Научные основы тепловых процессов в регенераторах с продольно обтекаемой насадкой

• Автор: Кирсанов, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 308 с. : ил.

Основные обозначения

Глава 1. Общие сведения и проблемы теплового расчета регенератора

1.1. Назначение и основные типы регенераторов

1.2. Тепловые процессы в регенераторе

1.3. Оценка тепловой нагрузку регенератора

1.4. Оценка температуры насадки

Выводы

Глава 2. Обзор и анализ методов расчета регенераторов

2.1. Упрощающие допущения в теории регенератора

2.2. Модели регенератора с бесконечно большой теплопроводностью насадки по всем направлениям
2.3. Модели регенератора с нулевой теплопроводностью насадки в направлении потока теплоносителя и бесконечно большой
по нормали к потоку
2.4. Модели регенератора с бесконечно большой теплопроводностью насадки в направлении потока теплоносителя и конечной
по нормали к потоку
2.5. Модели регенератора с нулевой теплопроводностью насадки в направлении потока теплоносителя и конечной
по нормали к потоку
2.6. Сравнительный анализ известных моделей регенератора
Выводы
Глава 3. Формулирование задачи теплового расчета регенератора
и выбор метода решения
3.1. О методах математического моделирования
3.2. Математическая формулировка сопряженной задачи

циклического теплообмена теплоносителей с насадкой
3.3. Выбор метода решения сопряженной задачи
Выводы
Глава 4. Краевая задача теплопроводности твердого тела
при циклических граничных условиях
4.1. Одномерная теплопроводность в твердом теле при постоянных температурах сред и одинаковых длительностях периодов
^ 4.2. Одномерная теплопроводность в твердом теле при переменных
температурах сред и разных длительностях периодов
’ 4.3. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля
при неоднородных циклических граничных условиях
4.4. Одномерная теплопроводность в твердом теле
при несимметричных периодах
4.5. Определение начального температурного поля в задаче теплопроводности с циклическими граничными условиями
• в общем случае
4.6. Одномерная теплопроводность тел с покрытием
4.7. Двумерная теплопроводность в твердом теле
4.8. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля
в решении двумерной задачи теплопроводности
Выводы
Глава 5. Конвективный перенос энергии.
Решение сопряженной задачи
• 5.1. Постановка задачи
5.2. Общее решение задачи конвективного переноса энергии
5.3. Варианты замыкающего уравнения и граничного условия
5.4. Вариант 1 решения сопряженной задачи
5.5. Вариант 2 решения сопряженной задачи
5.6. Вариант 3 решения сопряженной задачи

5.7. Вариант 4 решения сопряженной задачи
Выводы
Глава 6. Математическая модель многосекционного регенератора.
Апробация модели
6.1. Исходные данные
6.2. Теплофизические свойства твердых материалов
6.3. Теплофизические свойства теплоносителей
6.4. Тепло-гидродинамические характеристики секций регенератора
і 6.5. Порядок расчета температурных полей в насадке
6.6. Порядок расчета температурных полей в потоках теплоносителей
6.7. Последовательность расчета регенератора и вывод результатов
6.8. Апробация математических моделей
1 6.8.1. Расчет регенератора РВП
6.8.2. Расчет регенератора РВП
6.8.3. Расчет лабораторного регенератора
Выводы
Глава 7. Применение математической модели регенератора
для исследований тепло-гидродинамических характеристик поверхностей нагрева
7.1. Метод исследования теплоотдачи поверхностей насадки
7.2. Экспериментальный стенд для исследования теплоотдачи
7.3. Методика исследований
7.3.1. Методика определения гидродинамической характеристики пакетов пластин
7.3.2. Методика исследования теплоотдачи пакетов
параллельных пластин
7.4. Результаты исследований пакетов гладких пластин
7.5. Об интенсификации поверхностей нагрева
7.6. Исследования пакетов пластин со сферическими выштамповками
1.В действительности решение дифференциального уравнения теплопроводности представляет собой бесконечный ряд по значениям корней характеристического уравнения. Замена ряда первым его членом может быть использована с известной погрешностью только при очень малых значениях числа Био (Ві < 10'4). Насадки большой толщины 5№ из низкотеплопроводного материала, как в случае кирпичной кладки, которую имел в виду Хайлигенштедт, характеризуются значениями Ві > 1.
2. Одна из особенностей тепловых процессов в насадке регенератора состоит в том, что температурное поле в конце одного периода является начальным для следующего периода (условие переключения). Уравнение (2.23) не может удовлетворять этому условию во всех точках поперечного сечения насадки. Поэтому Хайлигенштедт подбирает значения постоянной С так, чтобы это условие выполнялось для осредненной по толщине стенки температуры. В результате поперечный профиль температуры, изогнутый в конце периода нагрева вниз, в момент переключения периодов мгновенно перегибается и превращается в изогнутый вверх профиль с той же средней температурой. Такое развитие температурных полей в насадке противоречит здравому смыслу.
Заслугой Хайлигенштедта является то, что он первым предложил формулу для коэффициента теплопередачи регенератора:
/: .РууСуу5уу О-УїХі-Уг)
2(Т]+Т2) 1 — Ч'іЧ'г
где |/| = ехр^Р^йдаТі] ; і|/2 = ехр[-Р2а№^2) > Рі и Рг * корни характеристического уравнения для периодов охлаждения и нагревания.
К. Руммель, полагая, что амплитуда температуры поверхности насадки за цикл пропорциональна амплитуде средних за период температур той же насад-