Моделирование тепловых процессов в регенеративных утилизаторах теплоты с фазовыми переходами в насадке

• Автор: Курчев, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 144 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Использование рег енеративного подогрева для утилизации теплоты продуктов сгорания теплоиспользующих установок
1.1. Анализ существующей практики утилизации вторичных энергетических ресурсов теплоиспользующих установок и основных направлений их использования.
1.2. Основные типы регенеративных теплообменных аппаратов, их конструкции и принцип действия

1.3. Оценка эффективности эксплуатации регенеративных теплообменных аппаратов

1.4. Методы расчета регенеративных теплообменников.

1.5. Математическое моделирование взаимодействия газа с насадкой. Ячеечные модели прогрева одно и двухмерных объектов

1.6. Постановка задачи исследования

Глава 2. Моделирование тепловых процессов в обтекаемой газом насадке с фазовыми переходами.
2.1. Описание кинетики нагреваохлаждения и плавленияотвердевания в элементарной ячейке.

2.2. Уровни декомпозиции моделируемого объекта и его расчетные схемы.

2.3. Описание кинетики нагрева и плавления в одномерном объекте
2.4. Модель сопряженного теплообмена газа с насадкой
2.5. Выводы по главе 2.
Глава 3. Моделирование тепловых циклов нагрева и охлаждения насадки в регенераторе
3.1. Цикл нагрева и охлаждения и установление его параметров
3.2. Расчетное исследование циклов работы регенератора с плавящейся насадкой.
3.3. Процессы и циклы в насадке с фазовым переходом кипениеконденсация.
3.3.1. Моделирование состояния парожидкостной смеси в насадке.
3.3.2. Расчетное исследование циклов работы насадки с фазовым переходом кипениеконденсация
3.4. Выводы по главе 3
Глава 4. Инженерная методика расчета регенеративных теплообменников с насадками с фазовыми переходами
4.1. Теплофизические свойства заполнителей замкнутых ячеек насадок регенераторов.
4.1.1. Особенности тсплофизических свойств жидких металлов
и сплавов
4.1.2. Особенности теплофизических свойств парожидкостных смесей
4.2. Расчет теплообмена в регенеративном подогревателе
4.3. Расчет геометрических параметров насадки.
4.4. Оценка эффективности использования теплоты уходящих дымовых газов для подогрева воздуха, подаваемого в топку промышленной печи.
4.5. Сведения о практическом использовании результатов работы
4.6. Выводы по главе 4
Основные результаты диссертации
Список литературы


Результаты численных экспериментов по исследованию влияния конструктивных и режимных параметров процесса на прогревохлаждение стенки и газа и циклы прогрева и охлаждения при ее работе в качестве утилизатора теплоты уходящих газов промышленных печей. Методику расчета теплофизических параметров парожидкостной смеси, заключенной в обогреваемойохлаждаемой ячейке постоянного объема. Апробация работы. Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах, в том числе в 2х изданиях, предусмотренных перечнем ВАК. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4х глав, основных выводов, списка использованных источников и приложения. ГЛАВА 1. Анализ существующей практики утилизации вторичных энергетических ресурсов теплоиспользующих установок и основных направлений их использования. Повышение эффективности производственных процессов крупных потребителей тепловой энергии, может быть достигнуто путем утилизации их вторичных энергоресурсов ВЭР. В таких отраслях промышленности, как металлургическая, химическая, нефтеперерабатывающая, производство строительных материалов и некоторых других потери теплоты иногда достигают . ВЭР данных отраслей оценивается в несколько миллионов тонн условного топлива 8, , . Основным способом повышения энергетической эффективности промышленных печей является сокращение потерь теплоты с уходящими газами, которые составляют, в зависимости от применяемой технологии, от трети до половины теплоты сгорания топлива. Модернизация технологических линий производства путем добавления в них утилизационных теплообменных устройств позволяет уменьшить расход топлива на . Полученная теплота используется для различных целей. Например, известно использование теплоты отходящих газов керамзитовых печей для отопления и вентиляции производственных помещений. Данный способ, кроме экономии топлива, позволяет улучшить условия труда рабочих на складах глины и транспортных галереях . Известен комплекс по утилизации тепла и очистке отходящих газов стекловаренных печей , в котором осуществляется нагрев воды для горячего водоснабжения производства. Температура отходящих газов на входе 0. С, на выходе С. Степень очистки газов ,3. Даст экономию применение газотурбинных установок, оборудованных камерами дожига газов, отходящих из технологического процесса, и теплообменникамиутилизаторами теплоты отходящих газов газовой турбины, температура которых, в зависимости от режима ее работы, может составлять от 0 до 0С . Вырабатываемая при этом электроэнергия используется на производстве. В зависимости от типа стекловаренных печей затраты на электроэнергию при такой утилизации тепла могут быть снижены на . Иногда утилизируемое тепло подается другим технологическим процессам в составе предприятия или внешним потребителям. Кроме того, предложено несколько комплексных схем утилизации тепла уходящих дымовых газов, в которых регенеративные теплообменники дополнялись котламиутилизаторами, камерами дожига, устройствами впрыска воды и др. В производстве строительных материалов основным способом повышения энергетической эффективности печей периодического действия является сокращение потерь теплоты с уходящими газами, которые составляют от трети до половины теплоты сгорания топлива. При этом наиболее перспективным является использование теплоты уходящих газов для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания . Печи непрерывного действия делятся на шахтные и вращающиеся, в которых можно выделить зоны подогрева, обжига и охлаждения . В печах шахтного типа движение воздуха и горячих газов происходит снизу вверх, а сырья сверху вниз. Во вращающихся печах движение сырья и газов также происходит по схеме противотока в слабонаклонном барабане. Подогрев воздуха производится в так называемой зоне охлаждения, где он получает тепло от обрабатываемого продукта, поступающего из зоны обжига с температурой . С. Уменьшение температуры уходящих газов достигается путем использования их теплоты в зоне подогрева для предварительного подогрева сырья, подаваемого в зону обжига. В зависимости от конструкции печи и свойств сырья, воздух подогревается до 0. С, уходящие дымовые газы охлаждаются до 0 . С, а готовая продукция до .