ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИФИКАТОРА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ПРОТОЧНОГО ТИПА В СОСТАВЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ

 Цель Целью исследования является анализ теплофизических процессов в термоэлектрическом интенсификаторе теплопередачи, работающей в составе опреснительной  системы на базе полупроводниковых термоэлектрических преобразователей.

Метод. Предложена математическая модель для конструкции опреснителя, содержащего термоэлектрический  теплообменник, в котором предусмотрено использование теплоперетоков естественной теплопроводностью за счет «тепловых мостиков».  Предложенный метод использования дополнительных стоков теплоты на теплопоглощающей стороне устройства и дополнительных источников теплоты  на тепловыделяющей стороне определяет необходимость в новой математической модели, отличающейся от известных математических моделей, описывающих теплопередачу в интенсификаторе теплопередачи проточного типа.

Результат. Существенный вклад в температурное поле теплоносителей вносят члены, учитывающие теплопередачу через «тепловые мостики». Причем величина вклада тем больше, чем больше теплопроводность «тепловых мостиков» и разница температур между теплоносителями и поверхностью «тепловых мостиков». В соответствии со своим назначением ТЭИТ проточного типа для  схемы использования в опреснителях должны обеспечивать эффективную передачу теплоты от потока охлаждаемого теплоносителя к потоку нагреваемого теплоносителя. Результаты показывают, что при заданной ограниченной длине теплообменника применение термоэлектробатареи совместно с «тепловыми мостиками» позволяет достичь равенства температур теплоносителей на выходе.

Вывод. Для условия работы термобатареи в режиме интенсификатора длина не должна превышать той величины, при которой температуры теплоносителей на выходе становятся равными. Решение системы относительно длины, дает искомую длину термобатареи, при которой достигается равенство температур теплоносителей на выходе из режима функционирования ТЭИТ.  Уменьшение длины теплообменника, при всех прочих равных условиях дает снижение массогабаритных показателей устройства в целом.

1. Исмаилов Т.А. Термоэлектрические полупроводниковые устройства и интенсификаторы теплопередачи. - СПб.: Политехника. - 2005. - 534 с.

2. Булат Л.П. Прикладные исследования и разработки в области термоэлектрического охлаждения в России // Холодильная техника. - 2009. - №7. - С. 34-37.

3. Дрейцер Г. А., Лобанов И.Е. Предельная интенсификация теплообмена в трубах за счет искусственной турбулизации потока //ИФЖ. 2003. Т.76, №1. 46—51 с.;

4. Кадирова Д. К. Термоэлектрический интенсификатор теплопередачи проточного типа // Вестник ДГТУ. Технические науки. 2017. №2.

5. Дрейцер Г. А., Исаев С. А., Лобанов И. Е. Расчет конвективного теплообмена в трубах с периодическими выступами // Проблемы гидродинамики и теплообмена в энергетических установках. М.: Изд. МЭИ. 2003. Т.1. 57—60 с.;

6. Осипов М. И., Олесевич Р. К., Олесевич К. А. Экспериментальное и численное исследование теплообменных аппаратов шнекового типа //Труды Второй Российской национальной конференции по тепломассообмену. М.: МЭИ. 2002. Т.6. 159—162 с.;

7. Попов И.А., Махянов Х.М., Гуреев В.М. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена. Под общ. Ред. Ю.Ф. Гортышова / Казань.2012. Изд. дом «Логос» -559с

8. Гортышов Ю. Ф., Олимпиев В. В., Попов И. А. Эффективность промышленно эффективных интенсификаторов теплопередачи (Обзор. Анализ. Рекомендации) // Известия РАН, Энергетика. 2002. № 3. 102—118 с.;

9. Shah, R.K. Compact Heat Exchangers - Recuperators and Regenerators. In Handbook of Energy Efficiency and Renewable Energy. Kreith F., Yogi Goswami D., Chap.13. eds. CRC Press, Taylor & Francis Group, 2007.

