Научные основы тепловых процессов в регенераторах с продольно обтекаемой насадкой тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

КИРСАНОВ ЮРИЙ АНАТОЛЬЕВИЧ

научные основы тепловых процессов в регенераторах с продольно обтекаемой насадкой

Специальность 01.04.14-" Теплоф шика и теоретическая теплотехника".

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Казань - 2004

Работа выполнена в Казанском государственном энергетическом университете. Научны й консультант:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Заслуженный деятель науки РТ и РФ, член-корр. РАН, доктор технических наук, профессор Назмеев Юрий Гаязович.

Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Карташов Эдуард М ихайлович.

Заслуженный деятель науки РТ и РФ,

доктор технических наук,

профессор Фафурин Андрей Викторович.

Доктор технических наук,

профессор Подымов В ладим ир Николаевич.

ЗАО «НИИтурбокомпрессор им.В.Б. Шнеппа».

Защита состоится 29 октября 2004 г. в 15 час. 00 мин в аудитории Б-214 на заседании Диссертационного совета Д.212.082.02 в Казанском государственном энергетическом университете.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенный печатью, просим направлять по адресу: 420066, Г. Казань, ул. Красносельская, д. 51, Ученый Совет КПЭУ.

О диссертацией можно ознакомиться в библиотеке К ГЭ У.

Автореферат разослан ''

il"

сентября 2004 г.

Учены й секретарь Диссертационного совета.— д.т.н.. профессор f ^

Гильфанов К.Х.

У

364

¿03

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Многие энергетические системы - парогенераторы, воздушные холодильные машины, газотурбинные двигатели, отопигельно-вентиляционные установки, металлургические печи и др. - имеют в своем составе регенеративный воздухоподогреватель или регенератор. Наибольшее распространение получили вращающиеся (дисковые, барабанные) и переключающиеся регенераторы. В качестве насадки в регенераторе могут использоваться продольно обтекаемые (пластины, стержни, трубки) и поперечно обтекаемые тела (стержни, сетки, гранулы, кольца Рашига и т.п.). К достоинствам продольно обтекаемой насадки относится сравнительно низкое аэродинамическое сопротивление; недостаток связан с недостаточно глубокой проработкой теории тепловых процессов.

Задачей теплового расчета является определение тепловой нагрузки регенератора и получение информации о температурных полях в теплоносителях и поверхностях нагрева (насадке). Такая информация необходима, например, для принятия мер по недопущению превышения температуры насадки допустимых пределов, по предотвращению осаждения на поверхностях насадки инея (в воздушной холодильной машине) или капельной жидкости (вода, серная кислота и др.). Сложность тепловых процессов, протекающих в регенераторе, конструктивные особенности регенератора (вращение ротора, небольшая толщина насадки), затрудняют непосредственное измерение температурных полей в насадке и потоках теплоносителей. Основным, если не единственным, способом их определения является расчет. Однако существующая теория теплового расчета дает лишь приближенную оценку как температурных полей в насадке и теплоносителях, так и тепловой нагрузки, передаваемой от горячего теплоносителя к холодному. Так, при расчете регенератора со стальной пластинчатой насадкой ошибка в определении коэффициента теплопередачи по разным моделям составляет более чем 20%, а погрешность оценки минимальной температуры насадки по нормативному методу теплового расчета котлоагрегатов достигает 10... 15 К.

Цель и задачи работы.

Целью работы является разработка научных основ тепловых процессов в регенераторах с продольно обтекаемой насадкой на основе совместного решения задач переноса энергии.

Для достижения указанной цели поставлены и решены задачи:

1. Формулировка сопряженной задачи циклического теплообмена твердого двумерного тела с попеременно омывающими его разными тепло нос отелям и (от 2-х до 4-х).

2. Аналитическое определение начального тем пературного поля в твердом теле в каждом периоде 2-х и 4-х периодных циклов.

3. Аналитическое решение краевой нестационарной задачи теплопроводности твердого двумерного тела при циклических граничных условиях третьего рода.

4 Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решении двумерной задачи теплопроводности твердого тела.

5. Аналитическое решение задачи конвективного переноса энергии теплоносителем при неоднородной и нестационарной температуре поверхности твердого тела.

6. Аналитическое решение сопряженной задачи циклического теплообмена нескольких теплоносителей с двумерным твердым телом.

7. Построение математической модели многосекционного регенератора с учетом теплообмена торцов насадки.

8. Апробация построенной модели регенератора путем сравнения результатов расчетов различных регенераторов с опытным и и литературными данными.

Научная новизна

- формулировка сопряженной задачи циклического теплообмена твердого двумерного тела (призмы, цилиндра конечной длины) с попеременно омывающими его разным и теплоносителям и (от 2-х до 4-х) с учетом теплообмена торцов тела;

- метод аналитического определения начального температурного поля в каждом периоде цикла одномерных тел (пластина, цилиндр, шар), одномерных тел с покрытием (двухслойных тел), двумерных тел (призма, цилиндр конечной длины);

- аналитическое решение краевой нестационарной задачи одномерной теплопроводности твердого тела при циклических неоднородных граничных условиях третьего рода с улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля;

- доработка метода улучшения сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решении двумерной теплопроводности тела при неоднородных граничных условиях третьего рода;

- аналитическое решение краевой нестационарной задачи двумерной теплопроводности твердого тела при циклических неоднородных граничных условиях третьего рода с учетом теплообмена торцовых поверхностей тела и улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля;

- аналитическое решение задачи конвективного переноса энергии теплоносителем с учетом как локальной производной температуры теплоносителя по времени, так и неоднородности и нестационарности температуры поверхности твердого тела;

- варианты метода замыкания (стыковки) сопряженной задачи и выбор оптимального варианта;

- построение математической модели м ногосекционного регенератора с учетом теплообмена торцов продольно обтекаемой насадки;

- методика исследования тепло-гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных и продольно обтекаемых тонких тел с помощью регенератора и построенной математической модели многосекционного регенератора;

- количественная оценка влияния длительности периодов на теплоотдачу в условиях регенератора в виде функции цикличности;

- метод теплового расчета энергетических систем (энергетического парогенератора, газотурбинного двигателя, воздушной холодильной машины, отопигельно-венгиляционной системы), имеющих в своем составе регенератор, с использованием построенной моделим ногосекционного регенератора;

- метод оптимизации температуры предварительного подогрева воздуха перед энергетическим парогенератором в зависимости от влажности атмосферного воздуха с использованием построенной модели многосекционного регенератора.

Автор защищает все перечисленное в «Научной новизне» и также:

- выявленные закономерности изменения температур отдельных точек насадки в виде «8» из-за влияния продольной теплопроводности в цикле с холостыми периодами;

- вывод о возможности превышения коэффициента нестационарности 100 % в секциях многосекционного регенератора с меньшими значениями коэффициента теплоотдачи;

методы расчета и рекомендации:

- по выбору температуры предварительного подогрева воздуха перед регенератором РВП-90 парогенератора ПП-950-250, работающего на серосодержащем топливе, в зависимости от влажности атмосферного воздуха;

- по выбору оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя с регенерацией;

- по замене в регенераторе РВП-54 штатной насадки на насадку со сферическими выштамповками;

- по замене алюминиевой насадки в регенераторе воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 на стальную;

- по установке первых 7 секций со стороны входа теплого воздуха или всего регенератора машины ТХМ-1-30 в вертикальное положение для сепарации атмосферной влаги;

- по замене пароводяных калориферов в промышленных зданиях на отопитель-но-вентиляционные установки, утилизирующих теплоту выбрасываемых в атмосферу вентиляционных выбросов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов математического моделирования, статистической обработкой результатов измерений, сравнением полученных результатов с экспериментальными и литературными данными.

Практическая ценность

Разработанная математическая модель использована для:

- разработки рекомендаций по снижению стоимости и повышению эффективности и надежности регенераторов;

- исследования тепло- гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных тонких пластин;

- оптимизации режимных параметров энергетических систем, в составе которых используется регенератор (энергетических парогенераторов, воздушных холодильных машин, газотурбинных двигателей с регенерацией тепла, отопительно-вентиляционных систем);

- обучения студентов специальностей ТЭС, ПТЭ, ПГУ и ИЭР.

Личное участие. Основные результаты работы получены автором лично.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были доложены на следующих научно-технических конференциях и семинарах:

1. 3-я Всесоюзная научная конференция по проблемам энергетики теплотех-нологии «Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехнологии». Москва. МЭИ, 1991.

2. Юбилейная научная конференция КФ МЭИ. Казань. КФ МЭИ, 1993.

3. Всероссийская конференция «Компьютерные технологии в учебном процессе». Казань. КГУ, 1995.

4. Научная конференция студентов Республики Татарстан. Секция «Энергетика, строительство, архитектура». Казань. КГТУ (КАИ) им. А.Н. Туполева, 1995.

5. Научно-техническая конференция «Основные направления развития тепло-электроэнергетики». Казань. КФ МЭИ, 1995.

6. Республиканская научная конференция «Проблемы энергетики». Казань. КФ МЭИ, 1996.

7. Республиканская конференция «Проблемы энергетики». Казань. КФ МЭИ, 1997.

8. Второй международный симпозиум по энергетике, окружающей среде и экономике. Казань. КФ МЭИ, 1998.

9. Вторая Российская национальная конференция по теплообмену. Москва. МЭИ, 1998.

10. Школа-семинар молодых ученых и специалистов под рук. акад. РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань. КГТУ (КАИ) им. А.Н. Туполева, 1999.

11.3-й аспирантско-магистерский семинар КЭИ. Казань. КЭИ, 1999.

12. Международная молодежная научная конференция «Молодежь - науке будущего». Н. Челны. КамПИ, 2000.

13. Республиканская научно-техническая конференция «Проблемы энергетики». Казань. КГТУ, 2000.

14. Международная научно-техническая конференция, посвященная памяти проф. Л.А. Бровкина «Вопросы тепломассообмена, энергосбережения и экологии в теплотехнологических процессах». Иваново. ИГЭУ, 2003.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 49 работ: статей - 29, докладов и тезисов -

20.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из основных обозначений, введения, восьми глав, заключения, списка литературы, содержащего 320 наименований, и приложений. Общий объем диссертации составляет 304 страницы машинописного текста, включая 35 рисунков и 13 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы основная цель и задачи диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность работы.

В первой главе рассмотрены типы и области применения регенераторов, дана общая характеристика тепловых процессов, протекающих в регенераторе, описаны особенности и проблемы теплового расчета регенератора.

Одна из особенностей физических процессов в регенераторе состоит в том, что температура насадки в 2-х периодном цикле передачи тепла от горячего газа к холодному изменяется во времени в виде замкнутой петли (гистерезиса). Ширина петли через температурный напор между теплоносителями влияет на теплопере-дающую способность регенератора. Формально расчет тепловой нагрузки регене-

ратора мало чем отличается от расчета рекуператора. При установившемся режиме тепловой поток, передаваемый от горячего теплоносителя к холодному, определяется уравнением теплопередачи

2 = */^ Д/р 0)

где Я- - площадь боковой (2-х сторонней) поверхности насадки, м2; д7(- - средний логарифмический температурный напор между теплоносителями, К; к - коэффи-цие нг теплопередачи, Вт/(м 2К).

Коэффициент теплопередачи в регенераторе определяют по формулам ^Ф*^ (2)

где ф - коэффициент нестационарности, учитывающий влияние петли гистерезиса; кт - коэффициент теплопередачи «идеального» регенератора, отнесенный к длительности цикла, состоящего из двух периодов; = / Тц - относительная длительность у-г о периода; Т} - длительность у-го периода, с; Гц - длительность всего цикла,с; индекс «О» отнесен к холодному периоду, «1» - к горячему.

В диссертации показано, что коэффициент теплопередачи к в регенераторе при неудачном выборе циклической частоты может быть недостаточным из-за малости значения <р даже при высоких значениях коэффициентов теплоотдачи а „и а,. Отсюда следует вывод о необходимости повышения точности определения коэффициента нестационарности при тепловом расчете регенератора.

