Учет конденсации паров воды и особенностей воздушных течений при численном моделировании тепломассообмена в градирнях

• Автор: Николаева, Ольга Сергеевна
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1.

1. Современное состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Общие сведения о градирнях

1.2. Тепловые расчеты градирен.

1.3. Аэродинамические процессы в градирне

1.4. Цели и задачи исследований

ГЛАВА 2

2. Конвективный тепломассообмен при обтекании поверхности воды влажным воздухом.

2.1. Постановка задачи

2.2. Математическая модель процессов тепломассообмена в градирнях в оросителе. Основные
дифференциальные уравнения. Граничные условия.
2.2.1 Вывод основных уравнений для движущегося влажного воздуха.
2.2.2 Постановка задачи в приближении пограничного слоя.
2.2.3 Граничные условия.
2.2.4 Окончательная постановка задачи.
2.3. Алгоритм численного решения задачи
2.3.1 Выбор метода
2.3.2 Постановка задачи в вычислительных координатах
2. Разностная схема
2.3.4 Математическое описание границы зоны объемной конденсации.
2.3.5 Особенности реализации алгоритма численного решения задачи
2.4. Анализ результатов вычислений
2.4.1 Тестирование программы
2.4.2 Определение условий наличия или отсутствия конденсации
2.4.3 Определение геометрической границы зоны объемной конденсации
2.4.4 Расчет объемного источника конденсата.
2.5. Исследование коэффициента конвективного теплообмена
2.6. Исследование коэффициента конвективного массообмена
2.7. Учет конденсации водяного пара в пограничном слое около элементов оросительных устройств в
тепловых расчетах градирен
Выводы
ГЛАВА 3
3. Численное моделирование аэродинамических процессов в градирне.
3.1. Методы описания аэродинамических процессов.
3.2. Особенности применения расчетной модели для описания воздушных течений в градирне
3.2.1 Моделирование оросительного устройства
3.2.2 Моделирование капельного потока в воздухораспределительном пространстве зоны дождя
3.2.3 Задание условий на входе и выходе воздуха из градирни.
3.2.4 Учет характеристик вентилятора
3.3. Расчеты воздушных течений в градирнях и сопоставление результатов с экспериментальными
данными.
3.3.1 Распределение скорости воздушного потока во входных окнах.
3.3.2 Распределение скорости воздушного потока в оросительном устройстве
3.3.3 Взаимное влияние градирен.
3.3.4 Влияние жалюзийной системы во воздуховходных окнах
3.3.5 Влияние конструкций вблизи градирни.
Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Градирня - это сооружение для охлаждения воды атмосферным воздухом. В градирни воздух поступает под действием силы тяги. Наиболее распространенными в промышленности и энергетике являются башенные и вентиляторные градирни (рис. Расчет тяги и тепловой расчет башенной градирни не могут быть отделены друг от друга и должны производиться совместно. Это усложняет задачу потому, что заранее не известен расход воздуха, зависящий в башенной градирне, как от начального состояния воздуха, так и от степени его нагрева и увлажнения в оросительном устройстве. Башенные градирни могут быть испарительньши, радиаторными (сухими) и смешанными. Однако на практике башенные градирни разрабатываются, как правило, как испарительные с противоточной схемой движения воды и воздуха. В вентиляторных градирнях (рис. Общие сведения о конструкциях, технических характеристиках и расчетах градирен, эксплуатируемые в настоящее время, приводятся в литературе [,,,4]. Основные технологические элементы градирни (рис. В башенных градирнях для создания тяги воздуха используется вытяжная башня 7, в вентиляторных -вентилятор 8 (рис. Типовые градирни площадью орошения ОСЬ-0 м, производительностью по воде -ГІ0 м3/ч имеют металлические или железобетонные башни высотой - 0 м. I - иесугсив »«не. Ъук*; 7 - ? С - »0**0» кта л»; 5 -си-•тема расгрсдслвхия »оси: 4 - р;о<ит< г. Г - ао»:? I - »емтюа. Р; 9 - 1ГДН«ммим^мнаа |икИ1, - ааЫаяммос П^лсхис; II - »:>;>:< Го; *«мГ< С*«сАм, -»•галмй вопг*«чый ектойчи», — Г4г^1к^и>ии< г^1в ала егмода сп|глмн»й м ог»»гламмс* м*зи; И - »? Рис. Для вентиляторной градирни размеры вентилятора ограничивают ее размеры и, следовательно, производительность вентиляторной градирни. Характеристики вентиляторных градирен приводятся в работе []. В градирнях вода охлаждается атмосферным воздухом, который непосредственно соприкасается с водой и перемешивается с паром, диффундирующим из охлаждающей воды в воздух. Образование пара требует значительного количества энергии, которая отбирается от воды, и тем самым обеспечивается охлаждение воды. Таким образом, в градирне имеют место сложные процессы тепломассообмена. Градирни состоят из больших камер, с расположенными в них элементами конструкций. Вода, которую следует охладить, подается насосом в верхнюю часть охладителя, где она распределяется разбрызгивающими устройствами. Затем вода стекает вниз, проходя через оросительное устройство. Для обеспечения необходимой площади поверхности контакта воды и воздуха градирня оборудуется специальным элементом - оросительным устройством (оросителем). Оросительное устройство имеет сложную пространственную форму. В зависимости от характера преобладающей поверхности охлаждения, оросительные устройства могут быть пленочные, капельные, комбинированные и брызгальные. Наиболее простые схемы оросительного устройства представлены на рис. Каждый тип оросительного устройства может иметь разнообразные конструкции отдельных элементов и размеры, а также может выполняться из различных материалов. Рис. Схемы оросительного устройства. Основным типом оросительных устройств, обеспечивающих наиболее высокий эффект охлаждения, является пленочный. Характеристики используемых в настоящее время оросительных устройств приведены в статьях [,,,,,]. Оросительное устройство - основной элемент градирни, определяющий ее охлаждающую способность. Тепловые расчеты градирен. Основополагающими работами в области тепломассообмена в градирнях являются труды Ф. Меркеля, Л. Д. Бермана и Б. В. Проскурякова. Исследованиями в этой области занимались А. Г. Аверкиев, В. Е. Андрианов, Ю. И. Арефьев, Д. Н. Бибиков, P. E. Гельфанд, В. А. Гладков, В. И. Горбенко, В. В. Гончаров, М. Б Джуринский, Ю. А. Иванов, М. Б. Кривошеина, Г. П. Мандрыкин, В. А. Морозов, Ю. С. Недвига, B. C. Пономаренко, Е. А. Сухов, Н. Я. Ткач, В. А. Трубников, Б. С. Фарфоровский и другие. Среди зарубежных исследований следует выделить работы G. Ernst, М. Poppe, E. Razafindrakoto, C. Bourillot. Экспериментальные исследования градирен в России проводились во ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева и НИИ ВОДГЕО.