10. Zimparov V. D. Extended performance evaluation criteria for heat transfer surfaces: Heat transfer through ducts with constant wall temperatures //Int. J. Heat Mass Transfer. 2000. v.43. No 17. P.3137—3150;

11. Dreitser G. A. Modern problems of cryogenic heat transfer and its enhancement (Generalization of experimental results. Practical recommendations and different applications) //Low Temperature and Cryogenic Refrigeration. Dordrecht, Boston, London. Kruger Academic Publications. 2003. P.201—220;

12. Muhammad Sajid, Ibrahim Hassan, Aziz Rahman. An overview of cooling of thermoelectric devices// School of Mechanical & Manufacturing Engineering (SMME), National University of Sciences & Technology (NUST), Islamabad, Pakistan/ Texas A&M University at Qatar, P.O. Box 23874, Doha, Qatar. Energy. Volume 118, 1 January 2017, Pages 1035-1043

13. Kazuaki Yazawaa, Ali Shakouria,Terry J. Hendricksb.Thermoelectric heat recovery from glass melt processes// Birck Nanotechnology Center, Purdue University, West Lafayette, IN 47907, USA/ NASA - Jet Propulsion Laboratory/California Institute of Technology, Pasadena, CA 91109, USA. Volume 185, 15 December 2016, Pages 598-602

14. Ahmed El-Desouky, Michael Carter, Matthieu A. Andre, Philippe M. Bardet, Saniya LeBlanc. Rapid processing and assembly of semiconductor thermoelectric materials for energy conversion devices//Department of Mechanical & Aerospace Engineering, The George Washington University, USA.Progress in Materials Science. Volume 83, October 2016, Pages 330-382

15. Chhatrasal Gaynera, Kamal K. Kara. Recent advances in thermoelectric materials// Advanced Nanoengineer-ing Materials Laboratory, Materials Science Programme, Indian Institute of Technology Kanpur, Kanpur 208016, India/ Advanced Nanoengineering Materials Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Indian Institute of Technology Kanpur, Kanpur 208016, India. Applied Energy. Volume 168, 15 April 2016, Pages 65-74

16. T. Zhang. New thinking on modeling of thermoelectric devices//Institute of Northern Engineering, College of Engineering and Mines, University of Alaska Fairbanks, 306 Tanana Drive, Duckering Building, Fairbanks, AK 99775, USA/ Renewable and Sustainable Energy Reviews. Volume 38, October 2014, Pages 903-916

17. Elena Otilia Viijogheb, Diana Enescua, Elena Otilia Viijogheb. A review on thermoelectric cooling parameters and performance// Department of Electronics, Telecommunications and Energy, Valahia University of Targoviste, Unirii Avenue 18-20, 130082 Targoviste, Dambovita, Romania/ Department of Automatics, Informatics and Electrical Engineering, Valahia University of Targoviste, 130082 Targoviste, Dambovita, Roma-nia.Applied Thermal Engineering. Volume 66, Issues 1-2, May 2014, Pages 15-24

18. Dongliang Zhao, Gang Tan. A review of thermoelectric cooling: Materials, modeling and applications// University of Wyoming, Department of Civil and Architectural Engineering, 1000 E. University Avenue, Dept. 3295, Laramie, WY 82071, USA. Applied Thermal Engineering. Volume 23, Issue 8, June 2003, Pages 913935

19. S.B Riffat, Xiaoli Ma. Thermoelectrics: a review of present and potential applications// Institute of Building Technology, School of the Built Environment, The University of Nottingham, University Park, Nottingham NG7 2RD, UK. Applied Thermal Engineering. Volume 64, Issues 1-2, March 2014, Pages 252-262

20. J. Steven Browna, Piotr A. Domanskib. Review of alternative cooling technologies// Department of Mechanical Engineering, Catholic University of America, 620 Michigan Avenue, NE, Washington, DC 20064, USA/ National Institute of Standards and Technology, 100 Bureau Drive, Gaithersburg, MD 20899, USA. Applied Thermal Engineering. Volume 63, Issue 1, 5 February 2014, pp. 33-39

21. Fabio A.S. Mota, Mauro A.S.S. Ravagnani, E.P. Carvalho. Optimal design of plate heat exchangers// Chemical Engineering Graduate Studies Program, State University of Maringa, Av. Colombo, 5790 Maringa, PR, Brazil.

22. Mazen M. Abu-Hader. Plate Heat Exchangers: Recent Achievements // Faculty of Chemical Engineering, Faculty of Engineering Technology, Ltd.-Balka Applied University Address: P. O. Box: 9515 Al-weibedah, 11191, Amman, Jordan. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Volume 15, Issue 9, December 2011, Pages 48554875

23. Павлова, И. Б. Методы термодинамического анализа эффективности теплоэнергетических установок / И. Б. Павлова. — М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2011. 112 с.