Исследование переходного процесса в радиационном щелевом рекуператоре, страница 3

Существенное влияние на тепловые характеристики радиационных рекуператоров оказывает теплообмен излучением между стенками, а также излучение пред- и послерекуператорного пространства.

Используемые обычно в инженерной практике методики расчетов рекуператоров [1-3] основаны на введении некоторых эффективных коэффициентов теплоотдачи со стороны воздуха и дымовых газов.

Коэффициенты теплоотдачи на воздушной стороне определены экспериментально, а экстраполяция полученных данных на иную область значений параметров приводит к трудно оцениваемой погрешности из-за нелинейного характера радиационного теплообмена. Особые трудности в рамках такого подхода вызывает расчет рекуператоров двойной циркуляции воздуха, в которых эффективность дополнительной поверхности нагрева (промежуточной стенки) определяется именно процессами переизлучения.

Существующие рекомендации о введении поправок к коэффициенту теплоотдачи на дымовой стороне [1] носят ориентировочный характер и также не поддаются обоснованной экстраполяции на область значений параметров, не исследованную экспериментально.

В связи с вышеизложенным представляет интерес выделение в явном виде радиационного теплообмена в математической модели теплообмена в рекуператорах и использование интегральных уравнений для описания радиационного переноса со стороны дымовых газов.

Примем следующие допущения: система осесимметрична; поверхности серые, диффузно излучающие и отражающие; теплофизические параметры не зависят от температуры; ширина щели мала (воздух равномерно прогревается по поперечному сечению щелей); среда в объеме нерассеивающая; перепад температур по поперечному сечению канала мал; стенки рекуператоров тонкие (перепад температур по поперечному сечению пренебрежимо мал).

{Дальше приведена система уравнений с уравнением излучения похожим на Адрианова, но как-то не очень. Фурье-Кирхгофа как такового нет или я ничего не понял. О Навье-Стокса речи вообще нет. Приведены граничные условия с Е_рез это видимо с результирующим излучением от газов. Затем переходят к безразмерному виду, и вот тут-то я ничего не понимаю.

Есть интересное соотношение , где - безразмерная аппликата точки поворота воздушного потока. Видимо они приравнивают температуру воздуха в первой щели к температуре во торой щели именно в месте поворота. Это именно то, что мне и нужно.}

Для решения нелинейной системы уравнений (8-13) или (8-17) разработан итерационный алгоритм, позволяющий выделять на каждом шаге цикла задачи Коши для воздуха и дымовых газов и интегральные уравнения радиационного теплообмена.

Алгоритм решения сформулирован следующим образом:

1. Выбирается нулевое приближение (; ; ; ; Q_n);

2. Решается система интегральных уравнений радиационного теплообмена (9,12) относительно  и ;

3. Производится осреднение  по поперечному сечению канала;

4. Решается задача Коши (8,10,14) при заданных δ_г, δ, δ’;

5. Система уравнений (11-13, 15, 16) линеаризуется в окрестности ; ; , ( и т.д.);

6. Методом итераций решается линеаризованная система уравнений (11-13, 15, 16) и определяются функции ; ; ; Q_n+1;

7. Оценивается иточность приближения и при необходимости процесс повторяется с пункта 2.

Алгоритм решения линеаризованной системы уравнений (11-13), (15, 16) построен таким образом, что на каждом шаге этого итерационного процесса выделяется задача радиационного теплообмена в фундаментальной постановке. Указанный алгоритм описан в работе [5].

Разработанный метод расчета тепловых характеристик рекуператоров реализован в виде пакета программ на языке пл/I в ОС ЕС ЭВМ.

Пакет программ имеет модульную структуру, что создает ряд удобств при его сопровождении и эксплуатации; позволяет провести численные расчеты тепловых характеристик радиационных щелевых рекуператоров одноходовых и двойной циркуляции воздуха с учетом переизлучения между цилиндрами рекуператора и излучения пред- и послерекуператорного пространства, которое моделировалось цилиндрическими каналами. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией при этом рассчитывались по известным эмпирическим зависимостям при течении диатермичной среды в каналах [7].

Таким образом, использование разработанного метода расчета радиационно-конвективного теплообмена в щелевых радиационных рекуператорах позволяет повысить точность расчетов и получить информацию о распределении температур и тепловых потоков по высоте рекуператора.