Моделирование процессов тепло- и массообмена при утилизации высоковлажных тепловых вторичных энергоресурсов

• Автор: Нефедова, Надежда Игоревна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 135 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание.

Основные обозначении.

Введение
Глава 1. Современное состояние исследований процесса конденсации пара из парогазовых смесей в конденсационных теплоутилизаторах КТУ.
1.1 Применение конденсационных теплоутилизаторов для утилизации теплоты высоковлажных выбросов
1.2 Результаты численных и экспериментальных исследований процесса конденсации пара из парогазовой смеси и методы расчета конденсационных теплоутилизаторов
1.2.1 Методы расчета КТУ, основанные на аналогии процессов теплообмена и массообмена

1.2.2 Нарушение аналогии процессов тепло и массообмена.

1.2.3 Методы, основанные на прямом численном решении дифференциальных уравнений переноса в парогазовой смеси и пленке конденсата

1.2.4 Исследование динамики стекания пленок жидкости

1.2.5 Исследования пленочной конденсации чистого насыщенного пара.
1.3 Выводы по результатам литературного обзора.
1.4 Постановка задачи исследования.
Глава 2. Математическая модель процесса конденсации пара из парогазовой смеси на поверхности теплообменного аппарата
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
x продольная координата
у поперечная координата
Теплофизнческие свойства
ПЛОТНОСТЬ, м
Ср удельная тепломкость газов,
коэффициент теплопроводности,
кг К Вт
а коэффициент температуропроводности,
Р коэффициент динамический вязкости, ЯдС
Я удельная энтальпия ПГС, Дж кг смеси
г теплота парообразования, Джкг
у коэффициент кинематической вязкости,
Критерии подобия
v критерий Рейнольдса
Рг число Прандтля
У
число Шмидта
число Льюиса
диффузионный критерий Нуссельта
диффузионный критерий Нуссельта при отсутствии поперечного
потока вещества
тепловой критерий Нуссельта
Индексы и другие сокращения
КТУ конденсационный теплообменник утилизатор
пгс парогазовая смесь
0 свойства в свободном объеме
V свойства около стенки
5 свойства у поверхности раздела фаз
пл пленка конденсата
к, конв конвективный
ж свойства жидкости
свойства ПГС
конд конденсат
г газ
Остальные обозначения приведены в тексте
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Разработана математическая модель и программа расчета процессов тепло- и массообмена при утилизации теплоты высоковлажных газов в трубчатых нсоребренных КТУ при конденсации пара из парогазовой смеси на поверхности вертикальных и горизонтальных труб, позволяющая учитывать изменение количества конденсирующегося пара за счет Стефанова потока в парогазовой смеси, влияние отсоса вещества при конденсации на поверхности теплообмена, термическое сопротивление пленки конденсата. Получено аналитическое решение дифференциального уравнения роста пленки конденсата при конденсации пара из ПГС, справедливое для условий выполнения аналогии между тепло- и массообменом и позволяющее с достаточной точностью определять ее толщину, тепловые и массовые потоки при пленочной конденсации пара из парогазовых смесей на поверхности вертикальных и горизонтальных труб. Впервые определены условия, при которых термическое сопротивление пленки конденсата не оказывает влияния на процессы тепло-и массообмена в КТУ при ламинарном и ламинарно-волновом режимах течения пленки конденсата для ламинарного и турбулентного режимов течения парогазовой смеси. Предложена карта режимов работы теплообменных аппаратов конденсационного типа, позволяющая оценить степень влияния таких факторов, как отсос пара, Стефанов поток и термическое сопротивление пленки конденсата на тепло- и массоотдачу. Практическая ценность работы. Разработаны математическая модель и программа расчета теплообмена при пленочной конденсации из парогазовой смеси, которые могут быть использованы для проектирования и выбора режимов работы КТУ, предназначенных для утилизации теплоты паровоздушных смесей с высоким влагосодержанием в различных отраслях промышленности. Получены рекомендации о необходимости учета влияния термического сопротивления пленки на коэффициенты тепло- и массоотдачи при конденсации пара из парогазовой смеси в КТУ. Разработана карта режимов работы КТУ, которая даёт возможность выбора оптимального по сложности метода расчета теплообменника. На карте наглядно представлены возможные режимы работы аппаратов с конденсацией влаги и нанесены границы, разделяющие эти режимы на области, в которых один или несколько из выше перечисленных факторов оказывают заметное влияние на тепломассообмен. Модель и программа расчета процессов тепло- и массообмена при утилизации теплоты высоковлажных газов на теплообменных поверхностях гладкотрубных КТУ с вертикальными и горизонтальными трубками при подаче парогазовой смеси сверху или сбоку. Аналитическое решение дифференциального уравнения роста пленки конденсата при конденсации пара из ПГС. Результаты численного исследования влияния режимных параметров КТУ на тепловые и массовые потоки на стенку, на толщину пленки конденсата и на температуру поверхности пленки конденсата. Карта режимов работы КТУ с указанием областей, в которых необходимо учитывать влияние отсоса вещества из пограничного слоя, Стефанова потока и термического сопротивления пленки конденсата на суммарный тепловой поток, передаваемый от пара к стенке. Апробация работы. Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Москва, -гг. Третьей Международной конференции ’’Проблемы промышленной теплотехники". Киев, г. Второй Всероссийской школе-семинаре молодых учёных и специалистов "Энергосбережение - теория и практика". Москва, октябрь, г. Школе-семинаре молодых учёных и специалистов под руководством академика РАН А. И. Леонтьева " Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках". Публикации. Основные научные положения и выводы изложены в 6 опубликованных работах. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы, состоящего из наименований. Общий объём диссертации составляет 5 страниц. Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, к. А.Б. Гаряеву, за всестороннюю помощь в подготовке диссертации, а также д. О.Л. Данилову, к. А.Л. Ефимову, к. С.В. Захарову и всему коллективу кафедры за анализ и обсуждение результатов, помощь при оформлении диссертации и моральную поддержку.