Разработка метода расчета гидравлического сопротивления насадки регенераторов

• Автор: Пронин, Владислав Константинович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 205 с. : ил.

Список обозначений

Гл. 1. Конструкции регенераторов и схемы их включения в ВРУ, ГРУ и ВХМ

§1. Конструкции регенераторов

§2. Схемы включения регенераторов в ВРУ, ГРУ и ХМ

§3. Заключение и выводы

Гл. 2. Методы расчёта регенераторов

§1. Основные процессы в регенераторах

§2. Модели работы регенераторов, алгоритмы расчёта и допущения

§3. Методы математической физики по отношению к регенераторам

§4. Метод конечных элементов

§5. Метод расчёта гидравлического сопротивления

§6. Экспериментальные исследования гидравлического сопротивления
§7. Заключение и выводы
Гл. 3. Моделирование работы регенератора
§1. Моделирование процессов в регенераторе и основные допущения
§2. Алгоритм и программа расчёта регенератора
§3. Заключение и выводы
Гл. 4. Определение гидравлического сопротивления регенератора
§1. Алгоритм расчёта гидравлического сопротивления насадки
§2. Моделирование характерного элемента насадки регенератора
§3. Расчёт гидравлического сопротивления различных видов насадок
§4. Заключение и выводы
Гл. 5. Анализ результатов численного эксперимента
§1. Сравнение расчётных значений с экспериментальными данными
§2. Оценка применяемости разработанной методики
Заключение и выводы
Список литературы
Приложения
Список обозначений
ВРУ, ГРУ - воздухо- и газоразделительная установка; ВХМ - воздушная холодильная машина;
КГМ - криогенная газовая (глеевая) машина;
КИП - контрольно-измерительные приборы;
О.С. - окружающая среда;
САПР - системы автоматического проектирования;
ХМ (ХУ) - холодильная машина (установка); р.р.т. - миллионная доля;
с,,, с1У, [Дж/(кг -К)]- теплоёмкость газа и насадки; сіз, [м]-эквивалентный диаметр;
Р, [м2] - площадь поверхности (сечения);
К, [Вт/(м2 - К)] - коэффициент теплопередачи;
Ку,[Вт/(м3 - К)] - объёмный коэффициент теплопередачи; Р, [Па] - давление;
цг, [Дж/кг] - скрытая теплота фазовых превращений;
5, [м2/м3] - коэффициент компактности;
Т, [К] - температура; и [м] - шаг рифления; и, [кг/кг], /V/лг] - концентрация;
Ур, [м] - объём регенератора;
IV, [кг/(м2 -с)] - массовая скорость; іг, [м/с] - скорость;
ХУХ, хуъ - координатные оси и координаты;
а, [Вш/(мг - К)] - коэффициент теплоотдачи; а у, [Вт/(м2-К)] - объёмный коэффициент теплоотдачи;

Р, [град] - угол рифления;
5, [м] - толщина ленты
гсв, [ м3/м3 ] - свободный объем;
- коэффициент гидравлического сопротивления, т) - термический к.п.д. регенератора;
X, [Вт/(м-К)] - коэффициент теплопроводности; ц,[Па-с] - динамическая вязкость; р, [кг/м3] - плотность; х, [с] - время;

На рис. 1.27 показана схема включения группы регенераторов предложенная Будневичем С.С. [21]. В группе из трёх регенераторов (например, азотных) можно значительно увеличить скорость очистки, применив более жесткую сублимацию тёплым потоком.
Для его осуществления часть отбросного азота подогревается в теплообменнике 3 и поступает в только что переключившийся регенератор 5. С поверхности регенератора происходит интенсивная сублимация примесей. Однако, с целью сохранения теплового режима количество подаваемого потока незначительно. Поэтому по мере продвижения потока он охлаждается и на поверхностях регенератора высаживаются примеси.
В третий период регенератор 6 полностью очищается и охлаждается азотом обратного потока. В восстановленный регенератор 2 подаётся воздух для очистки и охлаждения.
Подогрев насадки может осуществляться периодически. Для этого через каждые 5-10 циклов нормальной работы следует 5-10 циклов, когда в регенератор подают подогретый газ [11]. Он может осуществляться на паре регенераторов, без нарушения теплового режима регенераторного блока.
Недостатком этих способов является наличие дополнительных теплообменных аппаратов и нагревателей. Более выгодно включать режим «отогрева» в рабочий цикл регенератора.
Рассмотрим теперь несколько вариантов очистки насадки
регенераторов, который обеспечивает полный вынос примесей и охлаждение насадки. Процесс очистки регенератора состоит из двух последовательных стадий. На первой стадии происходит перенос примесей на более высокий температурный уровень, а на второй охлаждение насадки и вынос примесей. Такое распределение функций между вспомогательным и обратным потоком позволяет увеличить холодопроизводительность обратного потока, что при прочих равных условиях позволяет ускорить охлаждение насадки и вынос примесей.
В регенераторах с каменной насадкой и змеевиками производится