Аналітичні і експериментальні дослідження процесів гідродинаміки і теплообміну в каналах дискових імпульсних апаратів

Автор(и)

  • Valeriy Nikolsky Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0001-6069-169X
  • Ivan Kuzyayev Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-7073-1197
  • Oleksandr Alieksandrov Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-0442-0008
  • Viktor Ved Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-2391-6463
  • Andrii Pugach Дніпровский державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Ефремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600, Україна https://orcid.org/0000-0002-5586-424X
  • Vadim Yaris ТОВ «Союзтехнопром Продакшн Ко» пр. Кірова, 91, м. Дніпро, Україна, 49054, Україна https://orcid.org/0000-0001-8162-5122
  • Serhiy Ptitsyn Українсько-туркменський освітній центр «Еркін» пр. Д. Яворницького, 94, м. Дніпро, Україна, 49038, Україна https://orcid.org/0000-0002-4584-6291
  • Valerii Lopatin Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України вул. Сімферопольска, 2-а, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0003-2448-0857

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174629

Ключові слова:

дисковий імпульсний апарат, оптимізація, енергоефективність, конструкція теплогенератора, ротор, геометрія робочої камери

Анотація

Аналітично досліджено вплив основних параметрів каналів дискових імпульсних апаратів, на ефективність процесів гідродинаміки і теплообміну при імпульсному впливі на теплоносій. Запропоновано методологію визначення основних параметрів процесів гідродинаміки і теплообміну (швидкості, тиску, температури теплоносія) при імпульсному впливі на рідину. Отримано математичні моделі впливу конструктивних і технологічних параметрів каналів дискових імпульсних апаратів на ефективність процесів гідродинаміки і теплообміну. Адекватність математичних моделей підтверджена серією експериментальних досліджень на апаратах з одного і багатоступінчастої системою імпульсної обробки теплоносія. На цій основі розроблено, апробовано та впроваджено промислові конструкції імпульсних дискових теплогенераторів для децентралізованого обігріву будівель промислового і побутового призначення з одного і двох ступенями імпульсного впливу. Розроблений метод багатоступінчастого імпульсного впливу, з урахуванням результатів математичного моделювання, експериментально підтвердженого і реалізованого в конструктивному оформленні робочої камери дискового імпульсного теплогенератора, дозволив підвищити його енергоефективність на 12 %. Визначено найбільш ефективна геометрія дискового імпульсного теплогенератора для подальшої інтеграції його в систему децентралізованого теплопостачання.

Проведена серія експериментальних досліджень, які підтверджують енергоефективність розроблених пристроїв. Один з розроблених теплогенераторів з багатоступеневим імпульсною дією на теплоносій інтегрований в систему обігріву торгового комплексу. Показники роботи теплогенератора відповідають сучасному рівню енергоефективності з ККД=0,86–0,9

Біографії авторів

Valeriy Nikolsky, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, професор

Кафедра енергетики

Ivan Kuzyayev, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, професор

Кафедра машинобудування та інженерної механіки

Oleksandr Alieksandrov, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра прикладної механіки

Viktor Ved, Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Старший викладач

Кафедра обладнання хімічних виробництв

Andrii Pugach, Дніпровский державний аграрно-економічний університет вул. Сергія Ефремова, 25, м. Дніпро, Україна, 49600

Доктор наук з державного управління, кандидат технічних наук, доцент

Кафедра сільськогосподарських машин

Vadim Yaris, ТОВ «Союзтехнопром Продакшн Ко» пр. Кірова, 91, м. Дніпро, Україна, 49054

Кандидат технічних наук, доцент, директор

Serhiy Ptitsyn, Українсько-туркменський освітній центр «Еркін» пр. Д. Яворницького, 94, м. Дніпро, Україна, 49038

Кандидат технічних наук, доцент, технічний директор

Valerii Lopatin, Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова Національної академії наук України вул. Сімферопольска, 2-а, м. Дніпро, Україна, 49005