Другой задачей теплового расчета регенератора является определение температурных полей в насадке и ее минимальной I и максимальной / тем пера-

1 г \уш!П \ymax г

тур в том числе. В настоящее время минимальную температуру насадки оценивают по формуле

'»лип =(хоа0'о +*|«*,/,")/6со«о +Х1<*1)' (3)

где (0 и температуры воздуха на входе и газа на выходе из регенератора, К. Аналогично оценивается и I

шах

Формула (3) не учитывает влияния таких факторов, как циклическая частота, материал, толщина и длина (высота) листовой насадки и поэтому характеризуется низ кой точностью. Подтверждением этому служит рекомендация, содержащаяся в нормативном методе расчета котельных агрегатов, о поправке полученного по формуле (З)значения / п не менее чем на 10... 15 К.

Таким образом, совершенствование теории регенератора с целью повышения точности расчета коэффициента теплопередачи (тепловой нагрузки) и температурных полей в насадке (м инимальной и максимальной температуры) продолжает оставаться актуальной задачей.

Во второй главе дан обзор и критический анализ известных методов расчета регенератора. Выявлены недостатки и намечены способы их устранения.

Обзор работ охватывает период с 1920-х г.г., когда появились первые методы аналитического расчета регенератора. В разное время разработке теории регенератора посвятили труды такие крупные ученые, как В. Нуссельт, X. Хаузен, А. Шак, С .С. Кутателадзе,. В X. М игай и др.

В теории регенератора используются упрощающие предположения и допущения, которые можно разделить на общепринятые и специальные.

Общепринятым и допущениям и являются:

- теплофюические свойства насадки и теплоносителей, а также скорости последних вдоль потока постоянны;

- коэффициенты теплоотдачи постоянны для всех участков поверхности насадки;

- теплопроводность теплоносителей в направлении течения потока пренебрежимо мала по сравнению с конвективным переносом энергии;

- теплоносители не перемешиваются при переключениях периодов;

- время прохода частиц теплоносителя через регенератор пренебрежимо мало по сравнению с длительностью периода;

- температуры теплоносителей на входе в регенератор постоянны во времени;

- теплоотдача торцов листовой или цилиндрической насадки равна нулю.

Специальные допущения относятся к развитию температурных полей в насадке и теплоносителях, к тегатофизическим свойствам насадки, к длительности периодов нагревания и охлаждения и т.п. Классификация специальных допущений по В. Нуссельту:

1. Время одного периода бесконечно мало; регенератор переключается с бесконечно большой частотой.

2. Теплопроводность насадки по всем направлениям бесконечно велика.

3. Теплопроводность насадки равна нулю в направлении потока и бесконечно велика по нормали к нему.

4. Теплопроводность насадки бесконечно велика в направлении потока и конечна по нормали к нему.

5. Теплопроводность насадки равна нулю в направлении потока и конечна по нормали к нему.

В диссертации рассмотрены и проанализированы известные работы по каждому пункту этой классификации.

В практике теплового расчета регенераторов наибольшее применение нашли методы расчета регенератора, разработанные С .С. Кутателадзе, В М. Д ацковским, В .К. М игаем и corp., X. Хаузеном, А. Лондоном и А. Шаком.

В методах С.С Кутателадзе, ВМ. Дацковского, и В.К. Мигая с сотр. использовано допущение о высокой теплопроводности пластинчатой насадки по всем направлениям С.С. Кутателадзе дополнительно принимает условие о постоянстве температур теплоносителей в течение периода вдоль потока и во времени. В.М. Дацковский попытался учесть влияние переменности температуры теплоносителей на теплопередающую способность регенератора. В .К. Мигай и сотр., полагая температуру насадки неизменной вдоль регенератора, приняли допущение о линейном изменении температуры теплоносителей по длине насадки, что явилось причиной нарушения второго закона термодинамики на отдельных участках насадки.

X. Хаузен, А. Шак, Дж. Коппадж и А. Лондон, В.Н. Тимофеев и сотр. предложили теорию регенератора, построенную на предположении о нулевой теплопроводности насадки в направлении потока теплоносителя и конечной по нормали к поверхности. Метод расчета регенераторов А. Шака основан на использовании эмпирических формул для температур насадки и газа. Применение полученной им формулы для коэффициента нестационарности ограничивается регенераторами с насадкой из низкотеплопроводного огнеупорного кирпича. В случае высокотеплопроводной и тонкостенной металлической насадки значения коэффициента не-

стационарности по этой формуле принимают отрицательные или мнимые значения. В работе Тимофеева и сотр. рассматривается модель регенератора для металлургических печей с насадкой из кирпичной кладки.

В работах В. Хайлигенштедга, К. Руммеля и В Нуссельта использовано предположение о бесконечно большой теплопроводности насадки в направлении потока теплоносителя и конечной - по нормали к потоку. Работы Хайлигенштедга и Руммеля являются пионерскими. Выведенные имиформулы для расчета коэффициента теплопередачи носят частный характер, поскольку использованные эмпирические константы подгонялись под конкретный регенератор. В. Нуссельт первым обратил внимание на циклический характер тепловых процессов в насадке регенератора и на неоднородность температурных полей в насадке в начале каждого периода. Независимо от Хаузена он объединил задачи переноса энергии в насадке и теплонос1тгелях в сопряженную задачу циклического теплообмена теплоносителей с твердым телом. Однако довести решения до расчетных формул он не смог, так как не была решена задача определения начального температурного поля в насадке в начале каждого периода.

Сравнительный анализ известных методов расчета на примере регенератора РВП-30 показал, что из-за одномерности постановки ни одна из них не учитывает изменения температур насадки по длине регенератора. Поэтому эти методы, с одной стороны, не позволяют определить расположение сечений насадки с минимально и максимально допустимыми температурам и, а с другой - противоречат законам термодинамики и реальному тепловому процессу в регенераторе. Результаты расчетов значений коэффициента нестационарности ф по известным моделям в диапазоне частоты вращения ротора п - 5...30 об^мин приведены на рис. 1 в вероятностно-логарифм ических координатах. ф,%

Рис. 1. Частотные характеристики РВП-30 по методам: 1 - Кутателадзе; 2 -Дацковского; 3-Мигая и сотр.; 4-Хаузена; 5 - Лондона.

10 20 п, об/мин

Из рис. 1 следует, что расхождения значений коэффициента нестационарности по разным моделям составляют 20 % на ном инальной частоте вращения ротора (и = 15 об/м ин). С уменьшением частоты расхождение растет и достигает 51 % на частоте я = 5 об/№ ин.

Анализ рассмотренных теорий регенератора показал, что теория регенератора с пластинчатой насадкой нуждается в дальнейшем уточнении и совершенствовании путем решения задач переноса энергии в более строгой постановке. Известные методы расчета регенератора не учитывают такие факторы, как двумерность температурных полей в насадке, возможность изменения температуры теплоносителей на входе в ту или иную секцию во времени, теплообмен торцов насадки, наличие холостых периодов в цикле, разбиение насадки на отдельные секции. Поэтому результаты расчетов носят оценочный характер. Снятие указанных допущений и ограничений позволит повысить точность теории регенератора, сделает

ее более адекватной реальным аппаратам, что, в свою очередь, позволит не только точнее рассчитывать тепловые параметры регенератора, но также оптимизировать режимные параметры всей энергетической системы, в составе которой используется регенератор.

Третья глава посвящена постановке задачи теплового расчета регенератора и выбору метода ее решения.

Разработка теории того или иного объекта, базирующейся на научных положениях, по сути является математическим моделированием этого объекта. Реализация модели, т.е. получение количественного результата, может осуществляться аналитический или численным методами. Аналитические решения удобны для построения характеристик и оптимизации исследуемого объекта. Применение интегральных преобразований Фурье-Ханкеля, Лапласа, методов статистической обработки массивов позволяют успешно решать задачи математической физики и строить сложные математические модели, которые учитывают тонкие детали и механизмы протекающих процессов. Поэтому в работе сделан выбор аналитического описания (моделирования)тепловых процессов в регенераторе.

Физическая модель односекционного регенератора с продольно обдуваемой насадкой представляет собой пакет параллельных тел (пластин, цилиндров) длиной /, шириной В (в случае пластин) и толщиной (диаметром) обдуваемых холодным и горячим теплоносителями. Тела удалены друг от друга на расстояние И В течение холодного периода пакет обдувается холодным теплоносителем расходом Сга, в течение горячего периода - горячим теплоносителем расходом Сп. Длительность холодного периода составляет Т№ горячего - Тг Во время одного периода одновременно протекают два физических процесса: теплообмен поверхности насадки с тем или иным теплоносителем и перенос энергии теплопроводностью в насадке. У этих процессов есть общая граница - поверхность тела и поэтому развитие процесса в одной субстанции (например, теплоносителе) оказывает влияние на процессы в другой (в насадке) и наоборот.

Математическая задача теплообмена насадки и теплоносителя в отдельном периоде является сопряженной и состоит из краевой задачи нестационарной теплопроводности насадки при циклических граничных условиях третьего рода и задачи конвективного переноса энергии теплоносителем.

Переход от одного периода к другому (переключение периодов)может происходить или мгновенно или быть растянутым во времени. В первом случае цикл теплопередачи будет состоять ю двух периодов - нагревания и охлаждения. Во втором случае помимо периодов нагревания и охлаждения (рабочих периодов) в цикле будут еще и холостые периоды, когда теплообменом между насадкой и теплоносителем можно пренебречь.

В каждом периоде ив каждой субстанции тепловые процессы (температурные поля) развиваются во времени от некоторого начального состояния. Из-за цикличности начальные тепловые состояния насадки не могут быть произвольными, поскольку они обусловлены тепловым взаимодействием с теплоносителем в предыдущих периодах. На эту особенность тепловых процессов в насадке регенератора впервые обратили внимание независимо друг от друга В. Нуссельт и X. Хау-зен. X. Хаузен дал ей название условия переключения.

Температурные поля в насадке и потоках теплоносителей в общем случае трехмерны, но в регенераторах температура практически не изменяется по ширине б и поэтому задачи переноса энергии в насадке и теплоносителях без большой погрешности можно рассматривать в двумерной постановке.

Краевая задача нестационарной теплопроводности насадки в виде двумерного тела (призмы, цилиндра конечной длины) рассматривается в системе координат х,у, жестко связанной с телом. Начало координат располагается со стороны входа холодного те плоносителя.

Краевая задача состоит из дифференциального уравнения

д/^(х,у,х) _ Э

дх

условия переключения: и граничных условий:

дх

| д\Ах,у, т)|

¡У

1

дх

= о;

"- дх-= ^ 41 ^

.(х,0,т) г . - ]

— -= ату=0у (х,0, т)- /г,у (0, т)];

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

к =^ ^ {х л т)_ (л т)| (9)

Здесь у = 0 - Для призмы и у = 1 - для цилиндра; * - температура на-

садки в точке с координатами дг(-у в момент времени т от начала у-г о периода (/' = О, ...,ЛГП; А'п - количество периодов в цикле), К; 0 < х <5ж/2; о <у<1\ ^-длительность у-г о периода, с; /г, (у,т) - средняя по высоте И канала температура теплоносителя в сечении у\ а%у 0 иа1у/ - коэффициенты теплоотдачи боковой поверхности, переднего и заднего относительно входа холодного теплоносителя торцов насадки, соответственно, Вт/(мЧС); а - коэффициент температуропровод-ноститела,м2/с;, коэффициент теплопроводности тела, Вт/(м К).

Задача конвективного переноса энергии теплоносителем рассматривается в системе координат х, г, в которой ось г направлена по потоку от входа теплоносителя в текущем периоде и г = уй±у- Здесь знак «+» и у0 ~ 0 отвечают прямоточной схеме течения теплоносителей и холодному периоду при противоточной схеме;знак«-» иу0-1 -горячему периоду противоточной схемы.

Задача состоит из дифференциального уравнения энергии для движущейся среды без внутренних источников тепла (индекс периода у для краткости опущен):

Р(С{

д1({х,:,х) д(({х,г, т) д(((х,г,х)

— + »>{■ д —^--- + и^.

