Отзыв оппонента 1 (Разработка методики проектирования, расчета и изготовления теплообменного аппарата для малоразмерных ГТД с регенерацией тепла)

0?зыв 1?11п?ц!1з?!ынз! О Оппон~;"!ггй нй пиесе!?тацню 11оповой Га?ьяны Взлерьевны «РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, РАСЧЕТА И ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА ДЛЯ МАЛОРАЗМЕРНЫХ ГТД С!'ЕГЕНЕРАЦИЕЙ ТЕПЛА», цредставлс!шук? на соискание ученой степени кандидата технических наук 1ю специальности 05.07.05 — «!'епловыс, ?лсктрорйкстные двигатели и знергоустановки лета? сльных аппаратов» Ак.гуйльность работы.

".)ффектив!?ость газотурбинных двигателей (ПД) можно увеличить за счет регенерации тепла в них. 1!рн:этом 1ТД оснщцйе1ся тсплообменным аппаратом. Однако даг!Ные к увеличению !?11?х!е!?ов и массы Г!Д. В СВ1г?и с зтим конструирование тсплообменных аппйра гон и определение их пй(замет!?ОВ яв1я?Отся Важными зйлачйми, !йк как, именнО, От пих 3!1впсят регс1ье!?ация 1сп'1!1.

сумм!?рп?яе 1ютсри даВ'!ения, й танек!. стоимость двигателя. 11овысить з!!)фективное гь газотурбинных установок с рс! Снерацией тсгцгй можно зз счет и?пспсификация теплообмена в ?еплообмешц?м !Ин!зр!?гс. 1!ри выборе типа и схемы теплообменного щп?йрзтй основной целью является увеличение зеплопередачи при минимальнО !растущих !з!др!1влических НО'1тер51х. Г1РОекти!эОВанию, расчету и изп?товлению теплообмс?шых аппаратов посвящено значнгельнос количество исследований, выполненных в России и за рубежом. 11есмотря на имеюп!Неся исследовщ?пя, остается нерешенным вопрос о я!Одсрп1г?йции методики проектирования„расчета и изготовления с учетом совремс1шых возможностей компьктгерной гсхникн и пронзволствй.

Сущссгвующие методы разработки тсплообменных аш?аратов требуют м!Ин о времени ца их рейли?а1!Ию. Этп затраты времени можно сократить с помощью трехмерных программ расчета и проектирования, позво?1!!Кпцих учесгь оо?!ыцес ко.:!Ичсство !!1!?Кто!?с?в и 1?и?ут!л!г?и!Зовагь поля скоросзей, темпе(?агбар, ?!з!?:!еп11!1. Целью диссертационной рабог1»1 является разработка методики расчета, проекгировйния и технологии изготовления пластинчатых гсплообменш,ь ьппьарйтов для гй?отур!Ишных усгйновок с регенерацией 1СПЛЗ. Сгрукпурй н Обьем рабогы. Дисссрпщиошьйя работа изложена нз страницах сОс'1оит и? Ввс"!спп5! Чс'и 1рсх г?ьйв, зак'НОчепия списка испо?пя?ОВЗ11ных исгО'п?нкОВ из ! 04 пяиыснОВЗ!?ий 1? Включйег 69 ил??к?страни!1 и 9 тйб:шц.

~ !н"!!1"" Р~~~ з'~и ! ".'й-". ! В первой главе, рассмотрены основные преимущества и недостатки ГТД с регенерацией тепла и опыт их применения. Приводится классификация типов теплообменных аппаратов, которые делятся на две основные группы — трубчатые и пластинчатые. Принимая во внимание, что основным элементом, определяющим эффективность регенерации тепла в ГТД, является теплообменный аппарат, автор рассмотрезга предъявляемые к конструкции требования. Далее, исходя из оценки технологии изготовления и стоимости заготовок для теплообменного аппарата, автор сделала вывод о преимуществе пластинчатого теплообменника над кожухотрубным, в котором не используется интенсификация теплообмена.

Опираясь на исследования, представленные в литературе, автор пришла к мнению, что для рассмотренной задачи лучше всего подходят пластинчатые теплообменные аппараты с теплопередающей поверхностью типа «набивки Френкеля». Эта поверхность образована гофрированными листами, у которых гофры на смежных пластинах направлены под некоторым углом друг к другу. Представлено также сравнение данной поверхности с каналами без гофр, подтверждающее усиление интенсификации теплообмена при использовании «набивки Френкеля».

