Обоснование параметров гофрирования аккумулирующей насадки роторного регенератора

1.

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное
образовательное учреждение высшего образования
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН)
Обоснование параметров гофрирования
аккумулирующей насадки роторного регенератора
Специальность 08.03.01 –
«Строительство»
Выполнила: Сафиулина Ирина Валерьевна
Научный руководитель: Кияница Лаврентий Александрович
кандидат технических наук, доцент
Новосибирск, 2024

2.

Цель исследования:
Разработка
расчетной
компьютерной
модели
термоаэродинамических процессов в регенераторе и обоснование
параметров гофрирования (шаг волны) аккумулирующей матрицы
роторного регенератора.
Задачи:
1. Провести обзор конструкций, способы расчета и определения
рабочих параметров роторных регенераторов, а также, сделать обзор
основных производителей.
2.
Разработать
расчетную
компьютерную
модель
аэротермодинамических
процессов,
протекающих
в
аккумулирующей насадке при движении воздуха в ней и обосновать
шаг волны аккумулирующей матрицы роторного регенератора.
3. Разработать виртуальный испытательный стенд и провести
компьютерное моделирование полноразмерной роторной матрицы.
2

3.

Актуальность исследования
1. Начиная с 2022г. наблюдался
значительный отток известных
производителей (Heatex,
KLINGENBURG, Zern
Engineering)
2. Наблюдается положительная
динамика спроса на приточновытяжные установки
3. Для заполнения
освободившихся ниш
отечественные производители
Рис. 1 Количественная динамика рынка
используют реверс-инженеринг
(импорт - отечественное производство)
или делают собственные и
разработки
Андронов, Ф.И. Роторные регенераторы для 4. Разработка собственных пов-ей
теплообмена, требуется
систем вентиляции и
определить закономерности
кондиционирования: сделано в России //
теплообмена от геометрических
Журнал С.О.К. – 2022. – №7. – С. 52-54.
параметров и параметров
потока.
3

4.

Задача 1. Провести обзор конструкций,
способы расчета и определения рабочих
параметров роторных регенераторов, а также,
сделать обзор основных производителей.
Подзадачи:
1. Анализ конструкции роторного регенератора;
2. Обзор основных производителей;
3. Обзор методов расчета и выбор метода для
дальнейших исследований.
4

5.

Конструкция роторного
регенератора
Основные производители:
Зарубежные:
1 – ротор;
2 – корпус;
3 – щеточное уплотнение;
4 – уплотнитель по периметру
ротора;
5 – блок управления;
6 – датчик вращения;
7 – приводный ремень;
8 – двигетель.
Отечественные:
5

6.

Способы определения характеристик
роторного регенератора
Экспериментально
-аналитический
Экспериментальный
Основан на методике,
связывающий эффективность
теплообменника с
параметром NTU.
Метод нельзя назвать
полностью
самостоятельным, т.к. для
него необходимы натурные
испытания.
Основан на проведении
реальных экспериментов
на специальном
испытательном стенде.
Этот метод
регламентируется ГОСТ Р
ЕН 308-2011.
Данный метод достаточно
дорогостоящий
Численный
Основан на использовании
приближенных методов
решений
дифференциальных
уравнений и заменой
реального объекта
дискретным аналогом.
Данный метод требует
знания специальных
расчетных программ и
наличие необходимой
вычислительной мощности.
Для дальнейшего исследования был выбран численный
метод
6

7.

Выводы по задаче 1
1. Проведен анализ динамики развития рынка ПВУ в России, показано
что каждый год увеличивается доля рынка ПВУ, занимаемая
отечественными производителями. Оборудование для рекуперации
тепла, в частности роторные регенераторы, являются важным
элементов таких систем. С уходом иностранных производителей с
рынка перед отечественными производителями встала дилемма,
заниматься реверс инжинирингом или проводить обоснования
собственного номенклатурного ряда роторных регенераторов. При
этом для обоснования номенклатурного ряда необходимо понять и
определить закономерности влияния геометрических параметров
регенератора в частности шага волны (гофрирования) на их рабочие
характеристики.
2. Проведен обзор конструкций основных элементов и производителей
роторных регенераторов.
3. Проведен обзор основных способов получения рабочих характеристик
роторных регенераторов, а именно экспериментально-аналитический,
экспериментальный, и численное моделирование. В дальнейших
исследований принят численный метод.
7

8.

Задача 2. Разработать расчетную компьютерную модель
аэротермодинамических процессов, протекающих в
аккумулирующей насадке при движении воздуха в ней и
обосновать шаг волны аккумулирующей матрицы
роторного регенератора.
Подзадачи:
1. Разработать и обосновать компьютерную численную
модель;
2. Провести сеточную сходимость;
3. Провести зависимости от шага волны;
4. Провести зависимости от числа оборотов ротора в
минуту;
5. Провести зависимости от скорости проходящего воздуха
через ротор;
6. Провести валидацию полученных результатов;
7. Сделать выводы.
8

9.

ГУ1
Рис. 1 Ротор
Рис. 2 Фрагмент ротора
ГУ2
НУ: tМ=13,5°
ГУ: периодичность в местах
расчленения элемента:
ГУ1: вход приток Рвх; tn=+5;
ϕ=50%
выход вытяжки Ратм,
ГУ2: выход приток Ратм
вход вытяжка Рвх; tв=+22;
ϕ=50%
Нестационарный расчет
τ=4 полных оборота
9

10.

Исследование на сеточную сходимость
Рассмотрим следующие варианты
по количеству ячеек сетки
Оценивали значения