дх

дх

дг

д21г(х,г,т)+д2/г(х,2,т)

дх'

начального условия: 1((х,г,0) = у(л:, г),

(Ю)

(П)

граничных условий: т) = р; (12)

дх

= (13)

ох

= <16>

Здесь - температура теплоносителя в текущем периоде в точке с коор-

динатам их, г в момент временит от начала периода, К; 0 < дт <й/2; 0 < г </; и^и - проекции вектора скорости теплоносителя на оси координат лиг, соответственно, м/с; Хе - коэффициент теплопроводности теплоносителя, Вт/(м К); р( -плотность теплоносителя, кг^л удельная изобарная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг К); а Т2 0 иат,( -коэффициенты теплоотдачи переднего и заднего по ходу теплоносителя торцов насадки, Вт/(м 2К); Г - площадь ториа, м2; /№ (г = 0, т) и (г = I, т) - средние по толщине торца температуры насадки на входе и выходе

теплоносителя, соответственно, К; и /{(о,т) - средние по высоте канала температуры теплоносителя непосредственно перед и за передним торцом, соответственно, К; Ь(1,х) и /¡-(т) -тоже перед и за задним торцом, соответственно, К.

Сопряженный характер задачи (4)—(16) проявляется в том, что граничные условия (7)—(9) краевой задачи теплопроводности насадки зависят от температуры теплоносителей, являющейся решением задачи конвективного переноса энергии. В свою очередь, граничные условия (13)—(15) последней задачи зависят от температуры насадки, получаемой ю решения краевой задачи (4)-(9).

Наличие решений отдельных задач, входящих в состав сопряженной задачи, не гарантирует получения решения всей задачи. При непосредственной подстановке общего решения одной задачи, например, (4)-(9) в другую, то есть (10)-(16), а решения последней - в первую, возможны два варианта. В одном случае система (4)—(16) преобразуется в ингегро-дифференциальное уравнение, решение которого весьма проблематично. В друг см случае, когда интегрирование каждой задачи осуществляется сразу после подстановки в нее решения другой задачи (метод В.Н. Тимофеева и сотр.), в получаемом новом решении появляются дополнительные константы интегрирования, зависящие от продольной координаты и времени, и сопряженная задача становится не замкнутой. Поэтому требуется вводить дополнительное соотношение, которое замыкает сопряженную задачу. Простота идеи и возможность получения решения в виде явных функций для температур теплоносителей и насадки предопределили выбор в пользу этого варианта решения сопряженной задачи. Недостатком данного варианта является чувствительность устойчивости, сходимости и точности решения к виду замыкающего уравнения. Устранение этого недостатка, если не полное, то хотя бы частичное, возможно путем подбора наиболее удачного варианта замыкающего уравнения.

Глава 4 посвящена аналитическому решению краевой задачи теплопроводности тела при циклических граничных условиях третьего рода с улучшением сходимости рядов Фурье-Ханкеля при заданной температуре теплоносителя. Мето-

дика определения начальных температурных полей в каждом периоде 2-х и 4-х периодных циклов отработана на одномерных телах (пластина, цилиндр и шар), телах с покрытием (двухслойных одномерных телах) и двумерных телах (призма и цилиндр конечной длины) при заданных однородных и неоднородных циклических граничных условиях третьего рода. Известный метод ЭМ. Карташова по улучшению сходимости рядов Фурье-Ханкеля для одномерных задач доработан для двумерных задач с циклическими граничными условиями третьего рода. В диссертации даны решения для каждого из перечисленных тел, рассмотрены примеры решений при конкретных краевых условиях.

Решение краевых задач теплопроводности осуществлено при общепринятых допущениях и с учетом теплоотдачи торцовых поверхностей двумерных тел. Полученное в работе решение краевой задачи теплопроводности применительно к твердому телу в виде призмы и цилиндра конечной длины при циклических граничных условиях третьего рода имеет вид рядов Фурье-Ханкеля: ч - Кх(ЧпГХ) - Ку(у У)

я,=1 j m,= I йу,т} (17)

+ ехр|- (^ + y2m¡ /[}) Fo]eL/(uHj ,ymj ,0)j. Здесь 0 = [/ - /0(0)У[/0 - ?f/(0)] - относительная избыточная температура; tQ = [íf 0(0) + íf ,(0)]/2; lfj{0) - начальная температура среды ву'-м (/ = 0, 1,... ) периоде, К;, JT = Ъс'/ь^ y =у/1; L Fo = 4 а„х/5/ - число Фурье; B¡wy = 0,5/(2

Bi4/ =а,г<и6/(2 =а,>М/5/(2

4>,(Fo)=exp[-(^ +yljL2) Fo] ¡ÍVfj (л)ехр|(ц^ + yj, /z.2 > ^

o

i

+ [bío,7 9f /(0,Fo)+BiLj К },(ym. 1)9f,y0,)/¿;

Ícos(m X) при v = 0, B¡

"^'{j^X) при v = 1; ^(Ч^схцт-^йхцп;

1 1 I

k~(ixnj)=¡XvKx(ü„iX)dX-, S^„t = \xwKl^njx)dx\ S>,m¡ = ¡K2y(ymir)dY\ 0 0 0 цп и ym - корни характеристических уравнений:

ÍB¡Wi/«n,tgt,) при v = 0, fBi0j в'ь.Л í 2 в'о./ В'ь.Л

[Biw./70(ny) = H/J1(Hy) при v = 1;y/(~¿_ + ~¿ J"iY/ ~L TJtg(Y/)' 9j (ци fym 0) - изображение начальной температуры.

Как уже говорилось, начальное температурное поле в твердом теле при циклических граничных условиях не может задаваться произвольно, так как оно само зависит от развития тепловых процессов в предыдущие периоды цикла. Поэтому

08)

необходимо было получить соотношение для 9и д^ 0) в виде зависимости

от определяющих параметров циклического теплового взаимодействия тела с разными тегшонос игелям и.

Вывод соотношения для 0! 5ут 0) прогаводился путем подстановки

решения (17) в условие переключения (5) с использованием свойства ортогональности ядер преобразования КхиК .В результате было получено:

/ыо

| ехр[- + у2 /12 К, к-. - - '

I ", к=\ »¿=1 АЯ(.=1

+ ехр[- (ц^ +yгmJj 1г )?оТ„ ) при р > у;

1Х„ ¿С^ЛК.,)* ¿С,.,

mp^mJ

® -знак умножения; Ро^ - предельное дляу'-го периода число Фурье; а ¡^.»^/^"р При

х,р при

0 ПРИ

ПрИ ^ =

1 I

о о

Полученное решение (17) проверено на соответствие законам термодинамики при экспоненциальном законе изменения температур теплоносителей:

еГ/(Г,Ро)=0о,/ +Ь, ехр(-р/о)

1 +

Уо,±У

ехр

уо,,±У

т

где а, А, р/( )\Х1 ~ задаваемые постоянные для у'-го периода; знак «+» перед У относится к периоду охлаждения тела, а знак «-» - к периоду нагревания при про-тивоточной схеме течения теплоносителей.

Решение (17) при изменении температур сред во времени и по длине тела, обладает неравномерной сходимостью на поверхностях тела. Неравномерность сходимости не сказывается на осредненной по объему тела температуре. Поэтому

полученное решение целесообразно использовать для расчета осредненных по толщине и длине тела тем ператур:

оо 'кЛц„ ) =о К Лу„ ),

лу=I лх,пj mj =1 "'y,mj

+ ехр[~ kl + Y«,/¿2 (ЦЯ/ 'У/и7><»)•

о

При решении сопряженной задачи необходимо знание именно температуры поверхностей тела, поэтому улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля приобретает важное теоретическое и практическое значения. Методы улучшения сходимости Г.А. Гринберга, а AM. Айзена с сотр. и ЭМ. Карташова, хорошо зарекомендовали себя в одномерных задачах. Суть метода ЭМ. Карташова заключается в том, что к полученному выражению (17) прибавляется решение квазистационарной задачи - аналога исходной краевой задачи (4)-(9) - в замкнутом виде Q* (X, K,Fo) и вычитается решение в виде рядов Фурье-Ханкеля Q(XKFo).

В случае двумерной задачи теплопроводности метод потребовал доработки, состоящей в уточнении выражения для Q* (X, 7,Fo). Решение в виде рядов:

n i~l x^j mj=\ Мл, + fnij

Решение в замкнутой форме пометоду разделения переменных Q*=X(A0 Y(T):

где ,1 - Bi0ef(0,FoXl + L Bi,) + Bi,ef(l,Fo). 5_ ¿Bi0Bii[ef(l,Fo)-ef(Q,Fo)] Biß+Bi, + ¿Bi0Bi| ' Bi0+ Bi,+£Bi0Bi,

Из полученного решения следует, что величина п* не зависит от Л"и формально может быть равна одному из трех выражений:

П*(К, Fo)= x/6f (K,FoX-4 + В У), (21 л)

n'{Y,Fo) = A+BY, (21.6)

fi*(y,Fo)=ef(y,Fo)- (21.в)

Решение исходной задачи (4)-(9)с улучшенной сходимостью рядов принимает вид:

9WJ(*,K,Fo)=0 (K,Fo)+ S—----I - +

nj=l х,п j mj =1 .V.my (22)

+ exp[-^/ + y'y/z.2)Fo]ew(n„; ,ym/,0>- + y IJl?)).

Расчеты по соотношениям (22) и (18) выявили неудовлетворительное выполнение условия переключения (5). Причиной тому является неучет членами ряда (18) влияния уточненного решения на предисторию развития температурных полей в двумерном теле.

Повторный вывод выражения для Э^Дд^у^О) с использованием решения (22) дал уточненное выражение для fN { к:

ир+ I ¿Сь/.-ЛД/м^т,/* |> +

"р 1=1 «>р-!='

+ ехр{-(ц^ + угт/ /¡})Рот,/М]^_,} при J + \<p<Nп,

Пр !

® ехр[~ (< + Уту /¿2) (ц„(1]. уШ;> , ,0) при р = ] +1;

и2 +у2 ¡1? Я 1-Р/ и2 +у2 ¡¡}

о о

Осредненная по объему тела температура для решения с улучшенной сходимостью в итоге принимает вид:

ё..дг„). ^.гомч £5^2 £ к

0 п]=Х I :зу,т] К2-*)

+ ехр[- Ц + у2; /¿2) Ро]ви, <й„, ,Г»; .О - »V,, Ы/(ц2; + Г», / )}

Выбор из (21) выражений для П*(Х,Ро) производился исходя из двух условий: 1) равенства средних температур, определяемых по формулам (20) и (23); 2) выполнения условия переключения (5). Для этого была рассмотрена модельная задача о температурных полях в призме при экспоненциальном законе изменения температуры теплоносителей (19) и следующих значениях постоянных: N п = 2; 0 = 0;9Ц1 = 2; р0 = р, -0,05;= = 0,3;! = а0 = а, = 16; В^В^, =0,75;В1цо = в1в.=вЧо =В1|] = 0,2;_Ро/0=Ро/| = 0,5.

Результаты расчетов 0№Дро)> полученные по соотношению (23) с использованием функции (21.в\ практически совпали с 0№у(ро)- рассчитанными пофор-муле (20). Кроме того, функция (21.в) точнее выполняет условие переключения (5), чем функции (21.а) и (21.6). Поэтому был сделан вывод, что наиболее точным выражением для П*(КРо) является (21.в).

Показанные на рис. 2 и 3 пространственные и временные распределения температур свидетельствуют: 1) решение (22) обеспечивает монотонное распределение температуры вблизи границ призмы (см. рис. 2), чего нельзя сказать о решении (17), несмотря на то, что в (17) было использовано вдвое больше членов рядов Фурье, чем в (22); 2) решения по соотношениям (22) и (21.в) соблюдают условия переключения (5) (см.рис. 3).

О 04 1

Рис. 2. Распределение тем пературы призмы • в поперечном направлении: I - на переднем торце (У = 0); 2 - в средней плоскости (У =0,5); 3 - на заднем торце (К = 1 У, б - в продольном направлении: 1 - на оси (Х= 0); 2 - на глубине Х= 0,5;

3 - на поверхности (X = 1); сплошные линии - по уравнению (22); пунктирные - по уравнению (17).

Рис. 3. Изменения во времени (по стрелкам) за цикл температуры точек поверхности:

1 - переднего торца; 2 - середины призмы; 3 -заднеготорца.

В главе 5 решается задача конвективного переноса энергии теплоносителем при неоднородной и нестационарной температуре стенки; рассматриваются варианты уравнений для замыкания сопряженной задачи циклического теплообмена двумерного твердого тела с разными теплоносителями; выводятся решения сопряженной задачи для каждого варианта замыкающего уравнения и производится выбор лучшего из них.

