CC BY
4
8. Heiss, W. D. Power density and effective resistance in the electrode and furnace of an electric smelter [Text] / W. D. Heiss // Electrowarme International. — 1981. — Vol. 39, № 5. — P. 226-249.
9. Тозони, О. В. Метод вторичных источников в электротехнике [Текст] / О. В. Тозони. — М.: Энергия, 1975. — 295 с.
10. Ольдзиевский, С. А. Математическое моделирование электрических полей печей рудной электротермии [Текст] / С. А. Ольдзиевский, В. А. Кравченко, В. И. Нежурин, И. А. Борисенко. — М.: Металлургия, 1990. — 113 с.
11. Качан, Ю. Г. К расчету объемного распределения мощности в электрическом теплоаккумулирующем преобразователе [Текст] / Ю. Г. Качан, С. А. Левченко // 1нтегроваш технологи та енергозбереження. — 2005. — № 2. — С. 150-153.
12. Качан, Ю. Г. Оптимизация конструктивных параметров электрического теплоаккумулирующего преобразователя в системах солнечного теплоснабжения [Текст] / Ю. Г. Качан, С. А. Левченко // Вщновлювана енергетика. — 2007. — № 2. — С. 34-37.
вплив конструктивних ПАРАМЕТРШ ЕЛЕКТРИЧНОГО ТЕПЛОАКУМУЛЮЮЧОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА НА ЙОГО ЕНЕРГЕТИЧШ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Запропоновано застосовувати для автономних джерел га-рячого водопостачання електричний теплоакумулюючий пере-
творювач, принцип дп якого засновано на прямому нагр№1 теплоакумулюючо! речовини струмом, що проходить кр1зь не!. Отримаш залежност м1ж геометричними розм1рами та елект-ротепловими характеристиками перетворювача. Розглянуто методику визначення оптимальних основних конструктивних параметр1в електричного теплоакумулюючого перетворювача для систем сонячного теплопостачання з використанням за-пропоновано! математично! модель
Ключовi слова: прямий нагр1в, електричний теплоакуму-люючий перетворювач, метод вторинних джерел, математична модель.
Левченко Сергей Андреевич, кандидат технических наук, доцент, кафедра эффективности энергообеспечения, Запорожская государственная инженерная академия, Украина, e-mail: levchenko_s@rambler.ru.
Левченко Сергт Андртович, кандидат техтчних наук, доцент, кафедра ефективностi енергозабезпечення, Запорiзька державна тженерна академiя, Украта.
Levchenko Sergiy, Zaporizhzhya State Engineering Academy, Ukraine, e-mail: levchenko s@rambler.ru
УДК 621.56
БШ: 10.15587/2312-8372.2016.74811
ПОВЫШЕНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНДЕНСАТОРА
холодильной машины с помощью
НАНОЧАСТИЦ
В статье приводится информация про перспективы применения наночастиц для улучшения термодинамических характеристик теплообменных аппаратов холодильной машины, работаю -щей на изобутане. Влияние нанодобавок рассмотрено на примере экспериментального исследования конденсатора. Результаты свидетельствуют о повышении коэффициента теплопередачи в конденсаторе на 16-24 % в зависимости от режима работы.
Ключевые слова: холодильная машина, наночастица, нанодобавка, коэффициент теплопередачи, коэффициент теплоотдачи, конденсатор, изобутан.
Милованов В. И., Балашов Д. А.
1. Введение
Эффективным направлением в энергосбережении, которое позволит снизить потребление электроэнергии является применение новых классов веществ в качестве рабочего тела. Проведенные в Украине и за рубежом исследования теплофизических свойств коллоидных растворов наночастиц с маслами и хладагентами показывают высокую перспективность использования подобного класса веществ в холодильной технике. Использование нанофлюидов позволяет существенно повысить тепло-массообменные характеристики хладагента, уменьшить температурные перепады на поверхностях конденсатора и испарителя и в результате снизить отношение давлений кипения и конденсации, а следовательно и потребляемую холодильной машиной электрическую мощность.
Из анализа опубликованной в прессе информации про влияние наноматериалов на работу малых холо-
дильных машин делается вывод, что большинство работ посвящено исследованию теплопроводности веществ с растворенными в них наночастицами. Данные о влиянии нанодобавок на работу теплообменных аппаратов малой холодильной машины в литературе практически отсутствуют. Это затрудняет поиск технических решений, направленных на повышение эффективности малых холодильников.
