Науково-технічні основи вдосконалення періодичних тепломасообмінних процесів у кріогенній техніці
Вантажиться...
Дата
2016
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.14 - Холодильна, вакуумна та компресорна техніка, системи кондиціонування.
Дисертація присвячена дослідженню періодичних тепломасообмінних процесів, які застосовуються в кріогенній техніці і техніці призначеної для скраплення і поділу газових сумішей.
У роботі отримана проста система безрозмірних критеріїв і критеріальне рівняння, що дозволяють з високою точністю узагальнити експериментальні дані по теплообміну при сублімації холодоагенту на поверхні теплообміну.
Запропонована ідеологія і простий алгоритм для оптимізації профілю твердотільних тепло- і холодопроводів, що дозволяє найкращим чином розподілити теплопровідний матеріал у холодопроводі.
Досліджена можливість застосування теплової машини і термотрансформатора для поліпшення енергетичних показників кріогенних установок.
Запропоновані достатні умови працездатності багатопотокового теплообмінника, що дозволяє обійтися без використання кінетичних параметрів теплообміну при розрахунку багатопотокових теплообмінників і кріогенних циклів.
Запропонована математична модель хвильової адсорбції, яка дає якісні та кількісні результати, що добре узгоджуються з емпіричними даними, накопиченими в області аналітичної газової хроматографії і адсорбційної техніці поділу газових сумішей. Математична модель хвильової адсорбції дозволяє удосконалити методи розрахунку динаміки сорбції для широкого класу адсорбційних апаратів періодичної дії, наприклад, таких як установки для одержання азоту або кисню, що працюють за методом короткоцикпової адсорбції.
Запропонована хвильова методика розрахунку регенеративних теплообмінників, що дозволяє враховувати такі фактори:
• нестаціонарний теплообмін в елементах насадки;
• подовжню теплопровідність насадки теплообмінника;
• змінну температуру теплоносія на вході в теплообмінник;
Працездатність нової методики розрахунку регенеративних теплообмінників перевірена на регенеративному теплообміннику газової кріогенної машини, що працює за циклом Стірлінга.
Описано застосування хвильового підходу до аналізу періодичних процесів адсорбції і десорбції для побудови математичної моделі установки, що працює по DP-PSA-технології, з гармонійним рухом поршнів.
Запропоновано методику розрахунку періодичних нестаціонарних, але сталих процесів поглинання гелію, шаром ценосфер.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.14 — Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена исследованию периодических тепломассообменных процессов, которые применяются в криогенной технике и технике предназначенной для сжижения и разделения газовых смесей. В работе получена простая система безразмерных критериев и критериальное уравнение, позволяющие с высокой точностью обобщить экспериментальные данные по теплообмену при сублимации хладагента на поверхности теплообмена. Предложена идеология и простой алгоритм для оптимизации профиля твердотельных тепло- и хладопроводов, позволяющий наилучшим образом распределить теплопроводящий материал в хладопроводе. Исследована возможность применения тепловой машины и термотрансформатора для улучшения энергетических показателей криогенных установок. Предложенны достаточные условия работоспособности многопоточного теплообменника, который позволяет обойтись без кинетических параметров теплообмена при расчете криогенных циклов. Предложенная математическая модель волновой адсорбции дает качественные и количественные результаты, которые хорошо согласуются с эмпирическими данными, накопленными в области аналитической газовой хроматографии и адсорбционной технике разделения газов. Математическая модель волновой адсорбции позволяет усовершенствовать методы расчета динамики сорбции для широкого класса адсорбционных аппаратов периодического действия, например, таких как установки для получения кислорода или азота, работающие по методу короткоцикловой адсорбции. Предложена волновая методика расчета регенеративных теплообменников, позволяющая учитывать следующие факторы: • нестационарный теплообмен в элементах насадки; • продольную теплопроводность насадки теплообменника; • переменную температуру теплоносителя на входе в теплообменник; Работоспособность новой методики расчета регенеративных теплообменников проверена на регенеративном теплообменнике газовой криогенной машины, работающей по циклу Стирлинга. Описано применение волнового подхода к анализу периодических процессов адсорбции и десорбции для построения математической модели установки, работающей по DP-PSA-технологии, с гармоническим движением поршней. Предложена методика расчета периодических нестационарных, но установившихся процессов поглощения гелия, слоем ценосфер.
Thesis for the scientific degree of Doctor of technical sciences, specialty 05.05.14 - Cryogenic, vacuum and compressor equipment, air-conditioning system. This research focuses on the heat and mass periodicals processes used in cryogenic engineering and technology, designed for liquefaction and separation of gas mixtures. A simple system of dimensionless criteria and criterion equations for accurately summarize the experimental data on heat transfer in refrigerant which sublimating on heat transfer surface, has been obtained. The ideology and simple algorithm for optimization the thermal profile of solid- state heat-conductor, allowing best distribute conductive material in the heat-conductor has been proposed. The possibility of the use of a heat engine and heat-transformer to improve the energy performance of cryogenic equipment has been shown. The sufficient condition of performance of the multiflow exchanger which avoids the using of kinetic parameters in the calculation of cryogenic heat cycles has been proposed. The mathematical model of wave adsorption, which gives qualitative and quantitative results are in good agreement with empirical data accumulated in the analytical gas chromatography and adsorption technology of gas mixtures division has been proposed. Mathematical model of wave adsorption allows improving methods for calculating the dynamics of adsorption for a wide class of periodic action adsorption apparatus, such as installation for obtaining of oxygen or nitrogen working on a PSA technology. The proposed wave method for calculating regenerative heat exchanger that takes into account the following factors: • unsteady heat transfer in the packing of exchanger; • longitudinal thermal conductivity of the packing of heat exchanger • variable coolant temperature at the inlet to the heat exchanger; The efficiency of the new method of calculating the regenerative heat exchanger has been checked for regenerative exchanger of gas cryogenic machines working on Stirling cycle. The using of wave approach has been described the analysis of periodic adsorption and desorption processes for the construction of a mathematical model of a facility working on DP-PSA-technology, with harmonic motion of pistons. The method of calculating the periodic unsteady process of adsorption helium by layer of cenospheres has been proposed.
Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.14 — Холодильная, вакуумная и компрессорная техника, системы кондиционирования. Диссертация посвящена исследованию периодических тепломассообменных процессов, которые применяются в криогенной технике и технике предназначенной для сжижения и разделения газовых смесей. В работе получена простая система безразмерных критериев и критериальное уравнение, позволяющие с высокой точностью обобщить экспериментальные данные по теплообмену при сублимации хладагента на поверхности теплообмена. Предложена идеология и простой алгоритм для оптимизации профиля твердотельных тепло- и хладопроводов, позволяющий наилучшим образом распределить теплопроводящий материал в хладопроводе. Исследована возможность применения тепловой машины и термотрансформатора для улучшения энергетических показателей криогенных установок. Предложенны достаточные условия работоспособности многопоточного теплообменника, который позволяет обойтись без кинетических параметров теплообмена при расчете криогенных циклов. Предложенная математическая модель волновой адсорбции дает качественные и количественные результаты, которые хорошо согласуются с эмпирическими данными, накопленными в области аналитической газовой хроматографии и адсорбционной технике разделения газов. Математическая модель волновой адсорбции позволяет усовершенствовать методы расчета динамики сорбции для широкого класса адсорбционных аппаратов периодического действия, например, таких как установки для получения кислорода или азота, работающие по методу короткоцикловой адсорбции. Предложена волновая методика расчета регенеративных теплообменников, позволяющая учитывать следующие факторы: • нестационарный теплообмен в элементах насадки; • продольную теплопроводность насадки теплообменника; • переменную температуру теплоносителя на входе в теплообменник; Работоспособность новой методики расчета регенеративных теплообменников проверена на регенеративном теплообменнике газовой криогенной машины, работающей по циклу Стирлинга. Описано применение волнового подхода к анализу периодических процессов адсорбции и десорбции для построения математической модели установки, работающей по DP-PSA-технологии, с гармоническим движением поршней. Предложена методика расчета периодических нестационарных, но установившихся процессов поглощения гелия, слоем ценосфер.
Thesis for the scientific degree of Doctor of technical sciences, specialty 05.05.14 - Cryogenic, vacuum and compressor equipment, air-conditioning system. This research focuses on the heat and mass periodicals processes used in cryogenic engineering and technology, designed for liquefaction and separation of gas mixtures. A simple system of dimensionless criteria and criterion equations for accurately summarize the experimental data on heat transfer in refrigerant which sublimating on heat transfer surface, has been obtained. The ideology and simple algorithm for optimization the thermal profile of solid- state heat-conductor, allowing best distribute conductive material in the heat-conductor has been proposed. The possibility of the use of a heat engine and heat-transformer to improve the energy performance of cryogenic equipment has been shown. The sufficient condition of performance of the multiflow exchanger which avoids the using of kinetic parameters in the calculation of cryogenic heat cycles has been proposed. The mathematical model of wave adsorption, which gives qualitative and quantitative results are in good agreement with empirical data accumulated in the analytical gas chromatography and adsorption technology of gas mixtures division has been proposed. Mathematical model of wave adsorption allows improving methods for calculating the dynamics of adsorption for a wide class of periodic action adsorption apparatus, such as installation for obtaining of oxygen or nitrogen working on a PSA technology. The proposed wave method for calculating regenerative heat exchanger that takes into account the following factors: • unsteady heat transfer in the packing of exchanger; • longitudinal thermal conductivity of the packing of heat exchanger • variable coolant temperature at the inlet to the heat exchanger; The efficiency of the new method of calculating the regenerative heat exchanger has been checked for regenerative exchanger of gas cryogenic machines working on Stirling cycle. The using of wave approach has been described the analysis of periodic adsorption and desorption processes for the construction of a mathematical model of a facility working on DP-PSA-technology, with harmonic motion of pistons. The method of calculating the periodic unsteady process of adsorption helium by layer of cenospheres has been proposed.
Опис
Кравченко, М. Б.
Науково-технічні основи вдосконалення періодичних тепломасообмінних процесів у кріогенній техніці [Текст] : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : спец. 05.05.14 "Холодильна, вакуумна і компресорна техніка, системи кондиціонування" / Кравченко Михайло Борисович ; наук. консультант І. Г. Чумак ; Одес. нац. акад. харч. технологій. – Одеса : ОНАХТ, 2016. – 48 с.
Ключові слова
тепломасообмінні процеси, кріогенна техніка, газові суміші, сублімація холодоагенту, багатопотоковий теплообмінник, адсорбція, десорбція, тепломассообменные процессы, криогенная техника, газовые смеси, сублимация хладагента, многопоточный теплообменник, адсорбция, десорбция, heat and mass transfer process, cryogenic equipment, gas mixtures, sublimation of refrigerant, multi-flow heat exchanger, adsorption, desorption