Совершенствование теплогидравлических процессов в каналах насадок доменных воздухонагревателей

• Автор: Редников, Сергей Николаевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 153 с.

Оглавление.
Введение
1. Процессы тепло-массообмена в доменных воздухонагревателях
1.1 Основные показатели эффективности тепловой работы воздухонагревателей
1.2. Основные конструктивные особенности воздухонагревателей современных доменных печей
1.3. Режимные особенности тепло-массообменных
процессов в воздухонагревателях
1.4. Показатели эффективности службы, стойкость
тракта горячего дутья и воздухонагревателей
1.5. Выводы
2. Анализ типов применяемых насадок
2.1. Насадки с кирпичными каналообразующими элементами
2.2. Насадки блочного типа
2.3. Насадки с насыпными элементами
2.4. Комбинированные виды насадок
2.5. Особенности форм каналов насадок
2.6. Анализ состояния исследований теплообменных и гидравлических характеристик каналов сложной формы применяемых в насадках регенеративных доменных воздухонагревателей
2.7. Выводы
3. Математическое моделирование течения в канале
3.1 .Основные допущения принятые для рассмотрения течения в каналах
3.2. Применяемые системы уравнений для описания течения в каналах
3.3. Алгебраические модели турбулентности
3.4. Дифференциальные модели турбулентности
3.5. Некоторые особенности в определении турбулентного числа Прандтля
3.6. Выводы
4. Применение разработанной математической модели для
определения эффективности различных форм насадок
4.1 Определение температурных полей в насадке воздухонагревателей
4.2 Использование математической модели для определения коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления канала переменного сечения при наличии турбулизирующих элементов
4.2.1. Режим ламинарный
4.2.2. Режим течения турбулентный
4.2.3. Некоторые методы преобразования сеток
4.2.4. Применяемые конечно разностные схемы
4.3. Результаты расчётов
4.4. Выводы
5. Анализ результатов математического моделирования
теплообмена гидродинамики в насадках
5.1. Гладкий щелевой канал постоянного сечения
5.2. Каналы со ступенчатым изменением проходного сечения
5.3. Каналы с чередованием конфузорно диффузорных участков
5.4. Выводы
Заключение
Список использованных источников
Приложения
Сложность, высокая стоимость, а в ряде случаев и невозможность нагрева значительных объёмов газов до высоких температур в рекуперативных установках, обуславливает применение регенеративных аппаратов для высокотемпературного нагрева теплоносителей. В свою очередь, повышение температур нагрева предъявляет высокие требования к надёжности и экономичности работы этих устройств, выдвигает задачи разработки новых, более эффективных конструкций отдельных элементов, совершенствования режимных параметров. Это затруднительно без наличия достаточно надёжных методов предварительного определения теплогидравлических характеристик каналов и температурных полей аппаратов.
Вероятно, данная ситуация сохранится и в ближайшем будущем, что в свою очередь требует продолжения работ над совершенствованием конструкции воздухонагревателей и их элементов, определения оптимальных режимов работы аппаратов.
Целью данной работы является исследование регенеративного теплообмена методами математического моделирования, разработка методов предварительного определения теплогидравлических характеристик каналов насадок аппаратов, анализ и выработка мероприятий, позволяющих повысить эффективность работы насадки воздухонагревателей.
Последнее является достаточно актуальным, так как может уменьшить затраты на эксплуатацию воздухонагревателей, на разработку новых, более эффективных форм каналов и может найти применение в других отраслях промышленности.
Рассматривая преимущественно доменные регенеративные воздухонагреватели, необходимо отметить, что за прошедшие годы значительно повысились основные показатели работы данных теплообменников. Так, температура нагрева дутья возросла с 850°С в 50-х годах до 1200-1300°С в воздухонагревателях доменных печей передовых

освоении высокотемпературных воздухонагревателей часто связанны с неудовлетворительной службой опорной футеровки и кожуха, в то время как накопленный опыт по применению высокоогаеупорных материалов и эффективной организации теплозащиты в ряде областей техники создаёт предпосылки успешного решения этой проблемы.
Эффективная служба футеровки и кожуха воздухонагревателя и тракта горячего дутья тесно связана с условиями теплообмена на внутренней поверхности кладки и внешней поверхности кожуха, величиной и направлением тепловых потоков, наличием и величиной механических и термических напряжений в различных элементах конструкции. Задача определения величины теплового потока через футеровку и кожух доменного воздухонагревателя встаёт при анализе эффективности работы аппаратов, при конструктивном и поверочном расчёте. Расчёт теплопотеръ при известном температурном поле кладки предполагает знание величины коэффициента теплоотдачи и теплового потока к окружающей воздухонагреватель среде. При анализе наряженного состояния кожуха интерес представляет локальный коэффициент теплоотдачи, так как именно местная теплоотдача формирует температуру в данной точке кожуха и предопределяет возникновение местных термических напряжений в кожухе аппарата.
Наружная поверхность воздухонагревателей по условиям теплообмена может быть разделена на ряд участков, в пределах которых наблюдаются общие закономерности конвективной и лучистой теплоотдачи. Отдельно следует отметить необходимость исследования естественной конвекции при температурах до 200°С; вынужденную конвекцию при числах Ке=6*106 на цилиндрических и сферических поверхностях и радиационный теплообмен между поверхностями весьма сложной конфигурации.
Актуальным остаётся и требование обеспечение сойкости и живечести насадки. Осложняющими факторами здесь является оплавление и стеклование пылевидных частиц в верхних рядах насадки. Важно также добиваться