Таким образом, становятся актуальными работы по дальнейшим исследованиям малых холодильных машин с нанофлюидами в качестве рабочего тела.
Уменьшить потребление холодильной машиной электроэнергии возможно с помощью улучшения эффективности теплообменных систем. Новые теплоносители с улучшенными термодинамическими характеристиками являются одним из вариантов улучшения теплопередачи. Важным достижением в исследовании теплоносителей является применение коллоидной смеси основной
жидкости хладагента и металлических частиц размером 1-100 нанометров. Первоначальные варианты коллоидных растворов, такие как микрофлюиды, приводили к образованию осадка, что вызывало эрозию поверхностей трения металлических деталей. Нанофлюиды являются несоединяющимися моночастицами, находящимися в базовой жидкости [1]. Их применение может увеличить теплопередачу больше, чем на 50 % в действительных теплообменных аппаратах холодильных установок даже когда относительный объем на-ночастиц меньше, чем 0,3 % [2].
Повышенная теплопроводность является следствием равномерной дисперсии частиц. Хотя теплопроводность является функцией основных параметров хладагента, таких как давление и температура, в турбулентном потоке эффективная теплопроводность из-за влияния турбулентных вихрей намного выше. Повышение тур-булизации также является следствием наличия нано-частиц [3].
2. объект исследования и его технологический аудит
Объект исследования — малая холодильная машина с герметичным компрессорным агрегатом, работающая в составе калориметрического стенда. Схема испытательного стенда представлена на рис. 1. Компрессор 1 нагнетает хладагент в водяной конденсатор 2, откуда жидкость стекает в ресивер 3. Постоянное давление кипения в испарителе 10, расположенном в калориметре 9, поддерживается с помощью ручного барорегулирующего вентиля (БРВ) 6. Нижняя часть калориметра заполнена вторичным холодильным агентом 7, в который погружен электрический нагреватель 8. В качестве вторичного холодильного агента используется хладагент Я-134а. Образующийся при кипении пар конденсируется на внешней поверхности испарителя 10. При испытании мощность нагревателя регулируют так, чтобы давление вторичного холодильного агента оставалось постоянным, то есть, чтобы количество полученного холода было равно количеству подведенного тепла. В схему включены смотровое стекло 5, фильтр-осушитель 4. На схеме показаны места установки манометров и термометров. Давление хладагента измеряют образцовыми манометрами класса 0,2; температуру хладагента и воды — ртутными термометрами с ценой деления 0,1 °С; температура воздуха — термометрами с ценой деления 0,5 °С. Для более точной регулировки в БРВ используется винт с мелкой резьбой.
Уникальными свойствами нанофлюидов являются увеличенная теплопроводность, вязкость и коэффициент теплопередачи. Известно, что теплопроводность металлов при комнатной температуре выше, чем у жидкостей. Следовательно, теплопроводность жидкости с частицами металла выше, чем у обычной жидкости. Предполагается, что числа Нуссельта для нанофлюидов выше, чем у базовой жидкости при определенных параметрах потока (например, при равных числах Рейнольдса) [4]. Повышенные числа Нуссельта в сочетании с более высокой теплопроводностью дают лучшую конвективную теплопередачу по сравнению с базовым теплоносителем. Это позволит повысить тепломассообменные характеристики теплообменных аппаратов холодильной машины без внесения конструктивных изменений.
3. цель и задачи исследования
Целью данной работы является исследование влияния добавок наночастиц на примере работы конденсатора малой холодильной машины. В результате исследования планируется получить значения коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи в теплообменных аппаратах и провести сравнение их величин для чистого хладагента и хладагента с добавкой наноматериалов.
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задания:
1. Выполнить расчетное исследование теплообменников холодильной машины при работе на Я600а и с добавками разных концентраций наночастиц.
2. Провести экспериментальные исследования показателей малой холодильной машины на различных режимах работы на чистом Я600а и с добавками разных концентраций наночастиц.
3. Выполнить сравнение термодинамических параметров теплообменника холодильной машины при работе на чистом рабочем теле и на рабочем теле с добавлением наночастиц.