В безразмерных переменных г//, Ро уравнения (10), (12), (13) при общепринятых допущениях преобразуются к дифференциальному уравнению первой степени:

.1, ^ —> + + лЛег(2,р0)-е.М,р0)]=о,

и/(сгсрг); к ~ 1 Для плоской стенки и

(24) = 1/2

<зро дг где Л,=4в„//(«^); Л2= ка^ для цилиндрической стенки.

Дифференциальное уравнение (24) дополняется начальным и граничным условиями и выражением для

Начальное условие: 9Г (ДО) =/(7).

Граничное условие определяет температуру теплоносителя на входе в канал:

9г(0,Ро)н^(0,т)-/г(0))/[/0 -/г(0)|= /^(Ро).

Рассмотрено четыре варианта замыкающих уравнений и функции Р^о). В первых двух вариантах целевой функцией замыкающего уравнения является температура поверхности насадки, в двух последних - температура теплоносителей.

Вариант № 1: ew(l,r,Fo)=[¿0 +¿>, exp(pFo )]±акУк,

t=o

Fbx. (f°) ~8o+ S\ ехр(<в Fo)-

Вариант № 2: 9w(l,K,Fo)= ¿k +bk exp(pAFo)+C(tFo]K* ,

A=0

F,X (po) = £o exp(o> Fo)+ g2Fo •

Вариант № 3: 0f (z,Fo)-= + gxJt exp(w*Fo) + g2,*Fo]-Z* ,

*=o

^bx(Fo) = So.o + £i,o exp(co0 Fo)+g20Fo •

Вариант № 4: 0^Z,Fo)= £z*f>(>iFo', FBX(Fo) = ¿g,,0Fo'.

*=0 t=0 /=0 Здесь ak, bece $¿ mK,gtk- коэффициенты; n¡ - число членов ряда по степеням

Fo; п2- число членов ряда по степеням Z.

В диссертации даны решения сопряженной задачи для каждого из вариантов замыкающего уравнения и граничного условия.

В главе б описана математическая модель многосекционного регенератора, построенная на основе аналитических решений сопряженной задачи циклического теплообмена двумерного тела с продольно обтекающими его несколькими (от 2-х до 4-х) теплоносителям и и апробация модели.

Модель включает в себя всю совокупность математических выражений, необходимых для расчета температурных полей в насадке и потоках теплоносителей, а также потерь давления теплоносителями. Программа для ЭВМ, реализующая модель, состоит из нескольких блоков:

- блок исходных данных по конструкции регенератора, геометрии насадки и режимным параметрам;

- блок расчета теплофиз ических свойств насадки;

- блок расчета теплофиз ических свойств теплоносителей;

- блок расчета тепло- гидродинам ических характеристик секций регенератора;

- блок расчета тем пературных полей в насадке;

- блок расчета тем пературных полей в теплоносителях;

- блок вывода расчетных величин.

Коэффициенты теплоотдачи торцов пластин а^0 и at Lрассчитывались по критериальным уравнениям для осредненной по поверхности теплоотдачи лобовой и кормовой частей цилиндра при поперечном его обтекании и условии const:

Nu 0 = 0,4ReJjPr°¿31; NuL = 0,068Re°fPrf°L4 •

Здесь Nu0=aТ(^Д'Г и NuL=& ^/A.",; X f и J\."f - коэффициенты теплопроводности теплоносителя перед передним и за задним торцам и, Вт/<м К).

Апробация математической модели производилась путем сопоставления результатов расчетов нескольких регенераторов с литературными и опытными данными. Объектами расчетов являлись: односекционный РВП-30 для ГТУ-4000, 3-х секционный РВП-90 для парогенератора ПП-950-250 и лабораторный 5-ти секционный регенератор, описанный в главе 7. Эти регенераторы имеют разное количе-

ство секций, разную геометрию насадок, разное количество и относительную длительность периодов в цикле, разные расхода теплоносителей, что позволило проверить разработанную теорию в разных условиях.

В качестве критериев качества модели с разными вариантами замыкающих уравнений использованы: первый (невязки теплового баланса) и второй законы термодинамики; выполнение условия переключения; опытные данные по температуре теплоносителей на выходе ю лабораторного регенератора. Расчеты показали, что построенная математическая модель со всеми вариантами замыкающих уравнений правильно отражает влияние конструктивных и режимных параметров регенератора на протекающие в нем тепловые процессы, благодаря чему выявлены такие ранее не известные особенности тепловых процессов в регенераторе, как:

1. При 4-х периодном цикле, включающем кроме рабочих периодов также и 2 холостых периода, петля гистерезиса преобразуется в «восьмерку» (ср. рис. 4.а и 4.6). Причиной образования «8» при 4-х периодном цикле является продольная теплопроводность насадки, благодаря которой происходит охлаждение более нагретого конца насадки и нагревание более холодного конца во время холостых периодов.

Рис. 4. Циклические изменения температуры насадки РВП-30 при п = 15 м ин-' 1 - холодного конца; 2 - середины; 3 - горячего конца; а - в 2-х периодном цикле; б - в 4-х периодном цикле

2. При относительной площади торцов 0,06 % в регенераторе РВП-30 учет их теплоотдачи дает прирост тепловой нагрузки на номинальной частоте 0,46 % и дополнительные изменения температур концов насадки на несколько градусов. Таким образом, степень влияния теплоотдачи торцов на тепловые процессы в регенераторе почти на порядок превосходит величину их относительной площади.

3. Показано, что увеличение количества секций в регенераторе путем разрезания насадки по длине на две части, а также сокращение длительности холостых периодов цикла повышает коэффициент нестационарности и термический КПД регенератора. Расчеты по известным методам дают противоречивые результаты: по методу Кутателадзе коэффициент нестационарности не зависит от длины секции; по методам Дацковского, Мигая и сотр., Хаузена и Лондона сокращение длины секции приводит к понижению коэффициента нестационарности.

4. Расчетами 3-х секционного регенератора РВП-90 и лабораторного 5-ти секционного регенератора с помощью разработанной теории установлено, что в секциях, коэффициент теплоотдачи в которых много меньше, чем в смежных секциях, коэффициент нестационарности может превышать 100 %.

Сопоставительный анализ достоинств и недостатков модели регенератора с рассмотренными вариантами замыкающих уравнений показал преимущества варианта 4 перед остальными по устойчивости, сходимости и точности решений (минимальные невязки теплового баланса, минимальные расхождения с опытны-мизначениямитемпературтеплоносителей на выходе из лабораторного регенератора). Значения я, и я. варьировались от 3 до 5. Недостатком варианта 4 является относительно большие затраты машинного времени. Длительность расчета зависит от количества членов рядов Фурье К^ и К^ от порядка полиномов я и и., от количества интервалов по длине секции АТу и длительности периода Км Отладочные расчеты позволили сделать выбор значений, при которых приемлемая точность достигается при сравнительно небольших затратах машинного времени: 1; А:г = 6...9;«( = 3, 4;я, = 3;ДГу = 10...15 иАГл =6...II.

Глава 7 посвящена применению разработанной теории и построенной на ее базе математической модели регенератора для исследования тегото-гидродинам ических характеристик поверхностей нагрева в виде пакета параллельных пластин. Описаны лабораторный стенд для исследований, методика измерений и обработки данных, результаты исследований пакетов гладких пластин и пластин со сферические и выцггам повками.

Особенности поверхностей нагрева и условий их работы в регенераторе (отсутствие непроницаемой стенки между теплоносителями, малые поперечные размеры листов насадки, нестационарные процессы тегшопереноса) являются причиной, по которой применение классических методов исследования теплоотдачи (калориметрического, градиентного и др.) становится невозможным. Поэтом у для исследования теплогидродинам ических характеристик поверхностей в виде пакета параллельно установленных тел целесообразно использовать непосредственно регенератор. В первые эта идея зародилась и была воплощена в 1930-е г.г. в работах Фернаса, Глазера, Сандерса и Форда. Позднее метод использовали З.Ф. Чуха нов и Е.А. Шапатина, Б.Н. Ветров и ОМ. Тодес, НМ. Караваев и В.П.Майков, В.И. Толубинский и ВМ. Легкий, ДА. Наринекий, И.И. Назаренко и сотр. Первые работы этого направления базировались на одномерной теории А. Анцелиуса и Т. Шумана, разработанной для гранулированной насадки. Толубинский и Легкий, а затем и Наринекий применили ее к регенератору с насадкой в виде пакета параллельно установленных металлических пластин. Помимо допущений, принятых Анцелиусом и Шуманом, было принято еще два дополнительных. Одно из них произвольно задавало изменение температуры входной кромки насадки в виде экспоненциальной функции, а другое - предписывало определенное значение температурного напора между теплоносителем и насадкой. Таким образом, теория Толубинского и Легкого оказалась грубее исходной. t

Экспериментальные исследования проводились в несколько этапов. На первом этапе исследовалась гидродинамическая характеристика пакета параллельных пластин, на втором этапе - проводились исследования теплоотдачи.

Гидродинамическая характеристика исследовалась при отключенных переключателях потоков воздуха и герметизированных патрубках, по которым не проходил воздух, то есть характеристика соответствовала стационарному режиму течения. Полученная гидродинамическая характеристика использовалась в последующих опытах по исследованию теплоотдачи при работающих переключателях

потоков для определения расходов теплоносителей по перепадам давления на рабочем участке. Такая методика оценки позволяла оценивать только те расходы теплоносителей, которые проходили через рабочий участок.

Использование гидродинамической характеристики каналов, полученной при стационарном течении, для оценки расхода через эти каналы при нестационарном течении основывается на опытных (Н.С. Лелев, В .К. Кошкин, Г.А. Дрейцер и др.) и теоретических (ВВ. Струминский) данных, согласно которым нестационарность влияет на гидродинамику пограничного слоя только в короткий начальный промежуток времени

Гидродинамическая характеристика определялась в виде уравнения, пригодного для коротких каналов

2Ар (I Аг Аг /нг

С=Р^Г/ ='°Т+н1 ; = р ~ Яе 2^ <25)

Здесь кди Аг - искомые постоянные.

Исследованные пакеты различались по толщине, массе, материалу пластин (сталь 12Х18Н10Т и АМц) и по эквивалентному гидравлическому диаметру каналов, который составлял 3,298 мм - в случае пластин толщиной 0,28 мм и 2,938 мм - в случае пластин толщиной 0,5 мм.

Опыты по определению гидродинамической характеристики пакетов из пластин проводились на воздухе при Яе = 400...3000. В результате было найдено: к0 = 0,805 и А = 63,4 - для пластин толщиной 0,28 мм и к0 = 0,887 и Аг = 80 - для пластин толщиной 0,5 мм. Средние квадратичные отклонения опытных точек от уравнения (25) составили соответственно 20 и 11 Па.

Методика исследования теплоотдачи пластинчатой насадки с помощью лабораторного регенератора переключающегося типа заключалась в том, что коэффициенты Аг и п критериального уравнения

подбирались так, чтобы расчетная тепловая нагрузка £1^ рассчитанная с помощью модели регенератора, была равна опытной тепловой нагрузке регенератора (?оп. Подбор коэффициентов осуществлялся симплексным методом. Рассчитанные таким образом числа подобия ТМи^, Яе, Ргг Ргии Огзатем подвергались статистической обработке, которая позволяла определить средние значения А и я. В уравнении (26)С/ иСа~ поправки на длину канала и влияние свободной конвекции.

Результаты обработки двух серий опытов с пакетами из гладких пластин свидетельствует о заметном влиянии длительности периода на теплоотдачу насадки в условиях регенератора. Учет влияния длительности периода осуществлялся с помощью чисел подобия: Но =и'(Т/е/з, Яе и Рот. Статистическая обработка точек, показанных на рис. 5, зависимостью от параметра ф, который назван функцией цикличности, позволила получить критериальное уравнение теплоотдачи пакетов параллельных гладких пластин в условиях регенератора:

Среднее квадратичное отклонение точек от зависимости (27) составило 19 % при коэффициенте корреляции 95,6 %. Уравнения (26) и (27) могут быть исполь-

Мис, = АТ Кс" (?т-с1э /1)1'3 С/С а

(26)

(27)

зованы для расчета теплоотдачи в регенераторах при значениях чисел подобия: Яе = 450...2800;Сг<3,2 104; Но = (1 ...20)104; Рот = 1,56 Ю3...3,68 104 и Рг * 0,7. Ки ,

Рис. 5. Обобщение данных о теплоотдаче пакета гладких пластин 7" = 8с-0; Мс-О; 24с-Д;

34с-0; 44 с-v; 54 с - "4", 64с-х;

= 3,324 мм - светлые значки; (I =2,938 мм-темныезначки;

э

_- уравнение (27).

