Пути совершенствования пластинчатых перекрестноточных рекуперативных теплообменников

• Автор: Белоногов, Нил Владимирович
• Шифр специальности: 05.04.03, 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Обозначения.

Введение

ГЛАВА 1 Обзор литературы

1.1 Обзор конструкций утилизаторов теплоты

1.2 Существующие методики расчета теплообменных аппаратов.

1.3 Оптимизация теплообменных аппаратов.

1.4 Коэффициенты тепло и массообмена при течении в каналах.

1.5 Расчет параметров влажного воздуха

1.6 Выводы цели и задачи исследования

ГЛАВА 2. Математическая модель перекрестноточного рекуператора

2.1 Вывод основных соотношений
2.2 Расчет энтальпии влажного воздуха.
2.2.1 Энтальпия влажного воздуха при охлаждении до температур
выше 0 С.
2.2.2 Эн тальпия влажного воздуха при охлаждении до температур
ниже 0 С.
2.2.3 Расчет изменения энтальпии влажного воздуха при
конденсации водяного пара.
2.3 Расчет коэффициентов тепло и массообмена.
2.3.1 Определение коэффициентов тепломассообмена при
капельной конденсации на стенках канала.
2.3.2 Определение коэффициентов тепломассообмена при
образовании тумана
2.4 Расчет тепломассообмена, протекающего в перекрестиоточном
рекуператоре.
2.4.1 Конечноразностные аппроксимации уравнений
тепломассопереноса при конденсации пара на стенках канала.
2.4.2 Конечноразностные аппроксимации уравнений тепломассопереноса при туманообразовании.
2.4.3 Результаты расчета тепломассопереноса в условиях перекрестпоточного движения теплоносителей.
2.5 Расчет потерь давления в перекрестноточном рекуператоре
2.6 Расчет эффективности перекрестноточного рекуператора
2.6.1 Эффективность работы перекрсстноточных утилизаторов
теплоты в климатических условиях Северозападного региона РФ
ГЛАВА 3 Экспериментальные исследования перекрестноточного рекуператора
3.1 Экспериментальное исследование характеристик
перекрестноточного пластинчатого рекуператора.
3.1.1 Особенности стенда для экспериментальных исследований
теплообмена в перекрестноточном рекуператоре
3.1.2 Расчет погрешностей измерений.
3.1.3 Сопоставление результатов расчета и опытных данных
3.2 Экспериментальное исследование характеристик перекрестно
точного рекуператора в составе приточновытяжной установки
ГЛАВА 4. Рекомендации по совершенствованию перекрестноточных пластинчатых рекуператоров
4.1 Оптимизация геометрии перекрестноточных рекуператоров.
4.1.1 Оптимизация высоты пластины теилообмениого пакета.
4.1.2 Оптимизация высоты пакета и ширины пластин пакета.
Заключение
Литература


Кроме того, асимптотические зависимости для температуры рассчитаны с использованием безразмерных переменных =кВ2х/ср} и <%7 =кВ}у/ср7. Автор отмечает, что более точные кривые изменения температуры газа могут быть получены методом конечных разностей. IV, (1. Ы = е-ЬГ (1. Вычисление водяных эквивалентов ? Утхп и максимального значения Утах. Данный метод сравнительно прост, однако, следует учитывать то, что он разработан для условий сухого теплообмена. Как известно, при охлаждении удаляемого влажного воздуха ниже точки росы происходит конденсация водяного пара. Отметим, что используемое понятие «эффективность» не тождественно КПД, так как последний, являясь сравнительной характеристикой теплообменников, должен вычисляться при одинаковых водяных эквивалентах газов. Поэтому формула (1. Как будет изложено в главе 2, общепринятое понятие эффективности является недостаточным для определения совершенства процесса и для сравнения различных теплообменных аппаратов. В справочном пособии [] описываются две основные методики расчета теплообменников: по средней разности температур и €-ЫТК метод. Метод С-МТК особенно удобен при неизвестных температурах входа и выхода. Большое количество экспериментального материала представлено в работе американских исследователей В. Кэйса и А. Лондона []. Авторы приводят соотношения для определения коэффициентов теплоотдачи в виде зависимости фактора Колберна от числа Рейнольдса БтРг2'3 =/(Яе). Экспериментальное исследование эффективности компактного рекуперативного теплообменника, работающего при давлениях теплоносителей, ниже атмосферного, представлено в []. Рейнольдса. Выяснено, что коэффициент теплоотдачи существенно зависит от длины канала. Исследованию вопросов теплообмена и гидродинамики при течении влажного воздуха в теплообменных аппаратах посвящена работа В. Н. Богословского и М. Я. Поза []. I кР 1-ехр(-~)? Эккерт Э. Дрейк Р. Гы. Жанг Л. Ниу Дж. В настоящее время метод чисел единиц переноса довольно широко применяется при расчете теплообменных аппаратов. Исторически необходимость использования укрупненных показателей, таких, как ЫТЦ вместо коэффициентов переноса возникла как результат значительных трудностей при определении истинной поверхности контакта, воды и воздуха в частности []. NTU и NTK, и, следовательно, эффективность теплообменника, не зависят от температуры. На самом деле, данное предположение справедливо в довольно узком диапазоне изменения температур. Более высокие температурные градиенты приводят к более интенсивному протеканию теплообмена и, в итоге, к различной эффективности при различных режимах эксплуатации теплообменника и неизменном значении NTU. Использование критерия NTU удобно также в том смысле, что эффективность является функцией одной безразмерной величины (см. NTUJ может быть просто представлена графически. Как известно, коэффициент теплоотдачи при течении на начальном участке каналов описывается нелинейной зависимостью. Локальное число Нуссельта и коэффициент теплоотдачи в общем случае зависят от длины канала х, чисел Рейнольдса и Прандтля: Nux = /(Re, Рг, х). Поэтому комплекс NTU ~ kF/tVmin является в свою очередь сложной функцией таких переменных, как расход воздуха, длина, ширина и высота пластины пакета, а также теплофизических свойств влажного воздуха (которые при укрупненном расчете считаются постоянными). Применение метода чисел единиц переноса - NTU правомерно исключительно для более простых схем прямотока и противотока. Как было показано выше, для последних случаев из уравнения теплового баланса получены точные решения для полей температур. При этом, использование среднелогарифмической разности температур оправдано одномерностью температурного поля по длине рекуператора. При перекрестном токе движущиеся параллельно элементарные объемы газа отдают различное количество теплоты, вследствие этого поле средних по высоте канала температур двумерно []. Поэтому понятие среднег о температурного напора вообще вряд ли применимо к случаю перекрестного тока, что делает описанную методику неточной.