4. Анализ литературных данных
В литературе излагается большой объем теоретических работ по эффективной теплопроводности двух-и более- компонентных материалов, например, подход Гамильтона и Кроссера и другие. Гамильтон и Кроссер [5] ввели фактор влияния формы п, который определяется экспериментально для разных типов материалов. Целью
их исследования была разработка модели как функции формы частиц, состава и теплопроводности обеих фаз:
kA = kf
kp + kf (n-1) -(n- 1)Vp(kf -kp)
kp + kf (n -1) + Vp (kf - kp )
(1)
где п — фактор влияния формы частиц, выведенный эмпирически (для сферических частиц п = 3) и определяется как п = 3/у. ^ — сферичность, определенная как отношение площади поверхности сферы с объемом, равным объему частицы к площади поверхности частицы. Модель Гамильтона-Кроссера сводится к модели Максвелла при у = 1 и согласуется с экспериментальными данными для Ур < 30 %. Модель верна до тех пор, пока теплопроводность частиц больше теплопроводности жидкости по крайней мере в 100 раз. Несмотря на то, что эксперименты показывают достаточную пригодность этих моделей в прогнозировании теплопроводности, они не учитывают влияние размера наночастиц.
Для успешного практического применения нано-флюидов необходимо полное понимание процессов вынужденной конвекции в ламинарном и турбулентном потоке. Нанофлюиды по существу являются многоом-понентными жидкостями. Следовательно, в литературе они рассматриваются либо как двухфазный гомогенный поток без скольжения между частицами и жидкостью, которые тоже находятся в состоянии температурного равновесия, либо со скольжением частиц относительно базовой жидкости с температурным равновесием.
Большинство потоков с вынужденной конвекцией зависят от чисел Рейнольдса и Прандтля, но в случае нанофлюидов включаются дополнительные параметры, учитывающие термические свойства всех составляющих. Коэффициент теплопроводности будет зависеть от теплопроводности и теплоемности базовой жидкости и наноматериалов, картины потока, критериев Прандтля и Рейнольдса, температуры, объемной доли растворенных частиц, их размеров и формы.
Предложено следующее обобщение для числа Нус-сельта [6]:
Nunf = f
Re,Pr,
Kn (pCp )n
К/ (рСр )/'
ф, форма _частицы, геометрия _ потока
Размер растворенных частиц приносит некоторые трудности для анализа взаимодействия жидкости и твердых частиц в процессе передачи тепла. Много исследоваелей предполагают, что броуновское движение является одним из факторов улучшения теплопроводности. Это случайное движение сверхмалых частиц придает скорость твердым частицам относительно жидкости. Также предполагают включить малые возмущения температуры и скорости в последствия влияния броуновского движения.
5. материалы и методы исследований
Как было указано выше, существуют два подхода к определению коэффициента теплопроводности в потоке. Один из подходов — традиционный с применением термических свойств нанофлюида в существующих поправках для коэффициента теплопередачи в базовой жидкости. Для нанофлюидов применяются следующие выражения:
Ре// = (1 -ф)р/ + фРп ,
Ср, е// = (1 -ф)Ср./ +фСр, п ,
(Pcp )nf = (1 -j)(Pcp ) f + j(Pcp )n
(4)
Предложена [7] известная формула Эйнштейна для расчета эффективной вязкости, цэфф:
цeff = цf(1 + 2,5j) для j< 0,05.
(5)
Уравнение Эйнштейна впоследствии было расширено [8]:
Ц eff = Ц f
1
(1 -j)2
(6)
Для ф < 0,05 и сферических частиц может быть использовано следующее выражение:
Ц eff = Ц f (1 + 2,5j).
(7)
, (2)
Эффективная теплопроводность может быть выведена из моделей теплопроводности Максвелла и Гамильтона. Критерии рассчитываются как:
где / и п обозначают жидкость и наноматериалы соответственно. Другой возможный метод формулировки, предложенный теми же авторами состоит в предположении, что отношение коэффициентов теплопередачи нанофлюида и базовой жидкости пропорционально отношению соответствующих теплопроводностей нано-флюида и базовой жидкости, возведенных в степень т.
hnf » hf
K
nf
Kf
(3)
Pr = ^effCpif.
Keff '
Re =
Nu =
PeffUd _
IVf ' hd
Ke
eff
(8)
(9)
(10)
где показатель зависит от режима течения и предположительно равен 2/3 для турбулентного потока.
Методы, упомянутые выше рассматривают нано-флюид как однофазную жидкость, в отличие от реальности, где он является смесью жидкости и твердых частиц.
Например, для полностью развитого ламинарного потока при граничных условиях постоянной температуры стенки:
hd
NuT = = 3,657.
