Теплофізичне моделювання транспорту вологої пари в тонких пористих середовищах і напівпроникних мембранах
Вантажиться...
Дата
2019-12-23
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика» (технічні науки)".
Дисертація присвячена моделюванню та розрахунково-теоретичному розвитку перспективних екологічно-безпечних замкнутих теплових циклів, особливістю яких є зберігання маси робочого флюїду, не маючого безпосереднього контакту з навколишнім середовищем. Підвищення ефективності функціонування таких схем, до яких відносяться відомий цикл Стірлінга, працюючий між двома фіксованими термостатами може бути досягнуто в значній мірі шляхом покращення роботи пористих вузлів регенерації теплоти. Зміни, які запропоновані і детально досліджені в роботі з метою підвищення термодинамічного і нового теплофізичного ступенів досконалості можуть бути внесені до прийнятого на сьогоднішній день теплоенергетичного аналізу і мати значний практично-теоретичний ефект для подальших проектувань. Окремо, заміна рівняння стану для ідеального газу на ван дер Ваальсівське рівняння для реального флюїду безумовно буде оптимізувати опис будь-якого існуючого або проектованого циклу. В якості перспективної робочої речовини для надкритичного альтернативного циклу Стірлінга в дисертаційній роботі запропоновано надкритичний діоксид вуглецю, що обґрунтоване як з фазово-теоретичної, так і з практичної точок зору.
Важливими вузловими елементами замкнутих циклів є пористі середовища, які використовуються для внутрішньої регенерації теплоти. Особлива роль при дослідженні пористих середовищ була відведена розробці базової регулярної моделі тонкої пористої структури. Була запропонована послідовність обов’язково потрібної системи мінімально необхідних вимірювань таких структур для визначення їх гідрофільних або гідрофобних властивостей і відмінностей, а також врахування їх прямого впливу на процеси переносу вологої пари. Розроблена аналогова фізико-математична модель передбачення змін температурного поля в замкнутих циклах теплових двигунів. Коефіцієнтами одержаного аналітичного рішення моделі реальних стірлінгів є відомі і взаємозалежні теплофізичні (Прандтля) та тепломассообмінні (Нуссельта, Рейнольдса, Стантона) критерії подібності. Ця особливість є важливою для інженерно-практичного використання результатів дисертації при проектуванні будь-яких циклів.
The theses for Candidate of the technical science degree by speciality 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Thermoenergetics. The work is devoted to the creation of adequate models and the methodology of advanced thermoenergetic calculations and estimates at the study of perspective, from both the ecologic and energetic viewpoints, closed cycles of thermal engines. On the base of the performed in Dissertation analysis it was concluded that the conventional thermoenergetic approach to the description of any regeneration stirling-type cycles should be essentially modified. It was recommended to take into account the real impact of density on the main caloric functions of a closed stirlings (working between two given thermostats) such as enthalpy, internal energy, entropy. The Horstmann’s alternative formulation of Second Law has been used to argue the combined necessity of the thermophysical (i.e. presumably equilibrium) and thermoenergetic (i.e. mainly, dynamical and irreversible) considerations in any problem concerning the heat-mass-transfer through porous regenerator at the convective motion of a working fluid. The developed in Dissertation model is based on the electromagnetic-thermal analogy supposed between the respective closed contours. This approach looks promising since the further calculations of the velocity field (with its longitudinal and transversal components) can be occurred in the framework of the generalized Bernoulli equation. The new concept of the coupled Stirling-Rallis type of heat engine localized in the near-critical fluctuation range of carbon dioxide is proposed in Dissertation. Its specific feature is the presence of the additional internal regeneration process occurred alongside the critical isochore of CO₂. To support the promising ability of such concept the new, additional to the standard estimate of thermodynamic efficiency, criterium of the thermophysical efficiency has been introduced. The basic theoretical model of the thin porous media including the solid and, even, fluid structures has been proposed in Dissertation to distinct the crucial factors of their hydrophobicity or hydrophilicity.
The theses for Candidate of the technical science degree by speciality 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Thermoenergetics. The work is devoted to the creation of adequate models and the methodology of advanced thermoenergetic calculations and estimates at the study of perspective, from both the ecologic and energetic viewpoints, closed cycles of thermal engines. On the base of the performed in Dissertation analysis it was concluded that the conventional thermoenergetic approach to the description of any regeneration stirling-type cycles should be essentially modified. It was recommended to take into account the real impact of density on the main caloric functions of a closed stirlings (working between two given thermostats) such as enthalpy, internal energy, entropy. The Horstmann’s alternative formulation of Second Law has been used to argue the combined necessity of the thermophysical (i.e. presumably equilibrium) and thermoenergetic (i.e. mainly, dynamical and irreversible) considerations in any problem concerning the heat-mass-transfer through porous regenerator at the convective motion of a working fluid. The developed in Dissertation model is based on the electromagnetic-thermal analogy supposed between the respective closed contours. This approach looks promising since the further calculations of the velocity field (with its longitudinal and transversal components) can be occurred in the framework of the generalized Bernoulli equation. The new concept of the coupled Stirling-Rallis type of heat engine localized in the near-critical fluctuation range of carbon dioxide is proposed in Dissertation. Its specific feature is the presence of the additional internal regeneration process occurred alongside the critical isochore of CO₂. To support the promising ability of such concept the new, additional to the standard estimate of thermodynamic efficiency, criterium of the thermophysical efficiency has been introduced. The basic theoretical model of the thin porous media including the solid and, even, fluid structures has been proposed in Dissertation to distinct the crucial factors of their hydrophobicity or hydrophilicity.
Опис
Швець, М. В. Теплофізичне моделювання транспорту вологої пари в тонких пористих середовищах і напівпроникних мембранах : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика» (технічні науки)" / Швець Марина Вікторовна ; наук. кер. В. Б. Роганков ; Одес. нац. акад. харч. технологій. - Одеса, 2019. - 24 с.
Ключові слова
однофазні теплові двигуни Стірлінга, тонкі пористі середовища, підкритична і надкритична області, гідрофільні і гідрофобні властивості, single-phase heat engines of Stirling, thin porous media, sub- and supercritical regions, hydrophilic and hydrophobic properties