name: Повышение эффективности горизонтальных циклонных камер термообработки длинномерных изделий за счет интенсификации теплообмена
keyword_list: циклонная камера конвективный теплообмен критериальная зависимость датчик теплового потока лазерный доплеровский анемометр эффективность
abstract: Цель состоит в повышении эффективности циклонных нагревательных устройств, загруженных соосным длинномерным цилиндрическим изделием, за счет интенсификации конвективного теплообмена оптимизацией схемы циркуляции греющих газов в рабочем объеме большой относительной длины.
  Задачи: 1. Провести анализ отечественных и зарубежных исследований использования циклонных камер в качестве нагревательных устройств, в том числе для нагрева длинномерных изделий. 2. Экспериментально исследовать возможности появления и управления вторичными течениями при различной степени загрузки рабочего объема. 3. Обобщить результаты экспериментов и на основе классических законов теплообмена получить расчетные соотношения. 4. Разработать методику расчета циклонных нагревательных устройств большой относительной длины и оценить их энергетическую эффективность.
  Основные выводы: 1. Экспериментально показано, что в относительно длинных циклонных камерах, загруженных соосной цилиндрической заготовкой, происходит перестройка закрученного потока с возникновением вторичных течений, обеспечивающих более длительную циркуляцию греющих газов в рабочем объеме и благоприятно сказывающихся на качестве термообработки за счет уменьшения температурного напора на поверхности нагрева заготовки. 2. На основе расчетов радиального распределения тангенциальной скорости выполнено обобщение полученных экспериментальных данных и разработана методика аэродинамического расчета относительно длинных циклонных камер, позволяющая учесть сложную структуру и перестройку потока, происходящую в их рабочем объеме. Установлено, что возникающие в относительно длинных циклонных камерах вторичные течения повышают уровень крутки по тока и снижают аэродинамическое сопротивление, что благоприятно сказывается на их энергетической эффективности. 3. Экспериментально исследован конвективный теплообмен к боковой поверхности рабочего объема и поверхности загруженной заготовки. Выполнен анализ зависимостей средних и локальных коэффициентов теплоотдачи от геометрических и режимных параметров относительно длинных циклонных камер, предложены обобщающие уравнения для их расчета. 4. Показано, что за счет шероховатости поверхности загруженной заготовки возможно добиться увеличения интенсивности теплоотдачи к поверхности заготовки в сконцентрированном циклонном потоке на 51% при снижении затрат напора на создание крутки и уменьшении аэродинамического сопротивления (при максимально возможных числах Рейнольдса) на 33%. 5. Разработана методика расчета циклонных нагревательных устройств большой относительной длины. Решена задача поиска их оптимальных конструктивных параметров. Оценен экономический эффект от их внедрения. Показано, что применение относительно длинных циклонных нагревательных устройств вместо циклонных секционных печей с аналогичными параметрами позволяет снизить удельный расход энергии на нагрев металла на 5…40%, уменьшить удельный расход топлива на 6…39% и повысить КПД на 3…25%.
chairman_dissertation_council.name: Владимир
chairman_dissertation_council.surname: Петренко
chairman_dissertation_council.patronymic: Романович
chairman_dissertation_council.position: заведующий кафедрой
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: 0
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 8940228300
chairman_dissertation_council.rinc_id: 690939
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Дмитрий
organization_supervisor.surname: Проскурин
organization_supervisor.patronymic: Константинович
organization_supervisor.position: Врио ректора
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 44.31.35
rubrics.name: Промышленная теплоэнергетика и теплотехника
oecds.code: 02.07.ID
oecds.name: ENERGY & FUELS
speciality_codes.name: Промышленная теплоэнергетика
speciality_codes.code: 05.14.04
supervisors.fio: Карпов С.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Промышленная теплоэнергетика
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Лукин С.В.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Промышленная теплоэнергетика
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Ерин О.Л.
opponents.scientific_degree: Кандидат технических наук
opponents.speciality_code: Теплофизика и теоретическая теплотехника
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ", ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ, ФГБОУ ВО "ВГТУ", ВГТУ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1033600070448
protection_organization.supervisor_name: ДМИТРИЙ
protection_organization.supervisor_surname: ПРОСКУРИН
protection_organization.supervisor_patronymic: КОНСТАНТИНОВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: САФУ, САФУ имени М.В. Ломоносова
author_organization.name: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова"
author_organization.ogrn: 1022900517793
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные автономные учреждения