K
eff
(11)
m
J
Для турбулентного потока существует поправка Пе-тухова- Кириллова:
Nu =
hd
(fl 8)Re■Pr
/.. \n Ць
Keff 1,07 + 12,7Vf8)(Pr2/3 -1)
(12)
где n = 0,11 для Тст > Тж, n = 0,25 для Тст < Тж;
f = (1,82lgRe -1,64)-2.
(13)
Уравнение энергии в любой форме должно решаться с установленными граничными условиями постоянной температуры стенки или постоянного теплового потока с постоянной температурой входа.
В последнее время много опубликованных работ сосредоточено на измерении и определении свойств наножидкостей, особенное внимание уделяется теплопроводности и коэффициенту теплопередачи.
Классическое решение Граца для уравнения при идеальном потоке, u = const, для граничных условий постоянной температуры стенки [10].
Поправка может использоваться для расчета коэффициентов теплопередачи при течении в канале для ламинарного и турбулентного потоков соответственно с использованием подходящих свойств нанофлюидов. Результаты могут быть сравнимы с экспериментальными при тех же условиях.
При втором подходе необходимо найти решения руководящих уравнений при определенных граничных условиях. В этих случаях уравнения сохранения массы, момента и энергии, хорошо известные для однофазного потока моут быть расширены для нанофлюидов. Если микроконвекцией и микродиффузией растворенных частиц (гидродинамическая дисперсия) пренебречь, то эти два подхода в результате дадут меньшие коэффициенты теплопередачи, чем эксперимент.
Руководящие уравнения можно решить, сделав предположения, что нанофлюид сжимаемый без трения между частицами и жидкостью, но они находятся в термодинамическом равновесии [9].
Уравнение сохранения массы:
hxd
Nux = —— -х K
-4Xi (x/d )/Pe
1
V" _e-4Xl ( x/d )/Pe
Xm=1 I2 e
Pe = -
Umd
eff
(19)
(20)
Классическое уравнение Граца может быть расширено для граничных условий постоянного теплового потока, постоянной температуры стенки и линейной температуры стенки с параболическим профилем скоростей. Используя параболический профиль скоростей, получаются локальные числа Нуссельта: — постоянная температура стенки:
Nux = „
Keff
hxd _ X¡Ii Ane
X "= 1
An
yj'
n
(21)
d v(pV) = 0.
(14)
постоянный тепловой поток:
Уравнение сохранения момента:
dv(pV ) = -gradP + |aV2V.
(15)
hxd
Nux =
xK
eff
11 - 1 X
48 2X
1 Anßn
(22)
Уравнение сохранения энергии:
d v(pVcpT ) = d v(KgradT ).
(16)
Эти уравнения могут быть упрощены в зависимости от требуемого решения.
Для полностью развитого ламинарного потока профиль эпюры скоростей параболический:
u
= = 2
u
ч
r2
1 - "2
r02
/
dT _ 1 Э Эх r dr
- ЭТ
dr
линейная температура стенки: 1
hxd
NUX = —-:
X Keff
4V" ■ ^i1!
Z-in=1 " " '
%n
n
11 96
8X
Cn Rn(1) -y2z
-■-e пъ
I}
n
(17)
где и — средняя скорость в осевом направлении. Если пренебречь теплопроводностью в осевом направлении, то уравнение можно записать, как:
(18)
х/та и^
где ^ = ——, Ре =-.
Ре
Для проведения теоретического расчета был взят конденсатор малой холодильной машины, работающей на изобутане. Конденсатор представляет собой медную трубу диаметром 10 мм, размещенную в другой трубе, по которой протекает вода, отбирающая теплоту, выделяющуюся при конденсации. Расчеты проводились при режимах с температурами кипения -20, -10, -5, 0 °С и температурой конденсации 40 °С. Во время всех расчетов принималось, что течение охлаждающей воды — ламинарное. В качестве добавок были взяты наночастицы оксида титана в массовой концентрации 2,54 %.
e
Для проведения эксперимента было выбрано масло Reniso ONF46 с добавлением 2,54 % наночастиц TiO2. Для разрушения кластеров наночастиц образец гомогенизировали с использованием ультразвукового дисперга-тора при комнатной температуре в течение 30 минут. Для выделения осадка кластеров наночастиц образец центрифугировали в течение 45 минут.
