Особенности применения и расчета режимов работы тепловых труб в составе низкотемпературных установок и систем жизнеобеспечения

Цель. В связи с нарастающим дефицитом источников энергии, а также с усилением тренда бережного отношения к окружающей среде, всё большую эффективность приобретают различные методы и технологии, способствующие наиболее рациональному использованию энергии, в том числе, используемой в низкотемпературных установках и системах жизнеобеспечения (кондиционирования). Целью исследования является разработка оптимальной конструкции теплоутилизатора, способной к интеграции в низкотемпературную установку или систему кондиционирования. Метод. Исследование основано на применении энергосберегающих технологий при создании машин и аппаратов холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения, в том числе за счет утилизации тепла. Результат. На основании проведенного анализа процессов теплообмена, расчетов конструктивных параметров и коэффициентов теплопередачи спроектирован опытный образец низкотемпературного рекуператора из теплообменных труб. Вывод. Исследование истинных параметров и режимов работы опытного образца рекуператора предусмотрено в составе экспериментальной установки. Планируется разработать методику проектного расчета для проектирования рекуператоров из тепловых труб для работы в составе низкотемпературной установки систем кондиционирования. Применение статистических методов является важным инструментом в процессе проектирования и улучшения технических решений, позволяющим достичь высокой эффективности и экономичности новых типов теплообменников – рекуператоров.

1. С. Чи Тепловые трубы. Теория и практика. – М.: Машиностроение, 1981г., 206 с.

2. Бажанов, А.Г. Интенсификация теплопередачи макетного образца двухпоточной тепловой трубы / А.Г. Бажанов, Д.А. Ремезов // Научный взгляд в будущее. – 2019. – Т. 1, № 15. – С. 21-27. – DOI 10.30888/2415-7538.2019-15-01-014.

3. Озонобезопасные альтернативы и заменители. Пропелленты, хладагенты, вспениватели, растворители, огнегасящие средства /В.Г. Барабанов, О.В. Блинова, В.С. Зотиков и др. – СПб.: Химиздат, 2003. – 304 с.

4. Бабакин Б.С. Хладагенты, масла, сервис холодильных систем: Монография. – Рязань: Узорочье, 2003. – 470 с.

5. Цветков О.Б. Холодильные агенты. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2004. – 216 с.

6. Патент № 2660980 C2 Российская Федерация, МПК F28D 15/02. тепловая труба и способ ее работы: № 2016112286: заявл. 01.04.2016: опубл. 11.07.2018 / В.Д. Шкилев, А.П. Коржавый, К.С. Рыжков, В.А. Подгорбунский.

7. Патент РФ г. Москва, 10 октября 2002г., Холодильная установка с аккумулятором холода из тепловых труб, Шляховецский В.М., Хамие Х.Н., Пат. № 2190813 Россия, МКИ6 С1 7 F 25 B 7/00, F 28 D 15/02 № 2001105728/06; Заявл.28.02.2001, опубл. 10.10.2002г., Бюл.№ 28.

8. Попов И.А. Промышленное применение интенсификации теплообмена — современное состояние проблемы: обзор // Теплоэнергетика. — 2020. — № 1. — С. 3–14.

9. Volodin V.V., Petrov A.A. Modern methods of heat transfer intensification in heat exchangers // High Temperature. — 2021. — Vol. 59, No. 2. — P. 210–222.

10. Ovsianik M.M. Modeling of heat transfer processes during liquid boiling: monograph. — Moscow: MEI Publishing House, 2020. — 200 p.

11. Petrov P. P. Prospects for the development of heat supply systems in municipal economy // Municipal Economy Journal. — 2020. — No. 3. — P. 12–18.

12. Ivanov D.S. Investigation of the efficiency of vortex apparatuses with twisted gas and liquid flows // Universum: Technical Sciences. — 2021. — No. 4(85). — P. 113–117.

13. Kuznetsov N.V. Experimental study of heat transfer in modern heat exchangers. Energy Saving. 2021;2: 34–39.

14. Sokolov G.G. Innovative methods of heat transfer intensification in heat exchange equipment // Industrial Heat Engineering. — 2020. — No. 5. — P. 56–63.

15. Orlov A.A. Analysis of the effectiveness of modern heat exchangers in industrial applications // Chemical Engineering Journal. — 2021. — Vol. 12, No. 3. — P. 78–85.

16. Smirnova E.E. Heat transfer processes in compact heat exchangers: experimental studies // Journal of Heat and Mass Transfer. — 2020. — Vol. 47, No. 6. — P. 1025–1033.

17. Расчет теплоутилизатора с использованием тепловых труб в системе утилизации тепла вытяжного воздуха / А.С. Зайцев, М.В. Шамаров, Р.А. Жлобо, Е.О. Ивченко // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. – 2023. – Т. 50, № 4. – С. 17-25. – DOI 10.21822/2073-6185-2023-50-4-17-25.

18. Шамаров, М.В. Анализ теплопередачи в процессе замораживания и плавления на примере аккумулятора холода из тепловых труб / М.В. Шамаров, А.С. Зайцев // Механика, оборудование, материалы и технологии : Электронный сборник научных статей по материалам третьей международной научно-практической конференции, Краснодар, 29–30 октября 2020 года. – Краснодар: ООО «Принт Терра», 2020. – С. 981-982.

19. Шамаров, М.В. Моделирование аккумулятора холода на базе тепловых труб / М.В. Шамаров // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. – 2010. – № 1(313). – С. 80-81.

20. Соколов, Н.Ю. Математическое моделирование и оптимизация систем тепловых труб / Н.Ю. Соколов, В.А. Кулагин, Д.А. Нестеров // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. – 2021. – Т. 14, № 7. – С. 860-879. – DOI 10.17516/1999-494X-0352.