Анотації 

Ганжа Є.П. Моделювання процесів у теплонасосній установці для сушіння деревини.

Дисертація є рукописом, представленим на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.14.06. – технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут проблем машинобудування НАН України, Харків, 2000.

   Дисертація присвячена розробці математичних моделей, необхідних для аналізу тепло - та масообмінних процесів у теплонасосній установці для сушіння деревини.
   Проведено експериментальні дослідження впливу випадіння вологи на конвективний теплообмін при течії вологого повітря у ребристо-трубному теплообміннику з насадними пластинчастими ребрами.
   Для розрахунку конвективного теплообміну з урахуванням вологовипадіння запропоновано поправочний коефіцієнт, який дозволяє урахувати комплекс явищ, що виникають при випадінні вологи на поверхні теплообміну.
   Розроблено методику проектування теплонасосної установки для сушіння деревини, придатність якої підтверджена результатами чисельного моделювання, а також результатами попередніх випробувань дослідно-промислового зразка.
   Запропоновано оптимальні закони керування процесом сушіння, які дозволяють знизити енергоспоживання теплонасосної установки у порівнянні з традиційним регулюванням на 22%.
   Ключові слова: математична модель, теплонасосна установка, процеси тепло - та масообміну, сушіння деревини, вологовипадіння, вологе повітря, теплообмінник.

Ганжа Е.П. Моделирование процессов в теплонасосной установке для сушки древесины.

Диссертация является рукописью, представленной на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.14.06. – техническая теплофизика и промышленная теплоэнергетика. Институт проблем машиностроения НАН Украины, Харьков, 2000.

   Диссертация посвящена разработке математических моделей, необходимых для анализа тепло- и массообменных процессов в теплонасосной установке для сушки древесины. Данные математические модели позволяют одновременно рассматривать процессы совместного тепло - и массообмена в сушимом материале (древесине), сушильном агенте (воздухе) и ТНСУ.
   На основании проведенного термодинамического анализа сопоставлена энергетическая эффективность различных схем ТНСУ, а также предложена наилучшая схема теплонасосной установки для сушки древесины.
   Для описания тепло - и массообменных процессов в предложенной ТНСУ разработаны:
   - нестационарная математическая модель низкотемпературного процесса сушки древесины, учитывающая кинетику прогрева и сушки древесины;
   - нестационарная математическая модель для описания процессов тепло - и массообмена в сушильном агенте и в камере для сушки древесины;
   - квазистационарная математическая модель теплонасосного осушителя.
   Получены экспериментальные стационарные характеристики ТНСУ на различных режимах работы, на основании которых установлено, что байпасирование части потока воздуха мимо испарителя не приводит к снижению количества удаляемой влаги в теплонасосном осушителе за счет реализации более высокого коэффициента наружного охлаждения.
   Проведены экспериментальные исследования влияния выпадения влаги на конвективный теплообмен при течении влажного воздуха в ребристо-трубном теплообменнике с насадными пластинчатыми ребрами.
   Для расчета конвективного теплообмена с учетом влаговыпадения предложен поправочный коэффициент, который позволяет учесть комплекс явлений, возникающих при выпадении влаги на поверхности теплообмена, а именно:
   - возникновение термического сопротивления водяной пленки;
   - повышение скорости воздуха в суженом водяной пленкой живом сечении;
   - турбулизация потока воздуха стекающими по поверхности каплями влаги;
   - образование так называемого водяного контакта между воротником ребра и трубкой, снижающего контактное сопротивление в 5-10 раз по сравнению с сухим теплообменом.
   Выявлено, что зависимости поправочных коэффициентов от интенсивности влаговыпадения носят нелинейный характер с ярко выраженным экстремумом.
   Установлено, что коэффициент конвективной теплоотдачи при интенсивности влаговыпадения 10-4 кг/(м2× с) и массовой скорости воздуха 2,35 кг/(м2× с) для поверхности теплообмена с размером в свету между ребрами 1,6 мм больше a конв при сухом теплообмене на 30-35%.
   На основании проведенных исследований даны практические рекомендации по проектированию теплообменников, предназначенных для осушения воздуха.
   Разработана методика проектирования теплонасосной установки для сушки древесины, пригодность которой подтверждена результатами численного моделирования, а также результатами предварительных испытаний опытно-промышленного образца.
   Предложена программа управления процессом сушки, а также выявлены различные системные эффекты, возникающие при работе ТНСУ. В частности, установлено, что производительность вытяжного вентилятора оказывает определяющее влияние на точность поддержания влажности воздуха в сушильной камере и частоту включений компрессора теплонасосного осушителя.
   Предложены оптимальные законы управления процессом сушки, позволяющие снизить энергопотребление теплонасосной установки на 22% по сравнению с традиционным ступенчатым регулированием.
   Ключевые слова: математическая модель, теплонасосная установка, процессы тепло - и массообмена, сушка древесины, влаговыпадение, влажный воздух, теплообменник.

Ganja E.P. Modeling of processes in heat pump for wood drying.

This thesis is a manuscript being submitted for a Candidate of Sciences Degree (Engineering) in the specialty 05.14.06 – engineering thermal physics and industrial heat- and-power engineering. Institute for problems in Machinery Engineering of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov, 2000.

   The thesis deals with development of mathematical models, which are necessary to be used for the analysis of heat - and mass exchange processes in heat pump for wood drying.
   The experimental investigations of moisture fall-out influence on convective heat exchange process for moisture air flow in fin-tubular heat exchanger with plate finning are conducted.
   The correction coefficient for calculation of convective heat exchange process is proposed, which allows to take into account complex of phenomena, arising at moisture fall-out on heat exchange surface.
   The method of heat pump projection procedure for wood drying is developed. The method is proved to be reliable due to results of a numerical modeling.
   The optimal laws of drying process control are proposed. These laws allow to have a 22% decrease of energy consumption for heat pump functioning in correspondence to traditional step-by-step regulation procedures.
   Key words: mathematical model, heat pump, heat - and mass exchange processes, wood drying, moisture fall-out, moisture air, heat exchanger.

Скачати автореферат дисертації безкоштовно (повна версія)
Моделювання процесів у теплонасосній установці для сушіння деревини