Из компрессора, предназначенного для испытаний была удалена заводская заправка масла в количестве 350 мл и заменена на чистое масло Reniso ONF46, после чего были проведены эксперименты по определению параметров холодильной установки в разных режимах. После завершения экспериментов чистое масло было удалено из системы и заменено наномаслом с массовой концентрацией частиц TiO2 2,54 %, после чего опыты по определению параметров были повторены на тех же режимах.
Тепловая нагрузка конденсатора:
Рис. 2. Температуры в конденсаторе
Окд, — Свдсвд(^вд2 ^вдО,
(23)
, 400
где GВд — расход воды; СВд — теплоемкость воды; ^д2 — температура воды до и после конденсатора.
6. Результаты исследований
г"
и
Б"
§.250
1] -е-
I
-20
В ходе проведения эксперимента было замечено снижение разности температур в конденсаторе при всех режимах, что дало основание сделать вывод о влиянии нано-добавок на теплобменные характеристики аппарата.
На рис. 2 показаны температуры конденсации и средняя логарифмическая температура воды, охлаждающей конденсатор. При известных значениях переданной теплоты через конденсатор Q (определено по тепловому балансу конденсатора), известной площади поверхности теплообменного аппарата F и известном температурном напоре ДГ из основного уравнения теплопередачи Q = kFДT можно определить значение коэффициента теплопередачи k.
На рис. 3 представлены коэффициенты теплопередачи в конденсаторе, определенные с помощью расчета и экспериментально. Практически во всех случаях наблюдается увеличение коэффициента теплопередачи при использовании нанохладагента.
В ходе эксперимента было установлено, что разности температур воды на входе и выходе в конденсатор (рис. 2) были меньше при использовании хладагента с добавкой наночастиц. При равной тепловой нагрузке и неизменных конструктивных параметрах конденсатора из этого можно сделать вывод, что при применении нанохладагента происходит увеличение коэффициента теплопередачи. Повышение коэффициента теплопередачи конденсатора дает возможность передавать большее количество теплоты через ту же площадь поверхности.
_ J
___1 1
□ Чистый хладагент, теоретический расчет д Нанохладагеит, теоретический расчет ■ Чистый хладагент, результаты эксперимента * Нанохладагеит, результаты эксперимента
--
-15 -10 -5
Температура кипения, "С
Рис. 3. Коэффициенты теплопередачи в конденсаторе
Отклонение результатов эксперимента от теоретического расчета не превышает 5 %, что показывает достаточную точность расчета:
k —
1
1
—In—
a1d1 2Х d1 ' a2d2
(24)
где а! — коэффициент теплоотдачи со стороны хла-дагента;а2 — коэффициент теплоотдачи со стороны воды; d! — диаметр внутренней стенки трубы; d2 — диаметр внешней стенки трубы.
Из уравнения теплопередачи через стенку можно вывести коэффициент теплоотдачи а! со стороны хладагента. Количество переданного тепла и коэффициент теплоотдачи а2 со стороны воды известны. Термическое сопротивление стенки трубы не изменялось. Результаты расчета коэффициента теплоотдачи представлены на рис. 4.
-10
Температура кипения, "С
Рис. 4. Коэффициенты теплоотдачи в конденсаторе
и экспериментальных исследовании, особенно в области высоких температур кипения.
В настоящее время проводится большое число исследовании, посвященных применению наноматериалов в холодильнои и компрессорнои технике. Использование таких наночастиц, как фуллерены или углеродные нанотрубки способно еще больше повысить теплофизические характеристики хладагентов, а также снизить мощность трения в компрессоре, чего не способны сделать наночастицы оксида титана, эффект которых рассмотрен в даннои работе.
В табл. 1 представлены коэффициенты теплоотдачи со стороны хладагента при чистом хладагенте и с нано-добавками.
Таблица 1
Изменение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи в конденсаторе
Параметр Температура кипения, °С
-20 -10 -5 0
Изменение коэффициента теплоотдачи, % 24,8 12,9 7,2 -5,6
Изменение коэффициента теплопередачи, % 16,1 8 4,5 -3,5
Повышение коэффициента теплоотдачи происходит во всех режимах, кроме режимов с высокои темпера-туроИ кипения 0,5 °С. Из этого можно сделать вывод, что применение добавок наночастиц может повысить теплообменные характеристики аппаратов холодильных машин, при этом, не требуя конструкционных изменении.
