Повышение эффективности использования топлива и снижение выбросов вредных веществ в циклонных нагревательных устройствах с двухсторонним выводом газов оптимизацией их геометрических параметров

• Автор: Смолина, Наталья Владимировна
• Шифр специальности: 11.00.11, 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Архангельск
• Количество страниц: 203 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА . И

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТЕНДЫ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ И КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ЦИКЛОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ С ДВУХСТОРОННИМ ВЫВОДОМ ГАЗОВ.

2.1. Описание экспериментальных установок и методики измерений .

2.2. Погрешности измерений .

2.3. Программа исследований.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИКИ ЦИКЛОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ С ДВУХСТОРОННИМ ВЫВОДОМ ГАЗОВ
3.1. Аэродинамика циклонного нагревательного устройства с симметричным вводом и двухсторонним торцевым выводом газов.
3.2. Аэродинамика циклонного нагревательного устройства с двухсторонними несимметричными условиями ввода и вывода газов .
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ЦИКЛОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ С ДВУХСТОРОННИМ ВЫВОДОМ ОТРАБОТАННЫХ ГАЗОВ.
4.1. Конвективный теплообмен на Соковой поверхности рабочего объема циклонных нагревательных устройств с двухсторонним выводом газов
4.2. Конвективный теплообмен на поверхности круглой цилиндрической заготовки соосной с рабочим объемом циклонного нагревательного устройства с двухсторонним выводом газов.
4.3. Расчет конвективного теплообмена на боковой поверхности циклонных нагревательных устройств с двухсторонним
выводом газов.
4.4. Расчет конвективного теплообмена на поверхности круглой цилиндрической заготовки соосной с рабочим объемом циклонного нагревательного устройства с двухсторонним выводом газов .
5. ЭНЕРГОЭКОЛОГОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И.
РЕЖИМНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЦИКЛОННЫХ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ
С ДВУХСТОРОННИМ ВШОДОМ ГАЗОВ
5.1. Аэродинамический и тепловой расчет циклонного нагревательного устройства
5.2. Оптимизация геометрических и режимных характеристик циклонного нагревательного устройства с двухсторонним выводом газов по минимуму удельного расхода топлива на нагрев металла.
6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ. Программа для ЗВМ Расчет циклонного нагревательного устройства
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Отметим, что в зависимости от технологического назначения циклонных камер возможны различные способы организации двухсторонней системы вывода газов для решения конкретных задач. Например, применение двухстороннего вывода газов вместо одностороннего с одновременным уменьшением диаметра выходных отверстий применение различных бвых на торцах камеры использование двухстороннего вывода с одновременным изменением условий ввода потока и т. Таким образом, следует заметить, что в известных нам иссле
дованиях по аэродинамике циклонных камер оказались малоизученными вопросы, касающиеся аэродинамики циклонных камер с двухсторонним торцевым выводом газов. Кроме того. Одной из важнейших геометрических характеристик циклонных нагревательных устройств является суммарная площадь входных шлицев 5 , , , , , 3. Грь 2ПЬ Гр и гн в приосевую зону. Увеличение же X более 0. Таким образом, оптимальный диапазон изменения X составляет , . С увеличением x возрастает уровень во всей периферийной зоне течения. Радиапьная протяженность этой зоны увеличивается. В циклонных камерах с цилиндрическими соплами сохраняются все ранее отмеченные особенности циклонного потока
1
Относительное расположение входных шлицев, практически не оказывая влияния на вращательное движение потока и слабо влияя на сопротивление камеры, в то же время коренным образом изменяет поле ссевьк потоков на периферии рабочего объема . Наибольший практический интерес с точки зрения кратности внутренней рециркуляции представляет подвод газа, смещенный к выходному торцу 3. Двухсторонний ввод газа обеспечивает осесимметричность поля скоростей в рабочем объеме циклонной камеры, поэтому решение об увеличении числа вводов более двух должно приниматься из конструктивных и технологических соображений, т. Гвх 0,5 3. Длина рабочего объема циклонного нагревательного устройства в зависимости от его назначения, технологических особенностей и длины нагреваемых заготовок или термообрабатываемых изделий может быть различной. При прочих равных условиях она оказывает определенное влияние как на структуру циклонного потока, так и на общие аэродинамические характеристики 3. При к 2. При Ск 2,5 распределения начинают зависеть от продольной координаты. Длина камеры оказывает существенное влияние на вращательное движение потока и в пристенной части рабочего объема. Увеличение приводит к уменьшению гръ а при одновременном уменьшении уровня тангенциальных скоростей наблюдается и падение суммарного коэффициента сопротивления свх. По эксплуатационным, монтажным или технологическим условиям шероховатость отдельных частей внутренней поверхности камеры может быть обусловлена как особенностями ее конструкции, изготовле
ния и монтажа, так и факторами, появляющимися в процессе эксплуатации оплавление, ошлаковывакие, окалинообразование и т. В настоящее время для расчетов аэродинамических характеристик циклонных камер используются различные схемы и методики расчета, базирующиеся на уравнениях движения идеальной или вязкой жидкости и опирающиеся ка экспериментальные данные 5,,,. Одними из первых были методы расчета, основанные на применении дифференциальных уравнений движения жидкости и их интегралов ,,. Основными недостатками этих методов являются грубая схематизация течения и отсутствие учета особенностей движения потока в квазитвердой зоне, где оно нссит сложный характер и оказывает значительное влияние на расходные характеристики циклонного устройства 3. В решениях также не учитывается плавность изменения профиля в области максимума тангенциальной скорости и не предусматривается определение других компонент полной скорости. Другая группа работ основана на использовании уравнений НавьеСтокса, которые упрощаются в зависимости от постановки задачи и принятой физической модели движения потока в циклонной камере ,,3. Существенным недостатком этой методики является то, что она значительно идеализирует течение. Наибольшее распространение получили полуэмпирические методы. Так, в работах ,3 применяется один из методов, в котором используются интегральные соотношения для пограничного слоя в совокупности с эмпирическими законами задания профиля скорости или нарастания толщины струи.