Зміна геометричних параметрів зростання конгломератів бурульок на горизонтальних насадках при розпиленні води форсункою

• Main Authors: Ivan I. Puhoviy, Andriy M. Postolenko
• Format: Article
• Language: English
• Published: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute 2018-09-01
• Series: Наукові вісті Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут"
• Subjects: Renewable energy sources; Ice; Crystallization heat; Icicle formation; Icicle freezing speed; Ventilation; Heating; Heat pumps
• Online Access: http://bulletin.kpi.ua/article/view/141463

Проблематика. Бурульки можуть використовуватись для отримання й акумулювання льоду з використанням природного і штучного холоду. При льодоутворенні можливо використовувати теплоту фазового переходу (вода–лід) r0 = 334 кДж/кг у системах вентиляції та теплонасосних системах опалення і гарячого водопостачання, які сприяють економії енергії і дають змогу відмовитися від використання природного газу, розширити зону застосування теплових насосів на країни з морозними зимами, а також зменшити встановлену потужність теплогенеруючого обладнання. Для кристалізаторів-підігрівачів повітря важливо знати допустиму відстань між сусідніми лінійними насадками, що забезпечує прохід повітря без зрощення сусідніх рядів і відстань між ярусами лінійних насадок, яка залежить від довжини бурульок. Мета дослідження. Дослідити експериментально процеси утворення льоду в конгломератах бурульок на горизонтальних трубних насадках. Отримати математичні залежності для визначення швидкості росту конгломератів бурульок у довжину та швидкості зростання крижаних оболонок навколо насадок у поперечному напрямку за постійної поверхневої густини зрошення форсункою залежно від часу льодоутворення. Методика реалізації. Морозне повітря з температурою нижче 0 °С підігрівається теплотою кристалізації води, що диспергована форсункою. Вода, потрапляючи на горизонтальні насадки, перетворюється на лід, формуючи конгломерати з бурульок. Чим нижча температура довкілля, тим більший економічний і енергетичний ефект при підігріванні повітря перед випарниками теплових насосів і калориферами систем вентиляції. Накопичений лід може бути використаний у цілях холодопостачання влітку, що збільшить економічний ефект. Результати дослідження. Швидкість росту бурульок у довжину – це відношення середньої довжини бурульок на трубі до часу їх формування. Згідно з отриманими експериментальними даними, швидкість росту бурульки в довжину за постійної витрати води форсункою майже не залежить від діаметра труби та матеріалу, з якого вона виготовлена. В той же час температура зовнішнього повітря значно впливає на швидкість росту бурульок у довжину. Процес росту бурульки в довжину відбувається зі зниженням швидкості росту її по довжині за постійної подачі води. Зі збільшенням діаметра трубної насадки швидкість зростання льоду на насадці по радіусу, перпендикулярному до осі труби в сторону сусідніх насадок, збільшується. Це пов’язано з кращим переохолодженням води, яка на трубі більшого діаметра долає більший шлях до горизонтальної площини, що проходить через центр труби. Висновки. Вивчено закономірності зростання бурульок на стендах із різними насадками і способами їх зрошення. Отримані результати дають змогу розраховувати відстань між горизонтальними насадками для попередження блокування льодом проходу повітря і відстань між ярусами насадок, що забезпечує мінімальну відстань між ярусами бурульок перед видаленням їх із насадок.