7. SWOT-анализ результатов исследований
Использование нанофлюидов позволяет существенно повысить тепломассообменные характеристики хладагента, уменьшить температурные перепады на поверхностях конденсатора и испарителя и в результате снизить отношение давлении кипения и конденсации, а, следовательно, и потребляемую холодильнои машинои электрическую мощность.
Дисперсия наночастиц в жидкости приводит к по-вышеннои вязкости, на что влияет среднии диаметр частицы, концентрация и температура. Повышенная вязкость уменьшает числа РеИнольдса в сравнении с базовоИ жидкостью при тоИ же скорости. Эти факторы должны быть взвешены при оценке применимости нанофлюидов как хладагента.
Применение нанодобавок перспективно также в домашних холодильниках, торговом и промышленном оборудовании. Перспективы применения нанофлюи-дов в качестве добавок в хладагенты современных холодильных машин очевидны, однако эта проблема требует дальнейшего изучения, анализа, теоретических
8. Выводы
Проведенные исследования позволяют сделать следующие выводы:
1. Расчетное исследование конденсатора холодильной машины показало, что при использовании нано-флюидов в качестве рабочего тела возможно повышение коэффициента теплопередачи на 7 % при режиме с температурой кипения 0 °С и температурой конденсации 40 °С и 24 % при режиме с температурой кипения -20 °С.
2. Применение нанохладагента в качестве рабочего тела позволяет повысить теплообменные характеристики аппаратов холодильной машины без их конструктивного изменения. Экспериментальное исследование показало, что применение хладагента с массовой концентрацией наночастиц 2,54 % позволяет повысить коэффициент тепопередачи в конденсаторе до 16 %, а коэффициент теплоотдачи до 24 %.
3. Расхождение результатов теоретического и экспериментального исследования составляет не более 5 %, что свидетельствует о правильности выбранной методики расчета и возможности дальнейшего прогнозирования параметров с ее помощью.
Литература
1. Choi, S. U. S. Enhancing thermal conductivity of fluids with nanoparticles [Electronic resource] / S. U. S. Choi, J. A. Eastman // Conference: 1995 International mechanical engineering congress and exhibition, San Francisco, CA (United States), 12-17 Nov 1995. — Available at: \www/URL: http://www. osti.gov/scitech/servlets/purl/196525
2. Strandberg, R. Finned tube performance evaluation with nano-fluids and conventional heat transfer fluids [Text] / R. Strandberg, D. K. Das // International Journal of Thermal Sciences. — 2010. — Vol. 49, № 3. — P. 580-588. doi:10.1016/j. ijthermalsci.2009.08.008
3. Xuan, Y. Investigation on Convective Heat Transfer and Flow Features of Nanofluids [Text] / Y. Xuan, Q. Li // Journal of Heat Transfer. — 2003. — Vol. 125, № 1. — P. 151-155. doi:10.1115/1.1532008
4. Saidur, R. A review on applications and challenges of nanofluids [Text] / R. Saidur, K. Y. Leong, H. A. Mohammad // Renewable and Sustainable Energy Reviews. — 2011. — Vol. 15, № 3. — P. 1646-1668. doi:10.1016/j.rser.2010.11.035
5. Hamilton, R. L. Thermal Conductivity of Heterogeneous Two-Component Systems [Text] / R. L. Hamilton, O. K. Crosser // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals. — 1962. — Vol. 1, № 3. — P. 187-191. doi:10.1021/i160003a005
6. Xuan, Y. Conceptions for heat transfer correlation of nano-fluids [Text] / Y. Xuan, W. Roetzel // International Journal of Heat and Mass Transfer. — 2000. — Vol. 43, № 19. — P. 3701-3707. doi:10.1016/s0017-9310(99)00369-5
7. Brinkman, H. C. The Viscosity of Concentrated Suspensions and Solutions [Text] / H. C. Brinkman // The Journal of Chemical Physics. — 1952. — Vol. 20, № 4. — P. 571-581. doi:10.1063/1.1700493
8. Drew, D. A. Theory of Multicomponent Fluids [Text] / D. A. Drew, S. L. Passman // Applied Mathematical Sciences. — New York: Springer, 1999. — 310 р.
