. - С. 68-77.

110. Технологичность конструкций изделий: Справочник / Под общей ред. Ю. Д. Амирова. -М.: Машиностроение, 1985. 368 с.

111. Токарь Б.З. I-d диаграмма для произвольного давления влажного воздуха//ИФЖ. 1981Т. 40, №5.-С. 920-921.121 .Федюкин В.К., Смагоринский М.Е. Термоциклическая обработка ме-талов и деталей машин. Л.: Машиностроение, 1989. - 255 с.

112. Филиппов Э.Б., Фомин А.В. Оптимизация параметров воздушной холодильной машины для систем кондиционирования воздуха // Холод, техника. 1983. -№ 12.-С. 13-18.

113. Финдейзен В., Шульц Г. Экспериментальное исследование образования ледяных частиц в атмосфере // Физика образования осадков / Под ред. Б.В.Дерягина, А.Х. Хргиана. -М.: 1951. С. 59-63.

114. Фукс Н.А. Механика аэрозолей. М.: Изд. АН СССР, 1955. - 143 с.

115. Фурнье д^Альб Э. Опыты по конденсации водяного пара при температуре ниже 0°С // Физика образования осадков / Под ред. Б.В.Дерягина, А.Х. Хргиана.-М.: 1951. С. 94-109.

116. Ходак Е.А., Ромахова Г.А. Испарение мелкодисперсной влаги в низкотемпературном потоке газа // Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации: Тез. докл. Всес. конф. Рига, 1982. С. 223-224.

117. Ходак Е.А., Ромахова Г.А. Испарение мелкодисперсной влаги в низкотемпературном потоке газа // Кипение и конденсация: Рига, 1986. № 10. — С. 59-66.

118. Холодильные установки / Под ред. проф. И.Г. Чумака. 3-е изд. - М.: Агропромиздат, 1991. - 495 с.

119. ХЪЪ.Цвилонг В. Сублимация в камере Вильсона // Физика образования осадков / Под ред. Б.В.Дерягина, А.Х. Хргиана. М.: 1951. - С. 86-93.

120. ПА.Цзю Ж.П. Влияние продольной теплопроводности на работу теплообменника с перекрестным током теплоносителей // Труды АОИМ, сер.: Теплопередача. 1978. - Т. 100, № 2. - С. 197-202.

121. Циклаури Л.П. Теплопередача в закризисной области при низком давлении и малых массовых скоростях // ИФЖ. 1982. - Т. 42, № 5. - С. 497-503.

122. Чиркин Н.Б. Исследование теплообмена при течении потоков, несущих взвешенную влагу: Автореф. дис. кан.тех.наук. Харьков, 1973. - 32 с.

123. Чиркин Н.Б. О некоторых особенностях применения критериальных соотношений для расчета теплоотдачи к дисперсным газожидкостным потокам // Энерг. машиностроение. Харьков, 1975. Вып. 20. - С. 3-11.

124. Чиркин Н.Б., Коробчанский А.А., Остапчук Ю.А. Контроль параметров жидкой фазы в дисперсном воздухо-водянном потоке на стенде // Энерг. машиностроение. Харьков, 1982. № 33. - С. 82-87.

125. Чичиндаев А.В. Влияние воздушно-испарительного охлаждения на эффективность работы воздухо-жидкостного теплообменника // Изв. вузов. Серия: Авиационная техника. 2005. - № 3. - С. 73-75.

126. Чичиндаев А.В. Исследование работы теплообменника-конденсатора СКВ // Авиакосмическое приборостроение. 2005. - № 1. - С. 43-49.

127. Чичиндаев А.В. Исследование теплообмена на начальном участке: Метод, указания / Новосиб. гос. техн. ун-т. Новосибирск, 1997. - 54 с.

128. Чичиндаев А.В. Исследование теплообмена при испарении потока водного аэрозоля в каналах компактных теплообменников // Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах. Тез. докл. 8 Всес. конф. Ленинград, 1990.-Т. 1.-С. 151-152.

