Исследование газодинамики и конвективного теплообмена в пламенных нагревательных печах

• Автор: Киселев, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 156 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Физическое моделирование движения газов и

конвективного теплообмена

1.1. Теоретические основы моделирования

1. 2. Изучение процессов конвективного теплообмена в

различных системах.

1.3. Выводы.

ГЛАВА 2. Методика исследований

2. 1. Исследование газовой динамики.

2. 2. Исследование конвективного теплообмена

2. 3. Выводы
ГЛАВА 3. Исследование движения газов и конвективного теплообмена
в камерной нагревательной печи
3.1. Балансовое исследование печи аналога.
3. 2. Моделирование газодинамики и теплообмена в печи
исходной конструкции.
3.3. Результаты исследования первого варианта реконструкции печи.
3. 4. Результаты исследования второго варианта
реконструкции печи.
3.5. Результаты исследования третьего варианта
реконструкции печи.
3. 6. Анализ схем отопления камерной печи для
нагрева изделий различной формы
3. 7. Влияние режима движения и коэффициента заполнения
печи металлом на интенсивность конвективного теплообмена
3. 8. Выводы
ГЛАВА 4. Исследование движения газов и конвективного теплообмена
в нагревательном колодце
4. 1. Балансовое исследование печи аналога
4. 2. Результаты моделирования газодинамики и теплообмена
в исходной конструкции нагревательного колодца
4. 3. Результаты моделирования газодинамики и теплообмена
в новой конструкции нагревательного колодца.
4. 4. Выводы.
ГЛАВА 5. Исследование движения газов и конвективного теплообмена
в методической печи
5. 1. Балансовое исследование печи аналога.
5. 2. Моделирование газодинамики и теплообмена в
сварочной зоне методической печи с целью изменения
ее конструкции.
5.3. Балансовое исследование печи аналога с новой
конструкцией сварочной зоны
5. 4. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


На практике при моделировании печей газодинамическое подобие устанавливают по двум числам подобия ЯеЧбеш и Еи=чс1ет, определяющим из которых является первое. Условие же СгИёет, определяющее влияние естественной конвекции на движение и теплообмен, при моделировании современных печей с высокими скоростями газов в рабочем пространстве не учитывают, вследствие его незначительности. Кроме того свойства автомодельности и стабильности потока дают основания реализовать газодинамическое подобие и по условию Еи=Др/со-р=соп. Экспериментальная методика такого выбора подобия описана в [5]. Это дает возможность работать на моделях с меньшим расходом моделирующей среды, чем при условии е=1с1ет, но не позволяет определять в этих условиях потери энергии и распределение давлений на стенки. Реализация условия Ке=1ёеш при моделировании печей связана с необходимостью определения сечения, в котором рассчитывается число Рейнольдса, т. С. С. Кутателадзе с соавторами [6] рекомендовали при моделировании газоходов парового котла устанавливать газодинамическое подобие в сечении, где непосредственно изучается движение газов, т. Рейнольдса эквивалентный диаметр исследуемого сечения. Это возможно в том случае, когда в рассматриваемом сечении наблюдается поточное течение, со сравнительно простым по форме полем скоростей, легко поддающемся осреднению. В случае же сложного поля скоростей, особенно знакопеременного, что нередко наблюдается в печах, определение эквивалентного диаметра становится крайне затруднительным. Если же создается модель печи в целом, то чаще всего [7, 8, 9] за определяющий размер в числе Рейнольдса принимают выходное сечение горслочного туннеля, при этом считается, что горение здесь уже закончено и далее струя распространяется в рабочем пространстве как изотермическая. В наибольшей степени вопрос о способе установления газодинамического подобия затруднен в условиях интенсивной крутки потоков, создаваемой в печах горелками с разомкнутым факелом. В этом случае движение газов на выходе из горелки аналогично таковому, происходящему в циклонных камерах, поэтому рассмотрим возможные варианты установления газодинамического подобия в этих аппаратах. Укрупненно предложения по установлению газодинамического подобия в аппаратах с вращательным (наряду с поступательным) движением газовой среды сводятся к двум вариантам [. Яе на входе в аппарат по данным, относящимся к входному сечению, либо, вводя в это число параметры потока, наблюдаемые в теплообменной части аппарата, размеры и кинематическую вязкость в исследуемом сечении, вращательную скорость вблизи стенки циклона, длину пути потока газов от выхода до исследуемого сечения и т. Первое предложение в случае применения горелки с разомкнутым факелом неосуществимо из-за невозможности установления определяющего размера и выходной скорости. Этому препятствует наличие обратных течений газов в горелку. Для того чтобы воспользоваться вторым предложением, необходимо получить данные о том, что происходит в рабочем пространстве теплообменного аппарата в зависимости от расхода моделирующей среды, который оказывается невозможно рассчитать ввиду отсутствия указанных данных. Интересный способ расчета расхода моделирующей среды, обеспечивающий газодинамическое подобие, приводили авторы работы []. Гвх. К=0,8. Рвр. Рвх. Рвр. Применительно к нашим исследованиям и с учетом того, что авторы [] считали возможным замену напора, рассчитанного по вращательной скорости, напором на входе в камеру, заменим индексы "вр" на "вх", "гор" на "обр" (образец) и "хол" на "мод" (модель), а затем приравняем числа Рейнольдса на входе в модель и образец. IV 1/ V . Моделирование теплообмена. Эффективность работы печей зависит, прежде всего, от организации процессов сложного внешнего теплообмена, т. Поэтому при моделировании печей необходимо воспроизводить именно эти процессы. Определяющее влияние на процессы внешнего теплообмена оказывает перенос тепла газами, поэтому первым шагом в создании физических моделей печей должно быть обеспечение газодинамического подобия тому или иному образцу.