9. Xuan, Y. Heat transfer enhancement of nanofluids [Text] / Y. Xuan, Q. Li // International Journal of Heat and Fluid Flow. — 2000. — Vol. 21, № 1. — P. 58-64. doi:10.1016/ s0142-727x(99)00067-3
10. Kakac, S. Convective Heat Transfer [Text] / S. Kakac, Y. Yener. — Ed. 3. — CRC Press, 2013. — 622 p.
ПЩВИЩЕННЯ TEPM0ДИHAMiЧHИX ХАРАКТЕРИСТИК КОНДЕНСАТОРА ХОЛОДИЛЬНО1 МАШИНИ ЗА Д0П0М0Г0Ю НАНОЧАСТОК
В ста™ наведена шформащя про перспективи використання наночасток для покращення термодинамiчних характеристик теплообмшних апаралв холодильно! машини, працюючо! на iзобутанi. Вплив нанодомшок розглянутий на прикладд експе-риментального дослщження конденсатора. Результати свщчать про пщвищення коефщента теплопередачi в конденсаторi на 16-24 % в залежносп вщ режиму роботи.
Ключовi слова: холодильна машина, наночастка, нанодомш-ка, коефщент теплопередачу коефiцieнт тепловiддачi, конденсатор, iзобутан.
Милованов Валерий Иванович, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой компрессоров и пневмоагрегатов, Учебно-научный институт холода, криотехнологий и экоэнерге-тики им. В. С. Мартыновского, Одесская национальная академия пищевых технологий, Украина.
Балашов Дмитрий Александрович, младший научный сотрудник, Учебно-научный институт холода, криотехнологий и эко-энергетики им. В. С. Мартыновского, Одесская национальная академия пищевых технологий, Украина, e-mail: balashov d@ukr.net.
Мшованов Валерт 1ванович, доктор техтчних наук, професор, завгдувач кафедри компресорiв та пневмоагрегатiв, Навчаль-но-науковий тститут холоду, крютехнологш та екоенергетики iM. В. С. Мартиновського, Одеська нащональна академ1я хар-чових технологш, Украта.
Балашов Дмитро Олександрович, молодший науковий ствро-бтник, Навчально-науковий тститут холоду, крютехнологш та екоенергетики iM. В. С. Мартиновського, Одеська нащональна академ1я харчових технологш, Украта.
Milowanov Valery, V. S. Martynovskyi Educational and Scientific Institute of Cold, Cryotechnologies and Environmental Energy, Odessa National Academy of Food Technologies, Ukraine. Balashov Dmitriy, V. S. Martynovskyi Educational and Scientific Institute of Cold, Cryotechnologies and Environmental Energy, Odessa National Academy of Food Technologies, Ukraine, e-mail: balashov d@ukr.net
UDC 621.694.2 DOI: 10.15587/2312-8372.2016.75345
Шарапов С. О., АрсеньЕв В. М., Козш В. М.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ Р1ДИННО-ПАРОВОГО ЕЖЕКТОРА З КОН1ЧНОЮ КАМЕРОЮ ЗМ1ШУВАННЯ
У статтг подана модель розрахунку геометричних та енергетичних параметргв конгчног камери змшування ргдинно-парового ежектора. ПредставленI результати експериментального дослгдження плоскопаралельного ргдинно-парового ежектора з камерою змшування котчног форми I проведено гх поргвняльний аналгз з теоретичними даними. Виконано аналгз ексергетичног ефективностг використання ежектора з кон1чною камерою змшування.
Клпчов1 слова: ргдинно-паровий ежектор, конгчна камера змшування, експериментальне до-слгдження, ексергетична ефективнкть.
1. Introduction
At the present stage of human development technological processes that can be taken only at pressures below atmospheric are more widely used in various industries. Thus, in the mechanical engineering and metallurgy — a vacuum welding and soldering metals and alloys, heat treatment in a vacuum, out-of-furnace vacuum processing and casting of liquid steel, refining metals and alloys in solid state, pumping vapor-air mixtures from condensers for steam turbines in the food industry — deodorization of plant oils, milk thickening by evaporation to a dry matter content and others.
In many cases vacuum is obtained using the energy of work jet flow of jet devices. These include multistage vacuum units, which include vapor-jet ejectors, with a total drop of pressure 10 ■ 15 and a low efficiency, which is typically less than 2 ■ 10 %. This low level of efficiency is due to the fact that the increase in pressure of one vapor-jet stage can be no more than 2 ■ 3 times. Greater degree of pressure increases at one stage lead to a sharp decline in the ejector efficiency, which is associated with choking losses during the mixing of supercritical active and subcritical passive streams.
In view of this situation, it is very relevant to use liquid-vapor ejector (LVE), which works on the principle of