129. Чичиндаев А.В. Комплексная оптимизация теплонапряженного компактного теплообменника // Сб. тр. XXVI Сибирского теплофизического семинара СТС XXVI. - Институт теплофизики СОР АН, Новосибирск, 2002. -Т. CD-R- 19 с.

130. Чичиндаев А.В. Комплексная оценка эффективности компактных пластинчато-ребристых теплообменников // Авиакосмическое приборостроение. -2005.-№9.-С. 53-60.

131. Чичиндаев А.В. Компьютерное моделирование теплофизических процессов в курсе «Теплообменные устройства» // Новые информационные технологии в университетском образовании: Матер. Междунар. науч.-практ. конф. Новосибирск, 1997. - С. 57-58.

132. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 1. Теоретические основы: Учебное пособие для студентов вузов. Новосибирск: НГТУ, 2003. - 400 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).

133. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 2. Примеры расчета и справочные материалы: Учебное пособие для студентов вузов. Новосибирск: НГТУ, 2003. - 208 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).

134. Чичиндаев А.В. Оптимизация конструкции первичного теплообменника: Метод, указ. Новосибирск: Изд-во НГТУ. - 2001. - 54 с.

135. Чичиндаев А.В. Оптимизация конструкций теплообменников: Метод, указ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1996. — 38 с.

136. Чичиндаев А.В. Особенности оптимизации теплообменника-конденсатора с противообледенительной системой // Изв. вузов. Серия: Авиационная техника. 2006. - № 1. - С. 3-6.

137. Чичиндаев А.В. Особенности работы и оптимизации теплообменника-конденсатора СКВ // Авиакосмическое приборостроение. 2005. - № 1. - С. 50-55.

138. Чичиндаев А.В. Особенности тепломассообмена при фазовых переходах водного аэрозоля в области отрицательных температур // Актуальные вопросы физики аэродисперсных систем. 2 Всес.конф. (Тезисы докладов). — Одесса, 1989.-Т. 1.-С. 45.

139. Чичиндаев А.В. Особенности теплонапряженного состояния первичного теплообменника авиационной системы кондиционирования воздуха // Изв. вузов. Серия: Авиационная техника. 2005. - № 2. - С. 34-37.

140. Чичиндаев А.В. Особенности теплоотдачи к потоку водного аэрозоля // Современные проблемы теплофизики. 5 Всес.шк.мол.уч.и спец. (Тезисы докладов). Новосибирск, 1988.-С. 178-179.

141. Чичиндаев А.В. Особенности теплопередачи в компактном теплообменнике при фазовых перехода в теплоносителях // Изв. вузов. Серия: Авиационная техника. 2005. - № 4. - С. 45-48.

142. Чичиндаев А.В. Особенности эксплуатационной оптимизации теплообменника-конденсатора системы кондиционирования воздуха // Научный вестник НГТУ. 2005. - № 1(19).-С. 111-120.

143. Чичиндаев А.В. Пластинчато-ребристые теплообменники: Метод, указ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1994. - 141 с.

144. Чичиндаев А.В. Проектирование воздушно-испарительных теплообменников: Учеб. пособие. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. 45 с.

145. Чичиндаев А.В. Расчет агрегатов СКВ на влажном воздухе: Метод, указ. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1994. - 39 с.

146. Чичиндаев А.В. Расчет и проектирование конденсатора СКВ: Метод, указ. Новосиб. электротехн. ин-т. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1991. - 87 с.

147. Чичиндаев А.В. СКВ с отделением влаги на высоком давлении / Новосиб. электротехн. ин-т: Метод, указания. — Новосбирск, 1990. 30 с.

148. Чичиндаев А.В. Современные системы отделения влаги в СКВ транспортных средств (зарубежная литература). — Новосибирск, 1985. — 30 с. (Деп. в ЦНТИ ГА 23.08.85, № 354га).

149. Чичиндаев А.В. Тепломассообмен при течении водного аэрозоля в каналах компактных теплообменников: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 1998. —20 с.