Доктор технічних наук, старший науковий співробітник

Відділ гірської термоаеродінамікі і автоматизованих систем

Посилання

  1. Promtov, M. A. (2001). Pul'satsionnye apparaty rotornogo tipa: teoriya i praktika. Moscow, 260.
  2. Ved, V., Nikolsky, V., Oliynyk, O., Lipeev, A. (2017). Examining a cavitation heat generator and the control method over the efficiency of its operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (8 (88)), 22–28. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108580
  3. Nikolsky, V., Oliynyk, O., Ved, V., Svietkina, O., Pugach, A., Shvachka, A. (2018). Design and study of the energy­efficient unified apparatuses for energy­technological manufacturing. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (8 (93)), 59–65. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132572
  4. Pivnyak, G., Dychkovskyi, R., Bobyliov, O., Cabana, E. C., Smoliński, A. (2018). Mathematical and Geomechanical Model in Physical and Chemical Processes of Underground Coal Gasification. Solid State Phenomena, 277, 1–16. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.1
  5. Nikolsky, V., Yariz, V., Reshetnyak, I. (2017). Improvement of energy efficiency in the operation of a thermal reactor with submerged combustion apparatus through the cyclic input of energy. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (86)), 39–44. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.97914
  6. Park, J. T., Cutbirth, J. M., Brewer, W. H. (2003). Hydrodynamic Performance of the Large Cavitation Channel (LCC). Volume 2: Symposia, Parts A, B, and C. doi: https://doi.org/10.1115/fedsm2003-45599
  7. Lin, J., Lin, B.-L., Sun, J., Chen, Y.-L. (2016). Modelling hydrodynamic processes in tidal stream energy extraction. Journal of Hydrodynamics, 28 (6), 1058–1064. doi: https://doi.org/10.1016/s1001-6058(16)60711-4
  8. Dealy, J. M., Wissbrun, K. F. (2012). Melt rheology and its role in plastics processing: theory and applications. Springer Science & Business Media, 680.
  9. Tadmor, Z., Gogos, C. G. (2013). Principles of polymer processing. John Wiley & Sons, 962.
  10. Kuziaiev, I. M. (2008). Modeliuvannia roboty ta proektuvannia ekstruziynykh ahrehativ z rozrobkoiu elementiv SAPR. Dnipropetrovsk: DVNZ UDKhTU, 474.
  11. Kuzyaev, I. M., Sviderskiy, V. A., Petuhov, A. D. (2016). Modelirovanie ekstruzii i ekstruderov pri pererabotke polimerov. Ch. 1. Kyiv: NTUU «KPI» Izd-vo «Politekhnika», 412.
  12. Momani, S., Odibat, Z. (2006). Analytical solution of a time-fractional Navier–Stokes equation by Adomian decomposition method. Applied Mathematics and Computation, 177 (2), 488–494. doi: https://doi.org/10.1016/j.amc.2005.11.025
  13. Girimaji, S. S. (2006). Partially-Averaged Navier-Stokes Model for Turbulence: A Reynolds-Averaged Navier-Stokes to Direct Numerical Simulation Bridging Method. Journal of Applied Mechanics, 73 (3), 413–421. doi: https://doi.org/10.1115/1.2151207
  14. Hirsch, C. (2007). Numerical computation of internal and external flows: The fundamentals of computational fluid dynamics. Elsevier, 680. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-7506-6594-0.x5037-1
  15. Vetchanin, E. V., Kilin, A. A. (2016). Controlled motion of a rigid body with internal mechanisms in an ideal incompressible fluid. Proceedings of the Steklov Institute of Mathematics, 295 (1), 302–332. doi: https://doi.org/10.1134/s0081543816080186
  16. Ma, Y., Liu, H., Zhu, Y., Wang, F., Luo, Z. (2017). The NARX Model-Based System Identification on Nonlinear, Rotor-Bearing Systems. Applied Sciences, 7 (9), 911. doi: https://doi.org/10.3390/app7090911
  17. Shevchuk, I. V. (2009). Convective heat and mass transfer in rotating disk systems. Springer, 236. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-642-00718-7
  18. Sheikholeslami, M., Ganji, D. D. (2013). Heat transfer of Cu-water nanofluid flow between parallel plates. Powder Technology, 235, 873–879. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.11.030
  19. Liu, C., Walkington, N. J. (2007). Convergence of Numerical Approximations of the Incompressible Navier–Stokes Equations with Variable Density and Viscosity. SIAM Journal on Numerical Analysis, 45 (3), 1287–1304. doi: https://doi.org/10.1137/050629008
  20. Escudier, M. P., Oliveira, P. J., Pinho, F. T. (2002). Fully developed laminar flow of purely viscous non-Newtonian liquids through annuli, including the effects of eccentricity and inner-cylinder rotation. International Journal of Heat and Fluid Flow, 23 (1), 52–73. doi: https://doi.org/10.1016/s0142-727x(01)00135-7
  21. Rayher, Yu. L., Rusakov, V. V. (2008). Vraschatel'naya vyazkost' vyazkouprugoy magnitnoy zhidkosti. Kolloidnyy zhurnal, 70 (1), 85–92.
  22. Lavrent'ev, M. A., Shabat, B. V. (1973). Metody teorii funktsiy kompleksnogo peremennogo. Moscow: Nauka, 736.
  23. Kuziaiev, I. M. (2002). Modeliuvannia neizotermichnykh protsesiv v robochomu obiemi cherviachnykh nasosiv dlia anomalno viazkykh ridyn. Voprosy himii i himicheskoy tekhnologii, 2, 107–112.
  24. Kamke, E. (1976). Spravochnik po obyknovennym differentsial'nym uravneniyam. Moscow: Nauka, 576.
  25. Antsiferov, S. S., Rusanov, K. E., Afanas'ev, M. S. (2014). Obrabotka rezul'tatov izmereniy. Moscow, 228.
  26. Promtov, M. A., Akulin, V. V. (2006). Mechanisms of Heat Generating in the Rotor Impulse Apparatus. Vestnik Tambovskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, 12 (2A), 364–369.

##submission.downloads##

Опубліковано

2019-08-01

Як цитувати

Nikolsky, V., Kuzyayev, I., Alieksandrov, O., Ved, V., Pugach, A., Yaris, V., Ptitsyn, S., & Lopatin, V. (2019). Аналітичні і експериментальні дослідження процесів гідродинаміки і теплообміну в каналах дискових імпульсних апаратів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8 (100), 15–23. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174629

Номер

Том 4 № 8 (100) (2019): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2019 Valeriy Nikolsky, Ivan Kuzyayev, Oleksandr Alieksandrov, Viktor Ved, Andrii Pugach, Vadim Yaris, Serhiy Ptitsyn, Valerii Lopatin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.