Разработка физико-математических моделей теплоэнергетических процессов и их практическое использование

• Автор: Гальперин, Леонид Гдалевич
• Шифр специальности: 01.04.14, 05.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 225 с. : ил.

Оглавление

Основные обозначения

Предисловие
Введение
1 Математическое моделирование процессов нагрева тел с учетом температурного возмущения окружающей среды

1.1 Постановка задачи.

1.2 Температурное поле в телах простой

формы.

1.2.1 Точные аналитические решения

1.2.2 Приближенные аналитические решения.

1.3 Приближение теплотехнически тонких тел г 0.1 . . .

1.3.1 Точное решение задачи .
1.3.2 Приближенные решения задачи .
1.4 Обсуждение результатов
1.5 Выводы
2 Математическое моделирование процессов химико термической обработки материалов
2.1 Постановка задачи
2.2 Краевые условия.
2.2.1 Начальное распределение концентраций.
2.2.2 Граничные условия
2.3 Реализации моделей диффузионных процессов.
2.3.1 Точное решение задачи с граничными условиями I
2.3.2 Продолжительность процесса реставрации.
2.3.3 Приближенные решения задачи диффузии.
2.3.4 Применение аппарата дробного дифференцирования
2.3.5 Экспериментальные исследования процесса реставрационного науглероживания в кипящем слое .
2.4 Обсуждение результатов
2.5 Выводы
3 Термодинамические модели процессов с дисперсными рабочими телами.
3.1 Термодинамические основы сжатия газа
с впрыском влаги.
3.1.1 Показатель политропы сжатия влажного газа .
3.1.2 Номограмма для расчета среднего показателя политропы и величины впрыска.
3.1.3 Температурный режим компрессора при влажном
3.1.4 Степень повышения давления.
3.1.5 Работа сжатия в компрессоре
3.1.6 Экономичность процесса сжатия
3.1.7 Сопоставление расчетных и экспериментальных данных по температурному режиму компрессора
3.2 Эксергетический анализ сжатия увлажненного газа в компрессоре .
3.3 Потери работоспособности в дисперсной системе вследствие необратимости межфазного теплообмена
3.3.1 Потери в системе газ твердые частицы.
3.3.2 Показатели работоспособности при сжатии газа с
каплями
3.4 Влияние теплового состояния источника на поток эксергии теплоты.
3.5 Диффузия в релаксирующей и дисперсной среде.
3.6 Моделирование процесса окисления ванадийсодержащих материалов в псевдоожиженном слое.
3.7 Обсуждение результатов
3.8 Выводы
4 Исследование устойчивости дисперсной среды
4.1 Вариационная формулировка критерия
эволюции динамической системы
4.2 Критическая скорость и критическое сопротивление псев
доожижения в конических аппаратах
4.3 Критическое сопротивление и критическая скорость псев
доожижения мелкозернистого материала в коничсско цилиндрических аппаратах
4.4 Обсуждение результатов.
4.5 Выводы.
5 Моделирование некоторых технических задач теплообмена
5.1 Моделирование процессов теплоотдачи в профильных витых трубах
5.1.1 Теплоотдача при конденсации водяного пара на поверхности ПВТ
5.1.2 Расчет коэффициента теплоотдачи при течении воды в ПВТ.
5.2 Расчет температурных полей в мембранных
экранных поверхностях нагрева котлов утилизаторов . .
5.3 Анализ теплового режима вагонного тепляка
5.3.1 Основные модельные представления.
5.3.2 Основные зависимости для расчета теплообмена. . .
5.3.3 Расчетная схема
5.4 Обсуждение результатов.
5.5 Выводы.
Заключение
Список литературы


Именно поэтому помимо чисто академического решение поставленных ниже задач имеет и практический интерес возможность расчета температуры в любой точке нагреваемой детали в произвольный момент времени с учетом одновременного изменения температуры среды в промышленном агрегате печи лежит в основе разработки алгоритма оптимального управления соответствующим технологическим процессом. В общем случае можно найти лишь численное решение поставленной задачи. Между тем, именно аналитическая форма решения позволяет наиболее просто формализовать процесс оптимального управления. Точное аналитическое описание динамики нагрева деталей с учетом температурного возмущения окружающего деталь промежуточного теплоносителя возможно только для линейных задач. В ограниченных пространственных областях точные решения выражаются сложными функциональными рядами, а собственные значения определяются сложными трансцендентными уравнениями и потому малоэффективны при инженерных расчетах. Применение приближенных аналитических методов позволяет получить значительно более простые, но достаточно точные конструкции, расширить круг решаемых задач учетом нелинейностей, вызванных, главным образом, зависимостью коэффициентов переноса тепла и теплофизических свойств веществ от температуры. Построенные таким образом решения особенно необходимы в случаях, когда реконструкция температурного поля внутри рассматриваемых областей является промежуточным звеном для расчета термоупругих напряжений, определения потоков тепла и температур на поверхности области или, как в рассматриваемом случае, для расчета динамики температуры промежуточного теплоносителя печной среды.