150. Чичиндаев А.В. Теплопередача в пластинчатых теплообменниках с двухфазным дисперсным теплоносителем // Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики. Тез. докл. 3 Всес.конф.мол.исслед. Новосибирск, 1989. - С. 248-249.

151. Чичиндаев А.В. Численное моделирование и исследование работы первичного теплообменника СКВ // Авиакосмическое приборостроение. -2004.-№ 12.-С. 41-47.

152. Чичиндаев А.В. Экспериментальное исследование теплоотдачи к двухфазному воздушно-капельному потоку в каналах теплообменника-конденсатора СКВ // Авиакосмическое приборостроение. 2005. - № 11. - С. 34-41.

153. Чичиндаев А.В. Экспериментальное исследование теплоотдачи к двухфазному воздушно-капельному потоку в каналах компактного теплообменника // Научный вестник НГТУ. 2005. - № 1(19). - С. 121-134.

154. Чумак И.Г., Коханский А.И., Кузнецова Л.П. Математическая модель испарительного конденсатора // Изв. вузов, сер.: Энергетика. 1975. - № 1. -С. 91-98.

155. Чумак И.Г., Коханский А.И., Кузнецова Л.П. Математическая модель воздушного конденсатора как объекта управления в схеме холодильной установки // Изв. вузов, сер.: Энергетика. 1977. - № 11. - С. 78-83.

156. Чумак И.Г., Коханский А.И., Кузнецова Л.П. Метод расчета воздушных конденсаторов с помощью номограмм // Изв. вузов, сер.: Энергетика. — 1978. -№ 1. С.86-91.

157. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя: Пер. с нем. М.: Наука, 1969.-742 с.

158. Шпаковский Р.П. Об определяющих симплексах в критериальных уравнениях тепло- и массоотдачи // Теплоэнергетика. 1975. - № 11. - С. 6872.

159. Шустрое Ю.М., Булаевский М.М. Авиационные системы кондиционирования воздуха. М.: Машиностроение, 1978. - 160 с.

160. Якушин А.Н. Расчет противоточных пластинчато-ребристых теплооб-меников // Изв. вузов, сер.: Энергетика. 1975. - № 10. - С. 83-85.

161. Ло Ш.-Ч. Конвективный теплообмен на участке тепловой стабилизации ламинарного парокапельного потока в трубах круглого сечения // Труды АОИМ, сер.: Теплопередача. 1979.-Т. 101, № 3. - С. 118-123.

162. Яо Ш.-Ч., Рейн А. Теплообмен при ламинарном течении мелкодисперсной парокапельной смеси в трубах // Труды АОИМ, сер.: Теплопередача. -1980.-Т. 102, №4.-С. 93-101.

163. Ясников Г.П. О кинетике автомодельного режима испарения поли-сперсной системы капель // ИФЖ. 1982. - Т. 42, № 2. - С. 243-250.

164. Chung G.N., Olafsson S.I. Two-phase droplet flow convective and radiative heat transfer // Int.J. Heat and mass transfer. 1984. - Vol. 27, № 6. - P. 901910.

165. Djachenko Yu.V., Chichindaev A.V. Research of Heat Transfer in the Compact Heat Exchanger Working on Twophase Heat Carriers // Proc. of the Fourth Intern. SymP. Multiphase Flow and Heat Transfer, Xi'an, Aug. 22-24, 1999. Xi'an,

166. China, 1999. V. 3. - P. 41-48. Исследование теплопередачи в компактных теплообменниках работающих на двухфазных теплоносителях.

167. Law C.K. A theory for monodisperse spray vaporization in adiabatic and isothermal systems // Int.J. Heat and Mass Transfer. 1975. - Vol. 18, № 11. - P. 1285-1295.

168. Lian Liu, Shi-chune Yao. Heat Transfer analysis of droplet flow impinging on a hot surface // Heat Transfer, 1982. Proc.7-th Int.Conf.Munchen. 1982. - Vol. 4.-P. 161-166.

