Моделирование тепломассопереноса в электродиализных аппаратах водоподготовки для парогенераторов ТЭС и АЭС

• Автор: Уртенов, Кирилл Махаметович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 210 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ .

ГЛАВА 1. ПРОБЛЕМЫ МОДЕЛИРОВАНИИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КАНАЛЕ ОБЕССОЛИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗИОГО АППАРАТА ВОДОГЮДГОТОВКИ ДЛЯ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ АЭС И ТЭС.

1.1 Методы улучшение качества воды, используемой

в парогенераторах и для подпитки пароводяного контура паровых котлов в теплоэнергетике

1.2 Электродиализные аппараты водоподготовки

1.3 Одномерные математические модели переноса ионов соли

в электродиализных аппаратах .

1.4 Двумерные математические модели переноса ионов соли

в канале обессоливании электродиализных аппаратов.

1.5 Трехмерные математические модели тепломассопереноса

в каналах обессоливания электродиализных аппаратов .
Выводы по главе 1
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КАНАЛЕ ОБЕССОЛИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗИОГО АППАРАТА
2.1 Метод факторизации
2.2 Метод Шлегля для стационарного переноса в диффузионном
слое при выполнении условия электронейтральности
2.3 Метод декомпозиции стационарной системы уравнений НернстаПланкаПуассона.
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В КАНАЛЕ ОБЕССОЛИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОГО АППАРАТА ДЛЯ БИНАРНОГО ЭЛЕКТРОЛИТА .
3.1 Основные уравнения, описывающие тепломассоперенос бинарного электролита в камере обессоливания .
3.2 Вывод декомпозиционной системы уравнений.
3.3 Вывод и обоснование модельных задач
3.4 Переход к безразмерному виду.
3.5 Асимптотическое решение модельной задачи с учетом пространственного заряда
3.6 Вывод формул для расчета тепла, выделяющегося
при джоулевом разогреве раствора
Выводы по главе 3 .
ГЛАВА 4. ВЫВОД И ОБОСНОВАНИЕ ФОРМУЛ ДЛЯ ИНЖЕНЕРНЫХ РАСЧЕТОВ. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОС А В КАНАЛЕ ОБЕССОЛИВАНИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗНОГО АППАРАТА ВОДОПОДГОТОВКИ ДЛЯ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ АЭС И ТЭС
4.1 Вывод и обоснование формул для инженерных расчетов
для обобщенной концен трации.
4.2 Вывод и обоснование формул для приближенного решения краевой задачи для функции ц в области
электронейтральности.
4.3 Вывод и обоснование формул для приближенного решения краевой задачи для функции г в области пространственного заряда
4.4 Вывод и обоснование формул для расчета теплопереноса
в канале обессоливания электродиализного аппарата
4.5 Основные закономерности тепломассопереноса в канале обессоливания электродиализного аппарата
4.6. Новые принципиальные схемы организации
технологического процесса электродиализа
Выводы по главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В диссертации предлагается вывод нового уравнения для плотности тока из исходной системы электродиффузионных уравнений, которое обеспечивает замыкание системы декомпозиционных уравнений, гарантируя тем самым полную декомпозицию. Эта система уравнений удобна для вывода различных модельных задач, численного и асимптотического решений, что показано на примере вывода и решении двух модельных задач. В п. В п. В п. В п. В п. Показано, что канал обессоливания, разбивается на различные области электронейтральности, пространственного заряда, промежуточного слоя и асимптотика решения имеет разный вид в различных областях. В п. В п. Произведена декомпозиция неодномерной системы уравнений НернстаПланка и Пуассона, обобщающая метод декомпозиции одномерных уравнений НернстаПланка и Пуассона. Показано, что декомпозиционная система уравнений удобна для численного и аналитического решения, для формирования модельных задач. Выведено новое уравнение для плотности тока с учетом пространственного заряда, которая замыкает систему декомпозиционных уравнений и таким образом происходит полная декомпозиция исходной системы электродиффузионных уравнений. Это уравнение выведено как в двумерном, так и в трехмерном случаях. Определена структура электрохимических полей в канале обессоливания электроднаяизиого аппарата, в том числе определены области электронейтрапьности и пространственного заряда. В каждой из этих областей найдены асимптотические представления для напряженности электрического поля, получены уравнения для плотности тока, которые практически являются каноническими уравнениями в частных производных второго порядка, причем в области электронейтральности имеем линейное эллиптическое уравнение, в области пространственного заряда квазилинейное параболическое уравнение. Рассчитаны тепловые источники и тепло выделяемое, в результате джоулевого разофева раствора. Показано, что в рамках модели, уравнение теплопроводности можно решать независимо от остальных уравнений, а это открывает возможность после определения электрохимических характеристик проводить независимое исследование тегшопереноса в канале обессоливания электродиализного аппарата. Для проведения инженерных расчетов необходимо получить упрощенные аналитические представления асимптотического решения. Ниже в главе 4 на основе результатов главы 3 получены такие формулы, поэтому сделан вывод, что выведенные в главе 3 формулы дают математический аппарат, который позволяет построить приближенные аналитические решения для всех искомых функций в зависимости от целей конкретного исследования. В главе 4 диссертации Вывод и обоснование формул для инженерных расчетов. Основные закономерности тепломассопсреноса в канале обессоливания электродиализного обессоливания электродиализного аппарата водоподготовки для парогенераторов АЭС и ТЭС выведены и обоснованы различные упрощенные формулы для расчета характеристик тепломассопереноса и найдены основные закономерности тепломассопереноса в канале обессоливания электродиализного обессоливания элсктродиализного аппарата для бинарного электролита. В п. В п. В п. В п. В п. Проводится верификация этих результатов путем сопоставления их с экспериментальными данными, с результатами других авторов, там, где это возможно. В 4. Среди различных упрощенных формул, приближающих обобщенную концентрации 5 наиболее простым и поэтому наиболее информативным является ее параболическая аппроксимация. Существенным недостатком параболической аппроксимации является ее применимость на небольшом участке по у , что, однако не мешает использовать ее, как показано в п. Найдены различные приближенные решения уравнений для функции т, в том числе, достаточно строгие, а также упрощенные формулы, пригодные для инженерных расчетов. Последние формулы можно также использовать для анализа поля плотности тока. С использованием результатов предыдущих пунктов получены достаточно строгие, а также упрощенные формулы, пригодные для инженерных расчетов для напряженности электрического поля, тепловых источников, возникающих в результате джоулевого разогрева раствора.