1 2 4 8 ""ф

Анализ многочисленных работ по исследованиям теплогидродинамических характеристик поверхностей с дискретной шероховатостью (в виде непрерывных выступов или впадин; штырьков квадратного, треугольного, ромбического, круглого и эллиптического поперечного сечений; вытянутых лунок с поворотом их продольной оси относительно потока теплоносителя; сферических лунок) показал, что наибольшего внимания из теплоэнергетических и технологических соображений заслуживает шероховатость в виде сферических лунок или выступов. Обзор работ также позволил выявить, что исследований теплогидродинам ических характеристик пакетов пластин с вы штамповкам и, то есть и с лунками и с выступами одновременно, не проводилось.

В главе приведены результаты исследований пакетов параллельных пластин с дискретной шероховатостью в виде сферических вы штамповок диаметром <1, глубиной (высотой) Л, расположенных на поверхности с шагами в продольном направлении = 12мм ив поперечном -/2 = 6мм (см.рис.6.аи6.6). а) б) 2 в) 2

Рис. 6. Геометрия пластин со сферическими выштамповками а) поперечное сечение выштамповки; б) вид пластины в плане;

в) вид на кассету с пластинам и с торца; 1-пластина; 2-сферическийэлемент; 3 - пуансон;4- кассета.

Исследуемые пакеты в виде 5 кассет набирались из пластин толщиной §ж= 0,5 мм. Материалом служил алюминиевый сплав АМц. Пластины длиной / = 0,1 м устанавливались в кассетах так, чтобы в одних каналах были только лунки, а в смежшх каналах - только выступы (см. рис. б.в). Геометрические параметры исследованных вариантов пакетов пластин с точечной шероховатостью в виде сферических лунок-выступов даны в табл. 1.

Таблица 1. Геометрические размеры сферических выштамповок.

Параметры Размерность Варианты шероховатости

1 2 3 4 5 6 7

О мм 6,36 3,16 2,5 2 3,95 5,54 6,3б

А мм 1 1 1 1 0,69 0,44 0,3«

с1 мм 4,63 2,94 2,45 2 3 3 3,015

Л73~ - 0,216 0,34 0,41 0,5 0,21" 0,127

а э мм 2,343 2,609 2,671 2,721 2,650 2,677 2,679

В результате обработки опытных данных по гидродинамике и теплоотдаче были определены коэффициенты уравнений гидродинамики (25) и теплоотдачи (26), (27) (см. табл. 2 и 3). Среднее квадратичное отклонение точек для отдельных вариантов шероховатости от уравнения (25) не превысило 2 %; то же от уравнений (26), (27)- 17...22 % (в зависимости от варианта шероховатости).

Таблица 2. Параметры гидродинамики пакетов параллельных пластин

Параметры Варианты шероховатости

0 1 2 3 4 5 6 7

А Г 80 62,48 53,84 57,23 44,25 59,49 70,83 56,61

К 0,887 3,083 2,687 1,849 1,956 1,445 0,881 1,146

Таблица 3. Коэффициенты критериального уравнения теплоотдачи

Параметры Варианты шероховатости

0 1 2 3 4 5 6 7

А т 0,585 0,002 0,0039 0,0151 0,0277 0,0048 0,221 0,251

п 0,639 1,186 1,055 0,873 0,772 0,997 0,468 0,446

Анализ результатов исследований теплоотдачи пакетов пластин со сферическими вышгамповками показал, что: 1) полученные нами данные1 удовлетворительно согласуются с данными работы Парфенова и Белокрылова; 2) расслоения точек по длительности периодов в координатах Ыи/Ыист =Лф) не наблюдается -это свидетельствует о том, что коэффициент ф качественно и количественно правильно учитывает влияние нестационарности на теплоотдачу поверхностей с дискретной шероховатостью; 3) наиболее эффективным из исследованных в диапазоне Яе > 700 следует признать вариант 1 (к/с! = 0,216;Н/с1 = 0,32), что подтверждается исследованиями Ю.Ф. Гортышова и сотр., МЛ. Беленького и сотр., согласно которым наиболее высокая энергетическая эффективность поверхностей с лунка-^ ми обеспечивается при И,с/ 0,2; Н/с1 = 0,33.

В главе произведена оценка относительной погрешности единичного значения числа Нуссельта описанным методом. Она составила 15 %.

В главе 8 показаны примеры использования разработанной теории и математической модели многосекционного регенератора в тепловых расчетах энергети-

1 В исследованиях принимали участие КМ. Волченко и А.Ш. Низамова.

ческих систем с регенераторами. К таким системам относятся энергетические парогенераторы, воздушные холодильные машины, газотурбинные двигатели с регенерацией тепла, отопигельно-венгиляционные системы.

Технико-экономические показатели энергетической системы с регенератором существенно зависят от характеристики регенератора, как и характеристики регенератора зависят от показателей системы. Поэтому совместный расчет системы с регенератором производился методом последовательных приближений.

На тепловых электрических станциях (ТЭС) широкое распространение получили парогенераторы ТГМ-84 Б, работающие на природном газе. В хвостовой части этих парогенераторов попарно установлены регенераторы РВП-54 со стальной насадкой из профилированных листов. Были произведены расчеты 3-х вариантов насадки: 1) штатная; 2) рассмотренная в гл. 7 шероховатость №1 и 3) поверхность с характеристиками, полученными Парфеновым и Белокрыловым. Расчеты показали, что лучшие показатели имеет вариант 2 - по сравнению со штатной насадкой он позволяет сократить массу насадки более чем на 20 % (около 9 тонн) и потери давления дымовых газов и воздуха, примерно, на 5 %. Экономический эффект от замек.1 штатной насадки на вариант № 2 при тарифах на природный газ, электроэнергию и сталь ст. 10, действующих в феврале 2004 г., составит около 697 тыс. руб/год на 1 парогенератор. Сокращение массы насадки позволяет решить одну из проблем РПВ-54 - снижение нагрузки на упорный подшипник, работающий в тяжелых условиях.

При работе парогенератора на серосодержащем топливе в дымовых газах содержатся пары серной кислоты, конденсация которой на холодных поверхностях насадки является причиной сернокислотной коррозии, приводящей к преждевременному выходу регенератора из строя. Для предупреждения коррозии воздух перед регенератором подогревают в калорифере паром, отбираемым от турбины, до !'" = 70...76 <€. В диссертации дается методика опт им изации тем пературы воздуха перед регенератором /вю. Расчеты регенератора РВП-90 с парогенератором ПП-950-250, работающим на донецком угле марки «Г», при относительной влажности у атмосферного воздуха от 0 до 100 % показали, что при Гв° = 20 С и /?атм = 750 мм рт.ст. температура подогрева воздуха в калорифере должна увеличиваться с ростом у, примерно, на 2,4 К. Пренебрегая влиянием у на /ввх, можно принять: /в»х « 55 °С - из условия коррозионной стойкости 1 -й секции и <ввх » 25 С - из условия коррозионной стойкости 2-й секции насадки. Увеличение /ввх до 76 °С, рекомендуемое нормативным методом расчета котлоагрегатов, приводит к превышению минимальной температуры насадки 1-й секции над точкой росы паров серной кислоты / к = 102,47 <С почти на 24 К. Такое превышение является причиной дополнительных потерь мощности паровой турбины из-за излишнего отбора пара на 72 % и увеличения потерь тепла с уходящими газами Qт примерно, на 23 %.

Таким образом,совместный расчет парогенератора и регенератора по разработанной теории и математической модели позволяет решить такие проблемы, как сокращение массы насадки регенератора и снижение затрат энергии на подогрев воздуха при работе парогенератора на серосодержащем топливе.

Тепловой расчет выпускаемой Казанским компрессорным заводом воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 совместно с регенератором с учетом гидродина-

мических потерь в процессах цикла, потерь на необратимость в компрессоре и турбине, с учетом утечек теплого воздуха (присосов) в переключателях регенератора, показал, что альтернативой штатной 36-ти секционной насадки из алюминиевого листа толщиной 0,4 мм может служить 35-ти секционная насадка из оцинкованного стального листа толщиной 0,5 мм. При одинаковой холодопроиз-водигельности машины стоимость насадки в альтернативном варианте ниже, примерно, на 20,5 тыс. руб.

Рассчитанные с помощью модели регенератора и показанные на рис. 7 продольные профили температур позволяют установить, что для предотвращения осаждения инея на поверхностях насадки целесообразно первые 7 секций со стороны входа теплого воздуха или весь регенератор машины ТХМ-1-30 установить в вертикальное положение для сепарации атмосферной влаги.

Таким образом, решаются следующие проблемы ВХМ: 1) предотвращение осаждения инея на поверхностях насадки регенератора и преждевременные остановки машины; 2) сокращение габаритов регенератора и 3) замена цветного металла углеродистой сталью, что позволяет снизить стойкость насадки и ВХМ.

Рис. 7. Температуры в конце периодов (линии I и 2) в насадке альтернативного варианта.

1 - температура насадки; 2 - температура теплоносителей; 3 - тем пература насыщения паров атмосферной влаги; 4 - температура насыщения паров из холодильной камеры.

Методика теплового расчета ГТД с регенерацией тепла, приведенная в работе, учитывает все потери на необратимость в цикле и утечки сжатого воздуха в регенераторе. В качестве примера дан расчет двигателя эффективной мощностью V -100 кВт (ГТД-100), работающего на топливе Т-1, при полноте сгорания топлива г|к = 1 и допустим ой тем пературе газа перед турбиной Т = 1100 °С. Рассм отрено несколько вариантов необратимых потерь в процессах цикла (см.табл. 4).

Результаты расчетов удельного эффективного расхода топлива ge ГТД-100 показаны на рис. 8. Сравнение линий 1 -8, соответствующих вариантам, указанным в табл 4, с линией 9, соответствующей лучшему показателю дизельных двигателей = 215 г/(кВтч), показывает: 1 Оптимальное значение степени повышения давления в компрессоре л , которому отвечает минимум gc, для циклов с регенерацией тепла находится в диапазоне якопг = 3...5, что значительно отличается от рекомендаций справочной литературы по газотурбинным двигателям (я опг = 5..12).

2. Экономичность ГТД с регенерацией тепла не уступает лучшему показателю дизельных двигателей при < 11-для варианта 1; < 9-для варианта 2; лк < 8,5 - для варианта 3 и як и 4 - для варианта 4; остальные рассмотренные варианты при всех значениях як по экономичности уступают лучшему показателю дизельных двигателей. Рассчитанная с помощью разработанной теории регенератора макс шальная температура насадки 'чтах, показанная для варианта 3 на рис.9, по-

зволяет оценить нижнее значение я при котором /^тах достигает 800 С - максимально допустшую температуру для 1Х18Н9Т. Оценка ?чтак по формуле, аналогичной (3), дает для пк = 3...3,5 заниженные на 8...9К значения.

Таблица 4.Варианты потерь на необратимость процессов цикла ГТД-100.

Вариант Пм> Л«' Чт- ^"рвгт Цикл

% % о/о бар % бар %

1 <>5 ДО 85 0 0- 0 0 С регенераци-

2 0 , 0. 0 5 ей тепла

3 0,01 Ь 0,01 5

4 % 86 0 ■ 0 0 0

5 0 0 0 5

б 0,01 1 0,01 10

7 % № #5 0 0 0 0 Без регенера-

8 % 80 «2 0 0 0 0 ции тепла

Здесь г)м- механический КПД ГТД; ^и ^ адиабатные КПД компрессора и турбины; дс^, и До(>0- потери давления во входном фильтре, в камере сгорания и на выхлопе, соответственно; ДаРШ1 - относительные утечки сжатого воздуха в регенераторе.

£е, г/(кВт ч) 500

400

300

200

800 700 600 500

2 6 10 14 18 як Рис. 8. Удельный эффективный расход

топлива.

2 6 10 14 18 Як Рис. 9. Температура горячего торца насадки регенератора: 1 - в конце горячего периода; 2 - в конце холодного периода.