169. Rohsenow W.M. Dispersed flow heat transfer //Int.J. Heat and Mass Transfer. 1977. - Vol. 20, № 8. - P. 855-866.

170. Shi-chune Yao, Anil Rane. Numerical study of turbulent droplet flow heat transfer // Int.J. Heat and Mass Transfer. 1981. - Vol. 24, № 5. - P. 785-793.

171. Tong L.S. Heat transfer in water cooling nuclear reactors // Nucl.Eng. and Design. 1967. - Vol. 6. - P. 301-324.

172. Trela M. An approximate calculation of heat transfer during flow of an air water mist along a heated flat Plate // Int.J. Heat and Mass Transfer. 1981. - Vol. 24, № 4. - P. 749-755.

173. Trela M., Zembik I, Durkiewicz B. Droplet deposition on a flat Plate from an air/water turbulent mist flow // Int.J. Multiphase flow. 1982. - Vol. 8, № 3. - P. 227-238.

174. Voronin G.I., Dubrovsky Ye. V. Highly Effective Heat-Exchanger Surfaces. -XIV International Congress of Refrigeration, v. IV. Moscow, 1975. P. 763-777.

175. Warrington R.O., Mussulman R.L. Analysis of monodispersed liquid spray heat exchanger // AICHE Symposium Seria. 1979. - Vol. 75, № 189. - P. 244-249.

176. Yao S.C., Zerpa G. Numerical analysis of Dispersed flow heat transfer in pipes // Multiphase Transp.Proc: Multiphase Flow and Heat Transfer. Miami Beach. 1980.-Vol. 2.-P. 855-897.

177. Yuen M.C., Chen L.N. Heat transfer measurements of evaporating liquid droplets // Int.J. Heat and Mass Transfer. 1978. - Vol. 21, № 9. - P. 537-542.1. УТВЕРЖДАЮ»1. АКТвнедрения результатов научной работы в учебный процесс

178. Дьяченко Ю.В., Чичиндаев А.В. Особенности работы авиационных систем кондиционирования на влажном воздухе: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 80 с.

179. Дьяченко Ю.В., Спарин В.А., Чичиндаев А.В. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов. Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. -512с. - (серия "Учебники НГТУ ")

180. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 1. Теоретические основы: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.-400 с. - (Серия "Учебник НГТУ").

181. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 2. Примеры расчета и справочные материалы: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 208 с. - (Серия "Учебник НГТУ").заведующий кафедрой

182. Системы оборудования J1A» (103)профессор, д.т.н., академик РАН1. АКТо практическом использовании результатов научной работы

183. Мы, нижеподписавшиеся, Рубан В.Л. и Ельчанинов В.Д. подтверждаем, что результаты диссертационной работы А.В. Чичиндаев имеют практическое применение в разработке аппаратов систем кондиционирования авиационной техники.

184. В.Л. Рубан В.Д. Ельчанинов1. УТВЕРЖДАЮ1. СПРАВКАо практическом использовании результатов научной работы

185. Дьяченко Ю.В., Чичиндаев А.В. Особенности работы авиационных систем кондиционирования на влажном воздухе: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. - 80 с.

186. Дьяченко Ю.В., Опарин В.А., Чичиндаев А.В. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов. Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 512с. - (серия "Учебники НГТУ ")

187. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 1. Теоретические основы: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003.-400 с. - (Серия "Учебник НГТУ").

188. Дьяченко Ю.В., Чичиндаев А. В. Особенности работы авиационных систем кондиционирования на влажном воздухе: Учеб. пособие для вузов. -Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 83 с.

189. Дьяченко Ю.В., Опарин В.А., Чичиндаев А.В. Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Ю.В. Дьяченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 512 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).

190. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 1. Теоретические основы: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 400 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).

191. Чичиндаев А.В. Оптимизация компактных пластинчато-ребристых теплообменников. Часть 2. Примеры расчета и справочные материалы: Учеб. пособие для вузов. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2003. - 208 с. - (Серия «Учебники НГТУ»).

192. Заведующий кафедрой ТТФ д.т.н., профессор1. Ю.В.Дьяченко