Моделирование процессов тепло- и массопереноса в рекуперативных конденсационных теплоутилизаторах

• Автор: Веринчук, Елена Викторовна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с.

Содержание
Содержание.

Основные обозначения.

Введение.
Глава 1. Современное состояние исследований процессов тепло и массообмена в конденсационных теплоутилизаторах КТУ

1.1. Использование КТУ для экономии тепловой энергии

на промышленных предприятиях.

1.2. Теоретические исследования процессов тепло и массопереноса в КТУ и методы их расчта.
1.3. Экспериментальные исследования процессов тепло и массопереноса при конденсации пара из парогазовой смеси в КТУ

1.4. Постановка задачи исследования

Глава 2. Математическая модель процессов переноса тепла и массы в теплообменных аппаратах с влаговыпадением.
2.1. Модель процессов переноса тепла и массы в каналах гладкотрубных многоходовых теплообменных аппаратов.
2.2. Описание переноса тепла в одиночном ребре при конденсации на его поверхности.
2.3. Модель процессов переноса тепла и массы в каналах оребрнных многоходовых теплообменных аппаратов
2.4. Выводы по главе 2.
Глава 3. Проверка адекватности модели.
3.1. Сопоставление результатов расчтов с экспериментальными данными
3.2. Сопоставление результатов расчтов теплообменников на основе существующих методик и предлагаемой методики .
3.3. Выводы по главе 3
Глава 4. Численные исследования процессов в КТУ
4.1. Исследование режимов работы КТУ, сопровождающиеся образованием сухих зон
4.2. Влияние скоростей теплоносителей на работу КТУ
4.3. Влияние начальных температур и влагосодержаний теплоносителей на работу КТУ.
4.4. Выводы к главе 4
Заключение.
Литература


Если для теплообменных аппаратов: без выпадения влаги погрешность определения поверхности теплообмена с помощью теоретических расчётов составляет - %, то для аппаратов с выпадением влаги это значение может достигать % и более. В настоящее время для расчёта площади поверхности теплообмена используются метод В. М. Кэйса и A. A. Лондона [, ], метод A. A. Гоголина и Е. Е. Карписа [] и другие [, , , , ], в основе которых находятся формулы для расчёта средней разности температур. Эти методы разработаны для расчёта теплообменных аппаратов, в которых температуры поверхности теплообмена меняется, незначительно, таких как теплообменники -утилизаторы систем кондиционирования воздуха [, , ]. Кроме того, при использовании вышеперечисленных методов расчёта нет возможности определить границу «сухой» зоны, особенно в теплообменниках со сложной схемой течения теплоносителей. Многие методики расчёта осуществляют прямой тепловой расчёт теплообменных аппаратов, т. При этом параметры парогазовой смеси на выходе из теплообменного аппарата часто принимаются из предположения, что горячий теплоноситель выходит из теплообменника в насыщенном состоянии и его относительная влажность близка к 0 %. В результате теплообменники могут работать не на расчётных режимах, что снижает эффективность их применения. При этом неоправданно возрастает их материалоёмкость, либо (при дефиците поверхности) они не обеспечивают получение требуемой производительности и заданных значений параметров теплоносителей на выходе. Существующие в настоящее время методы расчёта теплообменников с конденсацией влаги из парогазовой смеси не учитывают возможность образования «сухих» зон на теплообменной поверхности, а также не позволяют рассчитывать местные характеристики . КТУ, либо к неполной утилизации теплоты уходящих газов. Влияние режимных параметров теплоносителей на характеристики КТУ на сегодняшний день изучено недостаточно. Целыо работы является численное исследование процессов тепло- и массопереноса в трубчатых оребрённых КТУ с выпадением влаги из парогазовой смеси. Научная новизна. В предположении' аналогии переноса тепла и массы разработана математическая модель процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в трубчатых гладкотрубных и оребрённых конденсационных теплоутилизаторах, описывающая распределения температур теплоносителей и влагосодержания парогазовой смеси по площади поверхности аппарата. Модель позволяет рассчитывать КТУ при сложных схемах течения теплоносителей. Получены новые данные о распределении температур теплоносителей, влагосодержания парогазовой смеси и коэффициента теплопередачи вдоль поверхности оребрённых КТУ и установлен характер и степень влияния скоростей, начальных температур теплоносителей и влагосодержания влажного газа на теплопроизводительность, коэффициент теплопередачи и эффективность КТУ. С исследовано кг. Показано, что рост начальной температуры воды, влагосодержания и расхода газа увеличивает вероятность возникновения «сухих» зон. На основе численного эксперимента, проведённого в диапазоне режимных параметров, характерных для эксплуатации КТУ при утилизации тепла продуктов сгорания, показана возможность существования режимов работы, сопровождающихся испарением стекающего конденсата на нижних трубках и существенным уменьшением коэффициента теплопередачи и теплопроизводительности КТУ. Расчётным путём показано, что влажный газ на выходе из КТУ может находиться в ненасыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в КТУ конденсируется значительное (более %) количества пара. Относительная влажность газа на выходе может достигать %. Практическая ценность работы. Разработан прикладной- программный продукт, который может быть применён для расчёта и выбора трубчатых оребрённых многоходовых теплообменных аппаратов, выпускаемых промышленностью. Предложены рекомендации по выбору режимных параметров и монтажу КТУ. Разработанная математическая модель и программный продукт на протяжении двух лет используются на кафедре ТМПУ МЭИ (ТУ) при изучении курсов «Тепломассообменное оборудование предприятий», «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях», а также в курсовом и дипломном проектировании студентами специальности (промышленная теплоэнергетика).