Теплофикационные тепловые сети характеризуются большим и потерями тепла в окружающую среду. Кроме того, велика вероятность аварий, связанных с размораживанием отдельных участков сетей. Эти недостатки отсутствуют в ото-пительно-векгиляционной системе (ОВС)с теплообменником-утилизатором тепла (регенератором) выбрасываемого в атмосферу загазованного потока воздуха. В диссертации дается схема и методика теплового расчета отопительно-венгиляционной системы с учетом потерь на необратимость. Произведен расчет такой системы тепловой мощностью 100 кВт (ОВС-ЮО) и оценен экономический эффект сгг замены пароводяных калориферов для нескольких вариантов удельной

стоимости регенератора, отношения обшей массы регенератора к массе насадки и температуры подогретого в камере сгорания воздуха. Результаты расчетов показывают, что в рассмотренных вариантах срок окупаемости ОВС колеблется от 1,5 до 2 отопительных сезонов.

Выводы

I. Сформулирована сопряженная задача циклического теплообмена твердого двумерного тела (призмы, цилиндра конечной длины) с попеременно омывающими его разными теплоносителями, моделирующая тепловые процессы в односек-ционном регенераторе. Сопряженная задача состоит из краевой задачи нестационарной теплопроводности тела при циклических граничных условиях третьего рода и задачи конвективного переноса энергии теплоносителями при переменной по длине тела и во времени температуре поверхности тела.

3. Предложен метод аналитического определения начального температурного поля в теле в каждом периоде, удовлетворяющего условию переключения.

4. Получены аналитические решения краевой задачи теплопроводности одномерного твердого тела (одно- и двухслойного) при циклических неоднородных граничных условиях третьего рода с улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля.

5. Метод Э.М. Карташова по улучшению сходимости рядов Фурье-Ханкеля доработан для двумерной задачи теплопроводности.

6. Решена двумерная задача теплопроводности при неоднородных граничных условиях третьего рода с учетом теплоотдачи торцов тела и улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля.

7. Решена задача конвективного переноса энергии теплоносителем при неоднородной и нестационарной температуре поверхности твердого тела.

8. Получены решения сопряженной задачи для 4-х вариантов замыкающих уравнений и граничных условий задачи конвективного переноса энергии.

9. Построена математическая модель многосекционного регенератора с учетом теплообмена торцов насадки.

10. Произведена апробация построенной модели многосекционного регенератора с разными вариантами замыкающих уравнений и произведен выбор оптимального варианта.

II. Обнаружено, что в цикле с холостыми периодами из-за продольной теплопроводности температура отдельных точек насадки изменяется во времени за цикл в виде «8».

12. Выявлено, что в мноюсекционном регенераторе с существенно различными коэффициентами теплоотдачи в смежных секциях коэффициент теплопередачи секций с меньшими значениями коэффициента теплоотдачи превышает коэффициент теплопередачи секций с большими значениями коэффициента теплоот-

I дачи и может превышать коэффициент теплопередачи «идеального» регенератора

(коэффициент нестационарности может превышать 100%).

13. Разработана методика исследования тепло-гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных тонких пластин с помощью регенератора и разработанной теории многосекционного регенератора.

14. Спроектирован, изготовлен, смонтирован и отлажен лабораторный стенд с регенератором переключающегося типа для исследования тепло- и гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных пластин.

15. Получена количественная оценка влияния длительности периодов на теплоотдачу в условиях регенератора в виде функции цикличности.

16. Разработаны методы теплового расчета энергетических систем (энергетического парогенератора, газотурбинного двигателя, воздушной холодильной машины, отопительно-вентиляционной системы), имеющих в своем составе регенератор, с использованием разработанной теории многосекционного регенератора.

Рекомендации

1. Решения краевой задачи теплопроводности одномерных тел, тел с покрытием, двумерных тел при заданных циклических граничных условиях третьего рода рекомендуются для оценки их теплового состояния при периодическом контакте с несколькими средами, имеющими разные температуры.

2. Рекомендовано вместо штатной насадки регенератора РВП-54 использовать листы со сферическими выштамповками размерами А/с/ = 0,216 и Н'с1 = 0,32, что позволит сократить массу на 20 % , снизить гидродинамические потери и получить экономический эффект около 697 тыс. руб/год на 1 парогенератор.

3. Рекомендована методика оптимизации температуры предварительного подогрева воздуха перед энергетическим парогенератором, работающего на серосодержащем топливе, в зависимости от влажности атмосферного воздуха.

4. Предложено заменить 36 секций общей длиной 1,44 м из алюминиевой насадки в регенераторе воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 на 35 секций общей длиной 1,4 м из оцинкованной листовой стали. Это позволит снизить стоимость насадки более чем на 20 тыс. руб без снижения холодопроизводительности и КПД машины.

5. Для увеличения продолжительности безостановочной работы ТХМ-1-30 рекомендовано первые 7 секцией регенератора со стороны входа теплого воздуха или блоки регенератора целиком установить вертикально с нижним расположением патрубков подачи теплого воздуха.

6. Для повышения экономичности ГТУ с регенерацией тепла до уровня лучших показателей дизельных двигателей при использовании в регенераторе насадки из листовой стали 1Х18Н9Т рекомендовано понизить степень повышения давления в компрессоре до лк = 3,3...5.

7. Рекомендована экономичная отопительно-вентиляционная система, утилизирующая теплоту выбрасываемого в атмосферу загазованного воздуха.

8. Построенная математическая модель регенератора используется в учебном процессе по дисциплинам «Моделирование и алгоритмизация основных задач промышленной теплоэнергетики» и «Методы оптимизационных расчетов на ЭВМ теплоэнергетических задач».

9. Методика и результаты расчета воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 использованы в ОАО «НИИтурбокомпрессор».

10. Методика расчета ГТД с регенерацией тепла и рекомендации по повышению его экономичности использованы в ОАО «Самарское конструкторское бюро машиностроения».

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

1. Кирсанов ЮЛ. Нестационарная одномерная теплопроводность при циклических граничных условиях третьего рода // ИФЖ. 1991. - Т. 61. - № 3. - С. 506507.

2. Кирсанов ЮЛ. Совершенствование методики расчета - один го путей повышения тегшопередающей способности регенеративных теплообменников // Тезисы докладов 3-й Всесоюзной научной конференции по проблемам энергетики теплотехнологии "Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехно-логии" (17-19сентября 1991 г.)-М.:Изд.МЭИ, 1991.-С. 111.

3. Кирсанов Ю.А. Влияние теплопроводности насадки на частотную характеристику регенеративного теплоо^енника //Межвуз. сб. научн. тр. «Теплообмен и трение в двигателях и энергетических установках летательных аппаратов». -Казань: КАИ, 1992.-С. 48-51.

4. Кирсанов Ю.А. Нестационарная теплопроводность в бесконечной пластине при несимметричных циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1992.2.-С. 88-91.

5. Кирсанов Ю.А. Одномерная теплопроводность в твердых телах при циклических нестационарных граничных условиях HI рода // Изв. вузов. Авиационная техника,- 1993.-№4.-С. 94-98.

6. Кирсанов Ю.А. Влияние свойств материала на характеристики регенеративного теплообменника // Тезисы докладов Юбилейной научной конференции КФ МЭИ.-Казань: КФМЭИ, 1993.-С.23.

7. Кирсанов Ю.А. Тепловое состояние твердых тел при периодическом взаимодействии их с холодным и горячим теплоносителями // Тезисы докладов Юбилейной научной конференции КФМЭИ.-Казань: КФМЭИ, 1993.-С. 14.

8. Кирсанов ЮЛ. Нестационарная теплопроводность в твердых телах с покрытием при циклическом теплообмене с внешними средами Ч Изв. вузов. Энергетика. - 1994.~№ II-12.-С.62-65.

9. Кирсанов ЮЛ. Теплопроводность в твердых телах при несимметричности полу периодов циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1994. - № 2. - С. 95-98.

10. Кирсанов ЮЛ. Теплопроводность в твердых телах с покрытием при четы-рехпериодных циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиационная техника. - 1995. -№ 4. - С. 88-92.

11. Кирсанов Ю.А. Влияние материала на габариты и массу насадки вращающегося регенеративного теплообменника //Межвуз. сб. «Рабочие процессы в охлаждаемых турбомашинах и энергетических установках». - Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева, 1995.-Вып.4.-С.82-86.

12. Кирсанов Ю.А. Влияние покрытия на температурные поля в твердых телах при четырех пер йодных циклических граничных условиях третьего рода //Сб. тезисов «Основные направления развития теплоэлектроэнергетики». - Казань: КФ МЭИ, 1995.-С 53 -54.

13. Кирсанов Ю.А. Математическая модель многосекционного регенеративного воздухоподогревателя //Сб. тезисов «Основные направления развития тепло-электроэнергетики». - Казань: КФ МЭИ, 1995. - С. 52-53.

14. Кирсанов Ю.А., Веденеева МВ. Методика расчета регенеративного воздухоподогревателя // Тезисы докл. науч. конфер. студентов Республики Татар-стан:Секция «Энергетика,строительство,архитектура».-Казань:КГТУ им. А.Н. Туполева, 1995. - 84 с. /С. 59.

15. Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш. Сравнительная оценка эффективности насадок регенеративных воздухоподогревателей // Межвуз. сб. «Интенсификация тепло- и электроэнергетических процессов». -Казань:КФ МЭИ, 1995 -С. 24-26.

16. Кирсанов Ю.А. Тепловой расчет многосекционного регенеративного воздухоподогревателя на персональных ЭВМ //Сб. «Компьютерные технологии в учебном процессе» / Тезисы докл. Всероссийской конферен. - Казань: КГУ, 1995. -С. 46.

17. Кирсанов Ю.А. Тепловое состояние твердых тел с покрытием при несимметричном циклическом теплообмене с внешними средами // ИФЖ. - 1996. - Т. 69.-№ 1.-С. 123- 128.

18. Кирсанов Ю.А. Температурные колебания в двухмерных телах при циклических граничных условиях третьего рода //Изв. вузов. Авиац. техника. - 1996. -№2.-С. 70-74.

19. Кирсанов Ю.А. Двухмерная теплопроводность в твердом теле при циклических четырехпериодных граничных условиях третьего рода // Изв. РАН. Энергетика.- 1996.-№ 2.-С. 69-74.

20. Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш. Установка для исследования теплоотдачи плоских поверхностей нагрева //Матер, докл. Республ. науч. конфер. «Проблемы энергетики». - Казань: КФМЭИ, 1996. -С. 6.

21. Кирсанов Ю.А. Задача сопряженного теплообмена теплоносителей с насадкой регенератора //Матер, докл. Республ. науч. конфер. «Проблемы энергетики» - Казань:КФМЭИ, 1996.-С.7-8.

22. Кирсанов Ю.А. Влияние длины элементов насадки на развитие температурных полей //Матер, докл. Республ. науч. конфер. «Проблемы энергетики». -Казань: КФМЭИ, 1996.-С.8.

23. Кирсанов Ю.А. Влияние нестационарности и неоднородности температурных полей в стенке на тем пературу потока теплоносителя // Изв. вузов. Авиац. техника. - 1997. - № 2. -С. 75-79.

24. Кирсанов Ю.А. Оценка КПД котельного агрегата при отклонении паро-производительности от номинального значения //Матер, докл. Республ. конфер. «Проблемы энергетики». 4.1. Теплоэнергетика. Промтеплоэнергетика. - Казань: КФМЭИ, 1997.-С. 4546.

25. Кирсанов Ю.А. Усовершенствованная математическая модель регенеративного воздухоподогревателя //Матер, докл. Республ. конфер. «Проблемы энергетики». 4.1. Теплоэнергетика. Промтеплоэнергетика. - Казань: КФ МЭИ, 1997. -С.55.

26. Кирсанов Ю.А. Циклический сопряженный теплообмен потоков теплоносителей с твердым телом //Изв. РАН.Энергетика.- 1998.-№ 5. -С. 113-119.

27. Кирсанов Ю.А. Регенеративный воздухоподогреватель как утилизатор тепла и сепаратор паров серной кислоты // Второй междунар. симпозиум по энергетике, окруж. среде и экономике. Т. 1.-Казань: Изд. КФМЭИ. 1998.-С. 271-274.

28. Кирсанов Ю.А. Методика опт им изации температуры подогрева воздуха перед РВП при работе парогенератора на сернистом топливе //Матер, докл. науч. конфер. «Проблемы энергетики» В 4-х ч. /Ч. 1. - Казань: КФ МЭИ, 1998. - С. 5657.

