3. Принцип местного качества

а) Перейти от однородной структуры объекта или внешней среды (внешнего воздействия) - к неоднородной. Например, структура турбулентного движения газа в гладком канале такова, что пульсации, обеспечивающие эффективный теплообмен, возрастают при удалении от стенки. Величина теплообмена зависит от разности температур между стенкой и проходящим газом. Наибольшее сопротивление передаче тепла возникает у самой стенки, занимающей не более 5 % радиуса трубы. Поэтому необходимо дополнительно турбулизировать поток так, чтобы пульсации возросли только в этом узком пристеночном слое, сохранившись прежними в середине потока. Тогда затраты энергии на дополнительную турбулизацию будут минимальными, а эффект максимальный. По способу интенсификации теплообмена (открытие СССР № 242) создаются небольшие поперечные выступы на внутренней поверхности теплообменных труб (высотой не более 510 % от их радиуса), обеспечивающие опережающий рост теплоотдачи, по сравнению с гидравлическим сопротивлением. Такие плавные выступы, получаемые, например, накаткой шариками или роликами на токарном станке, и приводят к образованию продольных завихрений активизирующих теплообмен. Это уменьшает в 1,5-5-2 раза габариты теплообменников, позволяет интенсифицировать тепловые процессы при кипении и конденсации. Интенсификация теплообмена определяется турбулизацией, с образованием микровихрей в ламинарном гидродинамическом подслое. Кроме того, турбулизация ламинарного подслоя препятствует солеосаждению на поверхности. Например, при омывании такой трубы водой с солесодержанием 1520 мг-экв/л в течение 300 часов коэффициент теплопередачи понижается на 1015 %, а эффективность гладких поверхностей в этих условиях падает более чем в 10 раз. Оптимальные соотношения размеров микровыступов: d /D = 0,940,95; /D = 0,30,5; где D - внутренний диаметр трубы; d - диаметр по выступам внутри трубы;  - шаг впадин на внешней поверхности трубы. Для труб диаметром 24 мм при толщине стенки 1 мм ширина канавок не менее 2 мм, при этом труба по прочности не уступает гладкой.

б) Разные части объекта должны выполнять (иметь) различные функции. При сжигании в топках котельных агрегатов одновременно мазута, угольной пыли и всевозможных горючих газов приходится устанавливать горелки разных типов. В связи с переходом на рыночные отношения в промышленной теплоэнергетике будут использоваться различные топлива: пыль низкосортных углей, малокалорийные газы, например, отходы химических производств, биогазы, полученные из продуктов очистки сточных вод, газы от пиролиза твердых горючих отходов, а также различные технологические газы. Эти виды топлива низкокалорийны, забаллостированы, но при комбинированном употреблении с углем, мазутом и природным газом, могут обеспечить экономический эффект. Но у этих топлив разные условия сгорания и требования к горелочным устройствам крайне противоречивые. Предлагается (а. с. 1081383, 1116273) применять раздельную подачу топлив к факелу. Для сжигания мазута используется форсунка, установленная по центру. Вокруг мазутного факела подается пылевоздушная смесь, а для газов разной калорийности по периферии предусмотрена система подающих каналов. Горелка смонтирована так, что начальные зоны горения разных видов топлива оказываются аэродинамически разделенными. Поэтому резко вспыхивающий мощный факел природного газа не забьет (не сорвет) пламя более вяло горящей угольной пыли. С применение подобных многотопливных горелок упрощается процесс автоматизации, управления и контроля, оптимизируется сжигание различных топлив.

в) Каждая часть объекта должна находиться в условиях, наиболее благоприятных для ее работы. Например, для борьбы с пылью на рабочие органы машин (песко- и дробеструйная обработка) подают воду в виде конуса мелких капель. Чем мельче капли, тем лучше пылеподавление, но мелкие капли образуют туман, затрудняющий работу. Решение: вокруг конуса мелких капель создается слой из крупных капель.

г) Каждая часть объекта должна находиться в условиях, обеспечивающих максимальную производительность объекта. Например, при нагреве металла с поверхности дугой и одновременном вводе легирующих элементов наблюдается низкий КПД нагрева и угар лигатур. В устройстве для легирования расплава (а. с. 1300038*), содержащем два коаксиальных электрода и диэлектрический элемент между ними, через который подаются газ и легирующие порошки, для повышения эффективности легирования путем интенсификации теплообменных процессов в расплаве, внешний электрод имеет радиальные отверстия и охвачен огнеупорным стаканом. Это позволяет заглублять плазменную дугу под уровень расплава, что обеспечивает высокий тепловой КПД и максимальное использование лигатур.