Аннотация
Рассматривается рабочий цикл в координатах давление – энтальпия реальной парокомпрессионной холодильной установки. Определены теплофизические параметры хладагента на входе, выходе, в промежуточных сечениях трубы конденсатора. Рассмотрены два случая возможных комбинаций режимов течения хладагента в конденсаторе. Вычислены значения комплексов Кутателадзе – Сорокина и Бейкера. Проведен анализ режимов течения хладагента с помощью диаграмм Кутателадзе – Сорокина и Бейкера. Получены значения чисел Нуссельта, коэффициентов теплоотдачи и величин удельной на единицу площади теплоты, отбираемой у хладагента, находящегося в разных режимах течения (первый: дисперсный – преобладание газовой фазы, второй: кольцевой, третий: расслоенный – преобладание жидкой фазы). Анализ процесса теплоотдачи показывает существенные различия чисел Нуссельта для разных режимов течения хладагента в конденсаторе. Показана возможность увеличения размера области с наибольшей теплоотдачей. Расширение участка кольцевого режима течения повышает эффективность конденсатора парокомпрессионной холодильной установки, происходит снижение потерь на трение, уменьшение температуры хладагента, исключается наличие газовой фазы на выходе из конденсатора. Предложена система автоматического управления состоянием хладагента для интенсификации теплоотдачи, содержащая датчики состояния хладагента, блок обработки поступающей информации и формирования команд управления, исполнительные устройства для изменения концентрации фаз. Представлены теоретические основы для построения систем автоматического регулирования интенсификацией теплоотдачи в парокомпрессионных холодильных установках.
Ключевые слова: управление техническими системами, холодильная установка, конденсатор, рабочий цикл, хладагент, карты режимов течения, диаграммы Кутателадзе – Сорокина и Бейкера, газовая фаза, число Нуссельта, теплоотдача
Список литературы
[1] Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. – М.: Атомиздат, 1979. – 416 с.
[2] Маке В., Эккерт Г.-Ю., Кошпен Ж.-Л. Учебник по холодильной технике: [пер. с фр.]. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 1160 с.
[3] Лэнгли Б.К. Холодильная техника и кондиционирование воздуха. – М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. – 479 с.
[4] Фреоны метанового ряда: справ. данные / В.В. Алтунин, В.З. Геллер, Е.А. Кременевская, И.И. Перельштейн, Е.К. Петров; под ред. С.Л. Ривкина. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 264 с.
[5] Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1975. – 486 с.
[6] Хьюитт Дж., Холл-Тейлор Н.С. Кольцевые двухфазные течения. – М.: Энергия, 1974. – 408 с.
[7] Борис А.А., Лягов А.В. Определение режима течения потоков газожидкостной смеси в трубопроводах на установках путевого сброса воды Арланской группы месторождений ОАО «АНК Башнефть» [Электронный ресурс] // Нефтегазовое дело. – 2012. – №2. – С. 66–78. – URL: http://www.ogbus.ru/authors/Boris/Boris_1.pdf (дата обращения: 27.12.2013).
[8] Бердников В.С., Митин К.А. Сопряженный конвективный теплообмен в вертикальном слое жидкости // Вестн. НГУ. Серия: Физика. – 2012. – Т. 7, № 1. – С. 70–79.
[9] Кутателадзе С.С., Волчков Э.П., Терехов В.И. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках. – Новосибирск: Наука, 1987. – 272 с.
[10] Терехов В.И., Калиниа С.В., Леманов В.В. Механизм теплопереноса в наножидкостях: современное состояние проблемы: (обзор). Ч. 1. Теплопроводность наножидкостей // Теплофизика и аэромеханика. – 2010. – Т. 17, № 1. – С. 1–18.
[11] Choi S.U.S. Nanofluids: From Vision to Reality Through Research // J. of Heat Transfer. – 2009. – Vol. 131,
№ 3. – P. 033106-1–033106-9.
[12] Terekhov V.I., Ekaid, A.L. Natural convection between vertical parallel plates with asymmetric heating and cooling // Proc. of the 6th Baltic Heat Transfer Conference (Aug. 24-26, 2011, Tampere, Finland). – 2011. – № 185. – P. 11.
[13] Review and Comparison of Nanofluid Thermal Conductivity and Heat Transfer Enhancements / W. Yu,
D.M. France, J.L. Routbort, S.U.S. Choi // Heat Transfer Engineering. – 2008. – Vol. 29, № 5. – P. 432–460.
[14] Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. – М.: Энергия, 1976. – 296 с.
[15] Rifert V.G., Ozimay S.S. The analysis of the regimes of phases flow and of methods of calculation of heat transfer during the condensation inside the horizontal tubes // Heat Transfer in Condensation: Proc. of the Eurotherm Seminar, Oct. 4–5 1995, Paris (France). – Paris, 1995. – P. 78–85.
[16] Терехов В.И., Пахомов М.А. Тепломассоперенос и гидродинамика в газокапельных потоках. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2008. – 284 с.
[17] Усачев А.П., Рулев А.В. Определение интенсивности теплообмена в проточных испарителях пропан-бутановых смесей с кипением жидкой фазы [Электронный ресурс] // Нефтегазовое дело. – 2012. – С. 376-385. – URL: http://www.ogbus.ru/authors/Usachev/Usachev_6.pdf (дата обращения: 27.12.2013).
[18] Воевода А.А., Вороной В.В. Полиноминальный метод расчета многоканальных регуляторов заданной структуры // Науч. вестн. НГТУ. – 2013. – № 2 (51). – С. 214–218.
[19] Воевода А.А., Вороной В.В., Шоба Е.Б. Модальный синтез многоканального регулятора пониженного порядка с использованием «обратной» производной на примере трёх массовой // Науч. вестн. НГТУ. – 2012. – № 1 (46). – С. 15–22.
