Расчет теплообмена излучением в топках энергетических котлов в P5-приближении метода сферических гармоник

• Автор: Ширманов, Максим Васильевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ЧАСТЬ I. ПЕРЕНОС ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ В ДИСПЕРСНЫХ СРЕДАХ

1.1 Уравнение переноса энергии излучения

1.2 Решение уравнения переноса методом сферических гармоник

1.2.1 Свойства сферических функций

1.2.2 Преобразование уравнения переноса методом сферических гармоник.

1.2.3 Р5 - приближение метода сферических гармоник

1.2.4. Векторно-матричное представление систем дифференциальных

уравнений Р5-приближения
1.2.5 Преобразование диффузных граничных условий к форме сферических
гармоник Р5-приближения
1.2.6. Векторно-матричный аналог граничных условий Р5 - приближения
метода сферических гармоник
ЧАСТЬ II. КОЭФФИЦИЕНТЫ УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА
2.1 Радиационные свойства дисперсной среды
2.2 Краткий анализ теории рассеяния электромагнитных волн теплового излучения на фазовых неоднородностях дисперсной фазы
2.3 Распределение частиц дисперсной фазы по размерам
ЧАСТЬ 1П. РАСЧЕТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО ПЕРЕНОСА В ТОПКАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ КОТЛОВ
3.1. Решение векторно-матричного аналога уравнения переноса
3.2. Краткое описание программного комплекса реализации Р
приближения метода сферических гармоник
Рис. 3.2. Блок схема программного комплекса метода сферических гармоник 7*5 - приближения метода сферических гармоник
3.3. Алгоритм решения систем матричных уравнений с учетом граничных
условий
3.4. Результаты численных исследований
3.4.1. Радиационные свойства дисперсной фазы топочных газов
3.4.2 Алгоритм свертки интенсивности излучения, расчет радиационных
тепловых потоков, падающих к поверхностям стенок
3.4.3. Ограничение интервала длин волн
3.4.4 Влияние концентрации дисперсной фазы, размеров топки котла и
толщины пристенной зоны
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ
Обозначения величин:
а, Ь, а, гт,р- параметры функции распределения по размерам;
Г2) 0 , ср - вектор и компоненты вектора телесного угла, рад;
1Х - спектральная интенсивность излучения, Вт/(ср • м2 • мкм); г - радиус-вектор пространства, м, радиус дисперсной фазы, мкм; у - индикатриса рассеяния;
Л - длина волны излучения, мкм;
X, Ха, T.s - спектральный коэффициент ослабления, поглощения и рассеяния полидисперсной фазы, м-1;
kg - спектральный коэффициент поглощения газовой фазы, м-1;
Чг " Удельная плотность спектрального теплового потока, вт/(м2 мкм);
c>.w, гw - диффузные коэффициенты спектральной излучательной способности и отражения стенки;
a, CTS — сечения ослабления и рассеяния, мкм2;
Q, Qs — факторы эффективности ослабления и рассеяния; fr) - нормированная к единице плотность вероятности распределения частиц дисперсной фазы по размерам, мкм-1;
N - количест во частиц в единице объёма, мкм-3;
Ар - содержание золы в рабочей массе топлива; аи- коэффициент уноса летучей золы;
г) (0); /2(0) ' поляризованные компоненты рассеянного излучения;
Si (в), S2(0) - амплитудные функции рассеянного излучения;
Ри (cos 0) и (cos 0) - функция и производная функция Лежандра от угла
рассеяния 0;
фи,« - коэффициенты разложения при сферических гармониках; т - комплексный показатель преломления; п - Re{m), показатель преломления; аг -1т(т), показатель поглощения; р - давление, Па;
Т - температура, К; р - плотность, кг/м3;
V— объём, м3;
а - коэффициент избытка воздуха; g - массовая концентрация, кг/м3; ту - степень выгорания топлива;
АК,ВК, Нк - ширина, глубина, высота топки, м; тх - функция спектрального пропускания (ФСП); ех - спектральная излучательная способность (СИС) среды;
L - толщина холодного пристенного слоя, м;
Ср - удельная теплоёмкость, кДж/кг-К;
Индексы:
Л - спектральный;
О - начальный;

’Зф5,-3 Эф3_з 5Ф5,3 + 5Фз,з + 30 "дф3,1 5ФЗ-1 '
Эу ду ду _
дф5,1 д(Р5,-
ду ду
1 дф5,-3 1 дф3,-3 1 дф5,
18 ду 18 ду "18 ду

< 1 5ф3,3 | 30 Эфзд 30 5<Рз-1 12 5ф5,1 12дф5,-1 . 18 ду 18 ду 18 ду 18 ду 18 ду ’

>1 5ф5,-4 с
18 | Эу
"Зф5,2 5ф5,-2
Эу & Л

ду ду

Зфз ? 5ф3

1 дф5,-4 1 аф5)4 42 дфз,2 42 дф
18 ф 18 5^ 18 Зу 18 ду
6 дф5 2 6 дф
18 ду 18 ду ’

-Ц Эф5 _5 Эфз _5 Эф5)5 + Эф3)5 + 56 5ф3>з дфз,-з"
18 ( 1 ду 5у

Зф5,3 аФ

1 дф5,_5 1 аф5>5 ^ 5бдф3,3 5бдф3,-
18 ду 18 ду 18 ду 18 ду
2 9ф5,3 2 дф5 з

18 ду 18 ду
Третье слагаемое:
Г(5-Я{^ + ^Ь4 + И{^ + ^

^Ф5, т + дф5,-/и & &
5Ф5,-4 + 5(Р5,