29. Кирсанов Ю.А. Аналитическое решение задачи циклического сопряженного теплообмена потоков теплоносителей с твердым телом // Труды Второй Российской национал, конфер. по теплообмену. В 8 т. Т.7. - М.: Изд. МЭИ, 1998. -С.114-117.

30. Кирсанов ЮЛ. Математическое моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе // Теплоэнергетика. - 1999. - № 1. - С. 51 -54.

31. Кирсанов Ю.А. Оптимизация массогабаригных параметров регенератора для отопигельно-венгиляционной системы // Изв. вузов. Проблемы энергетики. -1999.-№ 11-12.-С. 67-75.

32. Кирсанов Ю.А. Тепловой расчет регенеративного воздухоподогревателя // Изв.вузов. Авиац.техника.- I999.~№ 1.-С.32-35.

33. Кирсанов Ю.А., Волченко КМ. Математическая модель регенератора для исследования теплоотдачи // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: Труды Школы-семинара молодых ученых и специалистов под рук. акад. РАН В.Е. Алемасова. - Казань: «АБАК», 1999. - 253 с. / С. 42 -46.

34. Кирсанов Ю.А., Волченко КМ., Низамова А.Ш. Математическая модель регенеративного воздухоподогревателя для исследования теплоотдачи пакета параллельных твердых тел // Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 1999. - № 9-10. -С.3-10.

35. Кирсанов Ю.А., Волченко КМ., Низамова А.Ш. Метод экспериментального исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин //Матер, докл. Ill аспирант ,-магистер. семинара КЭИ.-Казань: КЭИ, 1999.-С. 35-36.

36. Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш., Волченко КМ. О применении в регенеративном воздухоподогревателе поверхностей нагрева с точечной шероховатостью//Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 1999.-№ 3-4.-С. 16-19.

37. Кирсанов Ю.А., Волченко КМ., Низамова А.Ш. Метод экспериментального исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин V Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 1999. -№ 5-6. - С. 19-23.

38. Кирсанов Ю.А. Оптимизация температуры подогрева воздуха перед регенеративным воздухоподогревателем //Теплоэнергетика. 2000. -№ 1.-С.36-38.

39. Кирсанов Ю.А. Методика оптимизации массогабаригных параметров регенератора // Матер, докл. Республ. научно-техн. конфер. «Проблемы энергетики».-Казань: КГЭУ, 2000.-С. 18.

40. Кирсанов Ю.А. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решениях двумерных задач теплопроводности ИФЖ. - 2000. - Т. 73. - № 6. - С. 1352 -1357.

41. Волченко КМ., Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш. Некоторые результаты экспериментального исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин -/ «Молодежь науке будущего»: Тезисы докл. Международной молодежной науч. Конфер. - Н. Челны: КамГТИ, 2000. -388 е./С. 11-12.

42. Кирсанов Ю.А., ВолченкоКМ., Низамова А.Ш. 11

пакета гладких пластин // Изв. вузов. Авиац. техника. - 20и1. - т г. -ст-5У-44.

43. Волченко КМ., Кирсанов Ю.А., Нюамова А.Ш. Экспериментальная проверка математических моделей регенеративного воздухоподогревателя // Изв. вузов. Проблемы энергетики, -2001.-№ 5-6.-С. 19-30.

44. Кирсанов Ю.А. Влияние нестационарности на теплоотдачу в регенеративном воздухоподогревателе // Изв. вузов. Авиац. техника. - 2003. - № 1. — С. 31 —

45. Кирсанов Ю.А. Моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе с учетом теплообмена торцов насадки // Изв. вузов. Авиац. техника. - 2003. - № 3. - С. 33-35.

46. Кирсанов Ю.А, Низамова А.Ш. Теплоотдача и сопротивление пакета параллельных пластин со сферическими выштамповками // Изв. вузов. Проблемы энергетики,-2003.-№ 34.-С. 54-63.

47. Кирсанов Ю.А. Выбор уравнения для замыкания сопряженной задачи циклического теплообмена твердого тела с холодным и горячим теплоносителями //Изв. вузов. Проблемы энергетики. - 2003. - № 5-6. - С. 58-69.

48. Кирсанов Ю.А. Математическая модель регенератора // Вопросы тепломассообмена, энергосбережения и экологии в теплоэнергетических процессах: Сб. науч. трудов междунар. науч.-тех. конфер. - Иваново: ИГЭУ, 2003. - 156 е./

49. Кирсанов Ю.А. Об оптимальной степени повышения давления в газотурбинном двигателе с регенерацией тепла // Изв. вузов. Проблемы энергетики. -2004. - № 34. - С. 42-51.

Изд. Л иц. № 00743 от 28.08.2000 г.

34.

С. 62-65.

Подписано к печати Гарнитура «Times» Физ.печл 2.0 Тираж 100

9.09.2004 г. Вид печати ЮМ Усл.печ.л. 1.88

Формат 60x84/16 Бумага офсетная Уч.-и1д.л. 2.0

Заказ №

Типография К ГЭУ 420066, Казань, Красносельская, 51

27 СЕШ4

Основные обозначения.

Введение.

Глава 1. Общие сведения и проблемы теплового расчета регенератора.

1.1. Назначение и основные типы регенераторов.

1.2. Тепловые процессы в регенераторе. ф 1.3. Оценка тепловой нагрузкр регенератора.|

1.4. Оценка температуры насадки.

Выводы. i

Глава 2. Обзор и анализ методов расчета регенераторов.

2.1. Упрощающие допущения в теории регенератора.

2.2. Модели регенератора с бесконечно большой теплопроводностью насадки по всем направлениям.;

2.3. Модели регенератора с нулевой теплопроводностью насадки * в направлении потока теплоносителя и бесконечно большой по нормали к потоку.

2.4. Модели регенератора с бесконечно большой теплопроводностью насадки в направлении потока теплоносителя и конечной — по нормали к потоку.

2.5. Модели регенератора с нулевой теплопроводностью насадки в направлении потока теплоносителя и конечной — по нормали к потоку.

2.6. Сравнительный анализ известных моделей регенератора.

Выводы.

Глава 3. Формулирование задачи теплового расчета регенератора и выбор метода решения.

3.1. О методах математического моделирования.

3.2. Математическая формулировка сопряженной задачи циклического теплообмена теплоносителей с насадкой.

3.3. Выбор метода решения сопряженной задачи.

Выводы.

Глава 4. Краевая задача теплопроводности твердого тела при циклических граничных условиях.

4.1. Одномерная теплопроводность в твердом теле при постоянных температурах сред и одинаковых длительностях периодов.

4.2. Одномерная теплопроводность в твердом теле при переменных температурах сред и разных длительностях периодов.

4.3. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля при неоднородных циклических граничных условиях.

4.4. Одномерная теплопроводность в твердом теле при несимметричных периодах.

4.5. Определение начального температурного поля в задаче теплопроводности с циклическими граничными условиями в общем случае.

4.6. Одномерная теплопроводность тел с покрытием.

4.7. Двумерная теплопроводность в твердом теле.

4.8. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решении двумерной задачи теплопроводности.

Выводы.

Глава 5. Конвективный перенос энергии.

Решение сопряженной задачи.

5.1. Постановка задачи.

5.2. Общее решение задачи конвективного переноса энергии.

5.3. Варианты замыкающего уравнения и граничного условия.

5.4. Вариант 1 решения сопряженной задачи.

5.5. Вариант 2 решения сопряженной задачи.

5.6. Вариант 3 решения сопряженной задачи.

5.7. Вариант 4 решения сопряженной задачи.

Выводы.

Глава 6. Математическая модель многосекционного регенератора.

Апробация модели.

6.1. Исходные данные.

6.2. Теплофизические свойства твердых материалов.

6.3. Теплофизические свойства теплоносителей.

6.4. Тепло-гидродинамические характеристики секций регенератора 6.5. Порядок расчета температурных полей в насадке.

6.6. Порядок расчета температурных полей в потоках теплоносителей

6.7. Последовательность расчета регенератора и вывод результатов.

6.8. Апробация математических моделей 6.8.1. Расчет регенератора РВП-30.

6.8.2. Расчет регенератора РВП-90.

6.8.3. Расчет лабораторного регенератора

Выводы.

Глава 7. Применение математической модели регенератора для исследований тепло-гидродинамических характеристик поверхностей нагрева.

7.1. Метод исследования теплоотдачи поверхностей насадки.

7.2. Экспериментальный стенд для исследования теплоотдачи.

7.3. Методика исследований.

7.3.1. Методика определения гидродинамической характеристики пакетов пластин.

7.3.2. Методика исследования теплоотдачи пакетов параллельных пластин.

7.4. Результаты исследований пакетов гладких пластин.

7.5. Об интенсификации поверхностей нагрева.

7.6. Исследования пакетов пластин со сферическими выштамповками

7.7. Влияние погрешностей прямых измерений.

Выводы.

Глава 8. Использование математической модели регенератора в тепловых расчетах энергетических систем.

8.1. Регенератор в энергетическом парогенераторе.2.

8.1.1. Экономический эффект от использования насадки со сферическими выштамповками в регенераторе РВП-54.

8.1.2. Оптимизация температуры подогрева воздуха

I 1 перед регенератором.2.

8.2. Регенератор в воздушной холодильной машине.Ъ

8.2.1. Тепловой расчет ВХМ.i.

8.2.2. Расчет воздушной холодильной машины ТХМ-1-30.Ъ

8.3. Регенератор в газотурбинном двигателе.

8.3.1. Оптимизация степени повышения давления в автомобильном газотурбинном двигателе.

8.4. Регенератор в отопительно-вентиляционной системе.Ъ

8.4.1. Выбор оптимальных массогабаритных параметров регенератора для отопительно-вентиляционной системы. 2<

Выводы.2<

Повышение экономичности энергетических установок, решение проблем энергосбережения невозможно без создания эффективных теплообменных аппаратов, к которым относятся и регенеративные воздухоподогреватели (РВП) или регенераторы. Благодаря таким достоинствам, как высокая теплопередаю-щая способность, компактность и дешевизна, регенераторы имеют предпочтительное применение там, где требуется небольшой температурный напор между теплоносителями (газами) и высокий КПД. Поэтому регенераторы применяются в качестве воздухоподогревателей, утилизирующих теплоту уходящих газов из энергетических парогенераторов, сжатого в компрессоре воздуха воздушных холодильных и воздухоразделительных машин, газов доменных и мартеновских печей, МГД-установок, вентиляционных выбросов из производственных помещений, продуктов сгорания двигателей внутреннего (газотурбинные установки) и внешнего (двигатели Стирлинга) сгорания.

История применения регенераторов начинается с 1816 г., когда Роберт Стирлинг впервые осуществил подогрев воздуха за счет тепла уходящих газов. Одними из первых областей применения были металлургия и холодильная техника (конец XIX века). В 1923 г. шведской фирмой «Актиболагет Юнгстрем ангтурбин» был выпущен первый РВП для котельных установок. В 1925 г. немецкий инженер М.Френкль предложил заменить рекуперативные теплообменники воздухоразделительных и воздушных холодильных машин на регенераторы. В начале 1940 г.г. немецкий инженер Ритц начал работы по применению регенератора в газотурбинных установках (ГТУ).

В нашей стране первые промышленные РВП для энергетических парогенераторов, низкотемпературных установок были разработаны в 1950-60 г.г. Большой вклад в производство и развитие регенераторов различного назначения сделан такими предприятиями, как Таганрогский завод «Красный котельщик» (ТКЗ), Подольский завод им. Орджоникидзе (ЗиО), Барнаульский котельный завод (БКЗ), Казанский компрессорный завод, Центральный научно-исследовательский институт им. И.И. Ползунова (ЦКТИ), Всесоюзный научно-исследовательский институт им. Ф.Э. Дзержинского (ВТИ), ВНИИМТ, Московское высшее техническое училище им. Баумана (МВТУ), НИИХиммаш, НИИТурбокомпрессор им. В.Б. Шнеппа и др.

