Гідродинаміка і теплообмін в підігрівачах повітря теплотою кристалізації води для теплових насосів та вентиляції

Проведені дослідження параметрів диспергації води ударом об тверду суху і змочену поверхні. Досліджена направлена диспергація при ударі об дрібноребристу поверхню. Виявлено краще розпилювання води при підвищеній шорсткості поверхні. Це пояснюється труднощами виходу повітря з- під розплющеної краплі в момент удару. Знайдена доля диспергованої рідини при ударі (до 40 % від витрати води в падаючому краплевидному струмені, що розширяється). Знайдені радіуси розлітання крапель в залежності від висоти падіння та витрати води з сопла. Отримані емпіричні залежності для розрахунку згаданих вище параметрів.

Результати дослідження диспергації використані при зрошенні дротяних насадок з метою отримання бурульок. Зростання бурульок інтенсифікується за оптимальної витрати води (густини зрошення). Теплота кристалізації йде на підігрівання повітря від температур морозного атмосферного повітря до температури плюс 2 – мінус 3 С. Така температура повітря після кристалізаційного апарату дозволяє збільшити коефіцієнт трансформації теплового насосу, що працює на атмосферному повітрі на 20 – 30 % в порівнянні з використанням непідігрітого атмосферного повітря. Крім того, розширюється географічно зона використання повітряних теплових насосів на області з холодним і континентальним кліматом. В системах вентиляції можна економити до 50 % традиційної енергії на підігрівання свіжого повітря в офісах, виробничих приміщеннях та фермах (особливо в курятниках), де потрібна висока кратність вентиляції. Отримані залежності для визначення маси льоду і кількості теплоти при віднесенні до площі перерізу апарату та довжини насадок з дроту.

Проведене дослідження теплообміну при поздовжньому і поперечному обтіканні бурульок. Результати досліджень описуються відомими формулами для випадку обтікання труб. Експериментально і методом компютерного моделювання знайдені гідравлічні опори при різних варіантах обтікання бурульок повітрям. Опори бурульок незначні в порівнянні з опорами підведення і відведення повітря з бурулькового підігрівача. Підвищений опір має місце також в місцях кріплення бурульок до насадок.

Розроблено заявку на корисну модель за результатами дослідження опору. Розроблені принципи роботи установки при періодичному функціонуванні окремих кристалізаторів води.

Запропоновано і доведено розрахунками можливість використання льодяного оребрення для інтенсифікації наморожування льоду на природних і штучних водоймах та для виготовлення льодяних каналів. Проведені експериментальні дослідження гідравлічного опору і інтенсивності теплообміну в оребренійй поздовжними ребрами льодяній трубі. При використанні такого каналу влвтку температура повітря, що проходить через льодяний канал, зменшується приблизно на 5-7 градусів на один метр довжини труби. Зимою атмосферне повітря підігрівається за рахунок теплоти кристалізації води, в яку занурені труби. Перевірена жорсткість конструкції і запропонований спосіб інтенсифікації заморожування льоду на переправах через ріки. Підготовлена заявка на винахід.