Анализ известных алгоритма регенеративных теплообменников

Министерство образования Российской Федераций

Архангельский государственный технический университет

Кафедра промышленной теплоэнергетики

РЕФЕРАТ

по курсу

Моделирование, оптимизация, алгоритмизация элементов и систем ТЭЦ и промышленных предприятий

Анализ известных алгоритма регенеративных теплообменников.

Выполнил :     

Проверил:       

Архангельск

2002

оглавление

Анализ известных алгоритмов расчета регенеративных теплообменников........................................................................................................................... 3

Анализ известных алгоритмов расчета насосов, вентиляторов, компрессоров..................................................................................................................................... 7

Список используемых источников................................................................................ 8

Анализ известных алгоритмов расчета регенеративных теплообменников.

В регенераторе поверхность насадки воспринимает и отдает тепло. В течении периода нагревания или охлаждения изменяются температуры насадки как по толщине, так и по пути следования, причем после реверсирования регенератора или соответствующего перемещения подвижной насадки направления теплового потока в насадке изменяется знак.

Строгое физико-математическое описание и решение задач нестационарных процессов теплообмена в регенеративных теплообменниках представляют большие трудности и точных методов расчета регенераторов пока не существует. Поэтому здесь эти процессы рассматриваются с упрощающими условиями.

В периоды нагрева и охлаждения насадки температура внутренних слоев ее из-за конечной небольшой температуропроводности материала изменяется меньше, чем на поверхности. Это запаздывание проявляется в тем большей степени, чем больше толщина материала и ниже коэффициент его температуропроводности. Поэтому в кирпичной насадке оно проявляется  сильнее, чем в металлической.

К началу периода охлаждения насадки температура поверхности элемента выше, чем в середине его. Проходящий воздух быстро снижает температуру поверхностных слоев элемента и температура кирпича на некоторой глубине его оказывается более высокой, чем в середине и на поверхности, т.е. отдача тепла в этот момент в разных направлениях. Через некоторое время температура в середине элемента оказывается более высокой, чем в других сечениях и тепловой поток направляется от середины кирпича наружу.

Изменение температуры внутри насадки в период ее прогрева или охлаждения определяется решением уравнения теплопроводности:

при краевых условиях:

t=0     и        -R £ x £ +R;  t=t₀

t>0     и        x= ±R;          ±

которые могут сводится в критериальной зависимости.

где     t – температура пластины на расстоянии х от средней плоскости в момент времени t₁ считая от начала охлаждения (нагревания);

t₀ – начальная температура пластины;

t_г – температура газа;

R – половина толщины пластины.

В учебных пособиях по теплопередаче даны графики Q=f(Fo; Bi), позволяющие определить значения температур внутри насадки на различных расстояниях от ее поверхности и в различные периоды процесса.

Отношение количества тепла, воспринятого элементом насадки, к теплу, которое могло бы быть им аккумулировано, если бы температура всей массы элемента была одинаковой, называется коэффициентом аккумуляции или использования тепла насадкой. В действующих кирпичных регенераторах этот коэффициент равен h_а= 0,5¸0,7 для металлических насадок он близок к единице. Теоретически исследования, приведенные Гребером, показывают, что h_а зависит от критерия Фурье:

Fo=;

где     а= - коэффициент температуропроводности, м²/ч;

t₁ – период нагревания, ч;

R – половина толщины кирпича (при двухстороннем нагреве), м.

Задача теплового расчета регенератора является определение поверхности нагрева и веса насадки.

Тепло, воспринятое поверхностью насадки регенератора за период нагрева, равняется:

Q=a₁(t_1ср-t)Ft,

где       а₁ – коэффициент теплообмена греющих газов (конвекцией и лучеиспусканием) с насадкой, ;

t_ср, t - средние температуры греющего газа и поверхности насадки за период нагревания, ^оС.

Это количество тепла Q воспринимается насадкой и повышает температуру ее поверхности на величину Dt_н: при этом

Q=Fg_c∙h_а∙Dt_н, .

где       d - толщина стенки кирпича (вследствии обогрева насадки с двух сторон в данной формуле учитывается половина толщины стенки), м;

g - объемный вес насадки, кгс/м³;

с – теплоемкость насадки, ккал/кг∙град;

Dt_н – изменение температуры поверхности насадки за период нагрева, ^оС;

h_а – коэффициент аккумуляции тепла.

Для определения изменения температуры поверхности насадки пользуются следующей эмпирической зависимостью:

Dt_н=j(), где     t - средняя температура поверхности насадки за период