Анализируя интенсивность теплообмена в канале с «набивкой Френкеля», автор использовала закономерность, что увеличение угла скрещивания пластин ведет к возрастанию числа Нуссельта по сравнению с каналом без гофр. Во второй главе автор обосновала выбор характеристик гофра для достижения максимальной эффективности и компактности на основе экспериментальных данных, имеющихся в литературе.

С этой целью в работе рассмотрены две поверхности теплообмена: поверхность типа «набивки Френкеля» и поверхность с непрерывными волнистыми гофрами. Приведены результаты анализа геометрических параметров гофра пластины теплообменного аппарата, в том числе: высота гофра, угол скрещивания гофр, шаг гофра. В данной главе определен диапазон параметров, удовлетворяющих требованиям эффективности и компактности теплообменного аппарата. В третьей главе автор рассмотрела различные технологии изготовления теплообменного аппарата.

В числе рассмотренных: штамповка упругой средой, штамповка инструментальными штампами и метод послойного спекания. Изготовлены экспериментальные образцы с применением каждой из рассмотренных технологий. Для апробирования технологии изготовления по методу лазерного спекания проведены эксперименты, в которых определены теплогидравлические характеристики теплообменного аппарата. Результаты экспериментов показали, что данная технология, несмотря на ее перспективность, требует доработки. Определен диапазон технологических ограничений геометрических параметров для гофра пластины теплообменного аппарата.

Автор установила„ что технология штамповки на инструментальных штампах позволяет получить высоты профиля гофра, соответствующие геометрическим параметрам, определенным во второй главе. В четвертой главе описаны этапы методики расчета, проектирования, изготовления теплообменного аппарата на основании определенного ранее диапазона геометрических параметров, удовлетворяющих требованиям эффективности, компактности и технологичности. Приводится описание каждого этапа данной методики. Автором разработаны геометрические модели пластины и штампов с использованием методов параметризации и программы трехмерного проектирования.

Разработана и верифицирована методика трехмерного численного расчета. Разработанная расчетная трехмерная методика, базирующаяся на модели турбулентности ББТ (модель Ментера), позволяет получить качественные оценки полей температуры, скорости и давления и определить застойные зоны, а такжс места возможного перегрева. Автор провела расчетное исследование с помощью разработанной методики и установила зависимости, необходимые для аналитического расчета. Предложенная аналитическая методика расчета позволила оценить основные параметры теплообменной поверхности. Таким образом было проведено апробирование методики при разработке малоразмерного ГТД с регенерацией тепла, на конструкцию которого получен патент.

Научная новизна работы заключается в том, что для теплообменного аппарата малоразмерных ГТД разработана методика проектирования, которая обладает большей эффективностью. Благодаря тому, что используются методы параметризации, геометрические модели пластины и оснастки теплообменного аппарата формируются с учетом технологических ограничений и при изменении их размеров автоматически обновляются. В результате сокращено время для подготовки моделей для изготовления штампов па станке ЧПУ.

С помощью разработанной методики трехмерного численного расчета решены одновременно задачи газодинамики и теплопередачи в теплообмепном аппарате. Получены расчетные зависимости для теплообме|п1ых поверхностей с различными углами скрещивания и высотами профиля гофра. Резуль гагы работы позволили прогнозировать оптимальные характеристики пластинчатого теплообменного аппарата для различных схем ГТД с регенерацией тепла. Примспспис на практике. Полученные результаты нашли применение в «Московском авиационном институте (национальный исследовательский университет)» на кафедре 'Технология проектирования и производство двигателей летательных аппаратов", а также используются на предприятии ФГУП «ЦИАМ им.

П.И. Баранова». Выполненная Поповой Т.В. работа имеет практическую значимость для развития перспективного направления повышения эффективности ГТД за счет регенерации тепла. Достоверность результатов. Результаты работы верифицированы на экспериментах, которые выполнены с помощью стандартизированных методик и атгестованной аппаратуры, а также согласуются с данными других авторов.

Замечания по работе: 1.При выборе типа теплообменного аппарата автор отдала предпочтение пластинчатым теплообмепникам с теплопередающей поверхностью типа «набивки Френкеля». Однако, необходимы дополнительные исследования для обоснования этого выбора. Действительно, как показано в ряде работ, в случае плотной упаковки труб с накаткой в кожухотрубном аппарате достигается большая теплопередача, чем пластинчатом. Кроме того, если в кожухотрубном аппарате использовать плотный пучок витых труб с облунепием, то его превосходство будет еще более заметным. 2.