Совершенствование методов моделирования и расчета процессов тепломассопереноса в контактных теплообменниках

• Автор: Якимычев, Петр Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 129 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНТАКТНОГО ТЕПЛООБМЕНА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ СТЕПЕНИ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА УХОДЯЩИХ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ПАРОГЕНЕРАТОРОВ И ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
1.1. Оценка потенциала вторичных энергетических ресурсов уходящих продуктов сгорания парогенераторов и теплотехнологических установок и анализ основных направлений их использования
1.2. Основные типы контактных теплообменных аппаратов, их конструкции и принцип действия

1.3. Оценка эффективности эксплуатации контактных теплообменных аппаратов

1.4. Методы расчета контактных теплообменников

1.5. Математическое моделирование взаимодействия парогазовой смеси с орошаемой водой насадкой. Ячеечные модели тепломассоопереноса

1.6. Постановка задачи исследования.

2. РАЗРАБОТКА ЯЧЕЕЧНОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В КОНТАКТНОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ

2.1. Основные параметры и операторы ячеечной модели

2.2. Декомпозиция рабочего объема теплообменника. Структура ячеечной модели.

2.3. Построение основных операторов и расчетных соотношений модели
2.4. Некоторые результаты численных экспериментов
2.5. Выводы по главе 2
3. ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ МОДЕЛИ И ОПТИМИЗАЦИЯ КОНТАКТНОГО ТЕПЛООБМЕНА
3.1. Подбор критериальных зависимостей для коэффициентов тепло и массоотдачи
3.2. Оптимизация параметров контактного теплообменника
3.3. Сравнение точности прогнозов по балансовой и ячеечной модели
3.4. Выводы по главе 3.
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
4.1. Описание объекта внедрения технологической линии отделочного производства тканей
4.2 Расчет процесса и выбор параметров контактного утилизатора по балансовому методу
4.3. Уточнение параметров контактного утилизатора по разработанному методу расчета и его внедрение
4.4. Иллюстрация интерфейса компьютерного инженерного метода расчета контактного теплообменника
4.5. Выводы по главе 4.
ОСНОВНЫЕ ИТОГИ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Разработаны и внедрены на ЗАО Традиции текстиля энергосберегающие мероприятия, заключающиеся в разработке и установке модернизированного контактного теплообменникаутилизатора теплоты отработавшего сушильного воздуха с достигнутым техническим эффектом 0 кВт дополнительной тепловой мощности и расчетным экономическим эффектом 5 тыс. Ячеечную математическую модель и метод расчета контактных теплообменников по локальным параметрам состояния теплоносителей, распределенных по высоте аппарата. Эмпирическое обеспечение модели и метода расчета критериальные зависимости для расчета коэффициентов тепло и массоотдачи, аэродинамического сопротивления и влияния на него плотности орошения. Физические основы и результаты оптимизация энергетических характеристик контактного теплообменника. Приложение полученных результатов к разработке энергосберегающих мероприятий на промышленном предприятии. Пункты 1 и 4 научной новизны соответствуют п. Теоретические и экспериментальные исследования процессов тепло и массопереноса в тепловых системах и установках, использующих тепло. Оптимизация параметров тепловых технологических процессов и разработка оптимальных схем установок, использующих тепло, с целью экономии энергетических ресурсов и улучшения качества продукции в технологических процессах. Апробация работы. Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 9ми печатных работах, в том числе в 4х изданиях, предусмотренных перечнем ВАК, и в одном зарубежном журнале. Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4х глав, основных выводов, списка использованных источников и приложения. ГЛАВА 1. Создание и совершенствование систем утилизации вторичных энергетических ресурсов ВЭР дает возможность наиболее полно удовлетворить потребности в энергии не путем ввода дополнительных мощностей, а за счет энергосбережения одного из приоритетных направлений развития экономики России на современном этапе. Потери теплоты с уходящими продуктами сгорания составляют самую большую часть тепловых вторичных энергетических ресурсов ВЭР парогенераторов, а потери с выбросами парогазовых смесей например, с выбросами горячего влажного воздуха из сушильных машин самую большую часть ВЭР теплотехнологических установок. Температура уходящих газов из парогенераторов при номинальной нагрузке составляет около 0. С, парогенераторы мощностью менее 0,7 кВт выбрасывают дымовые газы с температурой свыше 0 С . Установка в конвективной шахте парогенераторов водяных экономайзеров и воздухонагревателей не всегда позволяет максимально снизить потери тепла с уходящими продуктами сгорания. При современном уровне эксплуатации котельных температура выбрасываемых газов ограничивается по соображениям возможной конденсации влаги в дымовой трубе. При конденсации ускоряются коррозионные процессы в связи с высокой агрессивностью конденсата, причем для серосодержащих топлив температура точки росы составляет 0. Наиболее перспективным для сжигания в парогенераторах по ряду показателей является газообразное топливо. С точки зрения утилизации теплоты уходящих дымовых газов его преимущество заключается в отсутствии окислов серы, механических примесей и высоком влагосодержании. Отсутствие соединений серы дает возможность охлаждать продукты сгорания до относительно низкой температуры, поскольку их точка росы обычно не превышает . С. Отсутствие механических примесей позволяет использовать простые конструкции тсплоутилизаторов и облегчает их эксплуатацию. Относительно высокое влагосодержание дымовых газов дает возможность использовать теплоту конденсации содержащихся в них водяных паров, и тем самым повысить эффективность процесса утилизации тепла. Специфические особенности газового топлива и продуктов его сгорания позволяют применять контактные теплообменники, в которых происходит непосредственный теплообмен между дымовыми газами и охлаждающей их водой. Такие теплообменники при достаточно приемлемых габаритах, умеренном расходе металла на их изготовление и сравнительно невысоком расходе электроэнергии при эксплуатации обеспечивают глубокое охлаждение дымовых газов до С и конденсацию . Одним из преимуществ использования скрытой теплоты парообразования дымовых газов является возможность использования получаемого конденсата, т. В табл.