Повышение энергетической эффективности теплообменников с интенсификаторами посредством воздействия на локальные характеристики

• Автор: Криницкий, Евгений Викторович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Применение методов численного моделирования в задачах

теплоэнергетики для повышения энергетической эффективности теплообменных аппаратов.

1.1 Методы численного моделирования в задачах

теплоэнергети ки.

1.2 Методы оценки энергетической эффективности

теплообменных аппаратов

1.2.1 Методы сравнительной количественной оценки

энергетической эффективности теплообменных аппаратов и конвективных поверхностей теплообмена
1.2.2 Методы сопоставления теплообменных поверхностей
Глава 2. Метод численного моделирования для получения полей
локальных величин в теплообменных аппаратах с различной геометрией.
2.1 Физическая модель теплообменных аппаратов.
2.2 Математическая модель расчета теплообменных аппаратов и
конвективных поверхностей
Глава 3. Расчт и обработка тепловых и гидродинамических
характеристик для различных видов теплообменных аппаратов с оребрением.
3.1 Модель канала теплообменного аппарата.
3.2 Модель плоского канала с двусторонним подводом тепла.
3.3 Течение в прямоугольном канале с продольными ребрами.
3.4 Сравнение данных численного моделирования с
экспериментом
3.5 Различные виды оребрения в канале.
3.6 Сравнение конвективных поверхностей теплообмена с эквивалентным им гладким каналом. Сравнение
методов.
3.7 К.П.Д. ребра с учтом пространственной неравномерности
поля температур.
3.8 Влияние выравнивания поля скоростей на поле температур и коэффициент теплоотдачи
Глава 4 Рассмотрение теплообменного аппарата как гетерогенной
среды.
4.1 Гетерогенный подход. Метод осредннного объема
4.2 Энергетическая эффективность при гетерогенном рассмотрении теплообменного аппарата
4.3 Расчт гетерогенного показателя эффективности.
Глава 5 Применение подхода численного моделирования для
решения задач теплоэнергетики.
5.1 Применение анализа теплообменных поверхностей в нетрадиционной энергетике.
5.2 Применение численного анализа поверхностей теплообмена
в системах кондиционирования воздуха СКВ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Список литературы


Англия), Fluent (США), Star-CD (США), FlowVision (“ТЕСИС”, Россия), GasDynamicsTool (GDTSoftware Group, Россия). Только в последние два года ряд исследователей [7] опубликовали первые результаты расчёта и анализа локальных характеристик, и гидродинамики в промышленных теплообменных аппаратах, полученных на основании численного моделирования процессов теплообмена. Для подобных выводов необходим анализ полученных данных и методы оценки энергетической эффективности. В ряде случаев поверхность теплообмена имеет сложную геометрическую форму, когда трудно, либо невозможно однозначно определить её каким либо характерным размером, что затрудняет поиск необходимых критериальных зависимостей, определяющих данный аппарат. В этом случае теплообменный аппарат необходимо рассматривать с точки зрения гетерогенной среды, когда выбранная система разбивается на некоторые выделенные объёмы, в которых производят осреднение находящихся там локальных характеристик, а анализ эффективности проводят по осредненным значениям. Этот способ позволяет оценивать влияние геометрии на общую эффективность теплообменного аппарата, однако существует очень малое число работ, посвящённых этой теме [7]. Поскольку работ по этой проблеме мало и в них изучаются только отдельные части проблемы, то данная работа является актуальной. Целью работы является разработка способа расчета локальных характеристик для теплообменных аппаратов с интенсификаторами (при сопряжённом теплообмене), позволяющего определить поля скоростей, температур и давлений, степень неравномерности этих характеристик, выявить участки не только с высокой температурой, но и участки с высокими значениями градиентов температур. Создать систему анализа и обработки полей локальных величин. Оценить показатели энергетической эффективности теплообменного аппарата с использованием локальных данных и определить пути возможного повышения энергетической эффективности таких аппаратов. Разработан метод расчёта, позволяющий получать и анализировать поля локальных характеристик для различного типа теплообменных аппаратов и поверхностей, определять максимальные значения температур в аппарате, изотермы и участки аппаратов с большими значениями градиентов температур. Получены решения сопряженной задачи с несимметричным подводом тепла. На их основе проведены расчёты по выбору характеристик, позволяющих определить эффективность теплообменного аппарата. На основании расчёта теплообменного аппарата с прямыми продольными ребрами предложено увеличить промежуток между рёбрами для выравнивания неравномерности поля скоростей в межрёберных каналах (по ширине теплообменника) для экономии мощности на прокачку теплоносителя при тех же тепловых мощностях. В работе показано, что выравнивание поля скоростей на входе в теплообменный аппарат может привести к неравномерному полю температур (из-за перераспределения тепла между каналами). Представлен способ расчёта интегральных характеристик для случаев с переменной по длине канала объемной пористостью и удельной поверхностью теплообмена для поверхностей теплообмена со сложной (нерегулярной) геометрией, который позволяет производить выбор конфигурации с наилучшими показателями эффективности. Результаты численных расчётов полей скорости, температуры и давления, а также коэффициентов теплоотдачи и сопротивления для задачи обтекания теплообменных поверхностей потоком воздуха, применяемые для оценки энергетической эффективности. Программное обеспечение для обработки полей локальных характеристик с целыо получения гомогенных и гетерогенных характеристик. Способы оценки энергетической эффективности теплообменных аппаратов на основе обработки полей локальных величин. Полученные результаты расчёта гетерогенной эффективности. Разработанный метод позволяет получать количественные данные по распределению локальных характеристик для различных типов теплообменных аппаратов и поверхностей. Предложены способы расчёта показателей энергетической эффективности по определённым полям локальных величин, полученных в результате численного моделирования.