Создание регенератора начинается с его расчета. Задачей теплового расчета является определение тепловой нагрузки регенератора и получение информации о температурных полях в теплоносителях и поверхностях нагрева (насадке). Такая информация необходима, например, для принятия мер по недопущению превышения температуры насадки допустимых пределов, по предотвращению осаждения инея (в воздушной холодильной машине) или капельной жидкости на поверхностях содержащихся в горячем теплоносителе паров некоторых веществ (вода, серная кислота и др.).

История развития теории теплового расчета РВП ведет свое начало с 1920-х годов, практически одновременно с их применением в энергетических установках. Начало было положено работами А. Анцелиуса, В. Нуссельта, В. Хай-лигенштедта, Л. Руммеля, Т. Шумана, X. Хаузена, А. Шака и др. Из отечественных ученых над этой проблемой в разные годы, начиная с 1930-40 г.г., работали С.С. Кутателадзе, Г.И. Добкин, И.Д. Ляховицкий, Д.И. Иоффе, В.М. Дацковский, В.К. Мигай с сотр., В.Н. Тимофеев с сотр. и др.

Разработка теории регенератора стимулировала появление работ по использованию регенератора в качестве установки для исследования теплоотдачи поверхностей насадки. Первые работы этого направления появились уже в 1930-е г.г. - это работы X. Глазера, С. Фернаса. Позднее этому посвятили свои труды Саундерс и Форд, A.JI. Лондон, З.Ф. Чуханов и Е.А. Шапатина, Б.П. Ветров и О.М. Тодес, Н.М. Караваев и В.П. Майков, В.И. Толубинский и В.М. Легкий, Д.А. Наринский.

Теория регенератора - это, по сути, математическая модель происходящих в нем тепловых процессов. Математическое моделирование развивается двумя путями - аналитическим и численным.

Достоинством численных методов является их эффективность при решении задач практически любой сложности, благодаря чему численное моделирование получило широкое распространение. Основным недостатком, не считая проблем устойчивости, сходимости и точности, является то, что полученное решение не дает общего представления о зависимостях искомых величи^ от тех или иных факторов. Кроме того, при расчете нестационарных циклических процессов, как в регенераторе, численные методы требует дополнительного машинного времени для достижения установившегося циклического процесса теплового взаимодействия холодного и горячего теплоносителей с насадкой даже в случае односекционного регенератора. Практически же насадка может состоять из множества (от единиц до десятков и сотен) последовательно установленных друг за другом секций с разной геометрией и разными свойствами поверхностей нагрева, что многократно увеличивает потребность в машинной памяти, быстродействии и машинном времени ЭВМ.

Аналитическое моделирование опирается на аналитические методы решения задач математической физики, описывающих в дифференциальной и интегральной формах протекающие в исследуемом объекте процессы. Полученные решения удобны для построения характеристик и оптимизации исследуемого объекта. Недостаток связан с трудностями аналитического решения, успех которого во многом зависит от используемых методов.

Современное состояние аналитических методов решения задач математической физики позволяет строить сложные математические модели регенератора, которые учитывают все более тонкие детали и механизмы протекающих в нем процессов. Такой учет расширяет перечень общ их с натурным объектом свойств и признаков модели, делая модель более адекватной моделируемому объекту. Поэтому данная работа посвящена именно аналитическому методу построения математической модели регенератора и в литературном обзоре основное внимание уделяется также аналитическим моделям.

Сложность тепловых процессов, протекающих в регенераторе, конструктивные особенности регенератора (вращение ротора, небольшая толщина насадки), затрудняют непосредственное измерение температурных полей в насадке и потоках теплоносителей. Основным, если не единственным, способом их определения является расчет с помощью математической модели регенератора. Однако существующая теория теплового расчета дает лишь приближен-ну!о оценку как температурных полей в насадке и теплоносителях, так и тепловой нагрузки, передаваемой от горячего теплоносителя к холодному. Наибольшие погрешности имеют место при расчете регенератора с продольно обтекае-1 мой насадкой в виде пластин (профилированное листы в регенераторах энергетических котлов, газотурбинных установок, воздушных холодильных машин; кирпичная кладка в кауперах), цилиндров и трубок (двигатели Стерлинга). Так, при расчете регенератора со стальной пластинчатой насадкой ошибка расчета коэффициента теплопередачи по разным моделям составляет более чем 20%, а погрешность оценки минимальной температуры насадки по нормативному методу теплового расчета котлоагрегатов достигает 10.15 К.

Причина грубой оценки параметров регенератора заключается в принятии авторами теорий ряда сильных упрощающих допущений и ограничений. К их числу относятся:

1. Температура насадки изменяется, в лучшем случае, только поперек насадки и во времени. Ряд авторов (С.С. Кутателадзе, В.М. Дацковский, В.К. Мигай и др.) игнорируют изменения температуры насадки и в поперечном направлении. Не учитывается изменение температуры насадки в направлении потоков теплоносителей.

2. Не учитываются затраты (выделения) энергии на теплоемкость теплоносителей из-за пренебрежения локальной производной температуры теплоносителей по времени в уравнениях конвективного переноса энергии.

3. В ряде моделей (С.С. Кутателадзе, В.М. Дацковский) не учитывается изменение температуры теплоносителей вдоль потока; в некоторых случаях (модель С.С. Кутателадзе) не учитываются изменения этой температуры и во времени.

Следствием этих допущений является:

1. Модели, в большинстве случаев, пренебрегают сопряженным характером тепловых процессов в насадке и теплоносителях; вместо истинной закономерности развития тепловых процессов в одной из субстанций (насадке или теплоносителях) принимается эмпирический закон, который лишь отдаленно напоминает реальный процесс.

2. С помощью известных моделей затруднительно, а иногда и невозможно, выполнить тепловой расчет многосекционного регенератора.

3. Низкая достоверность результатов по исследованию теплоотдачи, полученных с помощью регенератора.

Таким образом, известные методы расчета не учитывают такие факторы, как двумерность температурных полей в насадке, разбиение насадки на отдельные секции, возможность изменения температуры теплоносителей на входе в ту или иную секцию во времени, теплообмен торцов насадки, наличие холостых периодов в цикле. Поэтому результаты расчетов во многих случаях носят прикидочный характер.

Снятие указанных допущений и ограничений возможно путем решения сопряженной задачи циклического теплообмена двумерного твердого тела (призмы, цилиндра конечной длины) с холодным и горячим теплоносителями. Решение этой задачи требует решения других задач, являющихся составной частью сопряженной задачи. К ним относятся:

1. Аналитическое определение начального температурного поля в каждом периоде цикла (для цикла, состоящего из 2-х и более периодов).

2. Аналитическое решение краевой нестационарной задачи двумерной теплопроводности твердого тела при циклических граничных условиях третьего рода.

3. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решении двумерной задачи теплопроводности твердого тела.

4. Решение задачи конвективного переноса энергии теплоносителем с учетом как локальной производной температуры теплоносителя по времени, так и неоднородности и нестационарности температуры поверхности |гвердого тела.

5. Разработка вариантов метода согласования (стыковки) решений задач теплопроводности твердого тела и конвективного переноса энергии теплоносителем. Выбор оптимального варианта, позволяющего учитывать влияние теплообмена торцов насадки на тепловое состояние и нагрузку регенератора.

Решение указанных задач позволит углубить научные основы тепловых процессов в регенераторе с продольно обтекаемой насадкой и на этой основе построить более точную и более адекватную реальным аппаратам математическую модель многосекционного регенератора. Это, в свою очередь, даст возможность использовать математическую модель в таких прикладных задачах:

Исследование тепло- гидродинамических характеристик перспективных поверхностей нагрева в виде пакетов параллельных продольно обтекаемых тонкостенных тел для теплообменных аппаратов разного типа.

2. Тепловой расчет промышленных регенераторов с определением тепловой нагрузки, температур теплоносителей на выходе из аппарата (термического КПД), минимальной и максимальной температур насадки.

3. Оптимизация режимных и конструктивных параметров регенераторов и энергетических систем, в составе которых они используются.

Цель и задачи работы

Целью работы является разработка научных основ тепловых процессов в регенераторах с продольно обтекаемой насадкой на основе совместного решения задач переноса энергии.

Для достижения указанной цели поставлены и решены задачи:

1. Формулировка сопряженной задачи циклического теплообмена твердого двумерного тела с попеременно омывающими его разными теплоносителями (от 2-х до 4-х).

2. Аналитическое определение начального температурного поля в твердом теле в каждом периоде 2-х и 4-х периодных циклов.

3. Аналитическое решение краевой нестационарной задачи теплопроводности твердого двумерного тела при циклических граничных условиях третьего рода с учетом теплообмена торцовых поверхностей тела.

4. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решении двумерной задачи теплопроводности твердого тела. 1

5. Аналитическое решение задачи конвективного переноса энергии теплоносителем с учетом как локальной производной температуры теплоносителя по времени, так и неоднородности и нестационарности температуры поверхности твердого тела.

6. Аналитическое решение сопряженной задачи циклического теплообмена нескольких теплоносителей с двумерным твердым телом.

7. Построение математической модели многосекционного регенератора с учетом теплообмена торцов насадки.

8. Апробация построенной модели регенератора путем сравнения результатов расчетов различных регенераторов с литературными и опытными данными.

Научная новизна

- формулировка сопряженной задачи циклического теплообмена твердого двумерного тела (призмы, цилиндра конечной длины) с попеременно омывающими его разными теплоносителями (от 2-х до 4-х) с учетом теплообмена торцов тела;

- метод аналитического определения начального температурного поля в каждом периоде цикла одномерных тел (пластина, цилиндр, шар), одномерных тел с покрытием (двухслойных тел), двумерных тел (призма, цилиндр конечной длины);

- аналитическое решение краевой нестационарной задачи одномерной теплопроводности твердого тела при циклических неоднородных граничных условиях третьего рода с улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля;

- доработка метода улучшения сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решении двумерной теплопроводности тела при неоднородных граничных условиях третьего рода;

- аналитическое решение краевой нестационарной задачи двумерной теплопроводности твердого тела при циклических неоднородных граничных условиях третьего рода с улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля; I

- аналитическое решение задачи конвективного переноса энергии теплоносителем при неоднородной и нестационарной температуре поверхности твердого тела;

- варианты метода замыкания (стыковки) сопряженной задачи и выбор оптимального варианта;

- построение математической модели многосекционного регенератора с учетом теплообмена торцов продольно обтекаемой насадки;

- методика исследования тепло-гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных и продольно обтекаемых тонких тел с помощью регенератора и построенной математической модели многосекционного регенератора;

- количественная оценка влияния длительности периодов на теплоотдачу в условиях регенератора в виде функции цикличности;

- метод теплового расчета энергетических систем (энергетического парогенератора, газотурбинного двигателя, воздушной холодильной машины, отопи-тельно-вентиляционной системы), имеющих в своем составе регенератор, с использованием построенной модели многосекционного регенератора;

- метод оптимизации температуры предварительного подогрева воздуха перед энергетическим парогенератором в зависимости от влажности атмосферного воздуха с использованием построенной модели многосекционного регенератора.

Автор защищает все перечисленное в «Научной новизне» и также:

- выявленные закономерности изменения температур отдельных точек насадки в виде «8» из-за влияния продольной теплопроводности в цикле с холостыми периодами; |

- вывод о возможности превышения коэффициента нестационарности 100 % в секциях многосекционного регенератора с меньшими значениями коэффициента теплоотдачи; методы расчета и рекомендации:

- по выбору температуры предварительного подогрева воздуха перед регенератором РВП-90 парогенератора ПП-950-250, работающего на серосодержащем топливе, в зависимости от влажности атмосферного воздуха;

- по выбору оптимального значения степени повышения давления в компрессоре газотурбинного двигателя с регенерацией;

- по замене в регенераторе РВП-54 штатной насадки на насадку со сферическими выштамповками;

- по замене алюминиевой насадки в регенераторе воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 на стальную;

- по установке первых 7 секций со стороны входа теплого воздуха или всего регенератора машины ТХМ-1-30 в вертикальное положение для сепарации атмосферной влаги;

- по замене пароводяных калориферов в промышленных зданиях на отопи-тельно-вентиляционные установки, утилизирующих теплоту выбрасываемых в атмосферу вентиляционных выбросов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов математического моделирования, статистической обработкой результатов измерений, сравнением полученных результатов с экспериментальными и литературными данными.

Практическая ценность

Разработанная математическая модель использована для:

- разработки рекомендаций по снижению стоимости и повышению эффективности и надежности регенераторов;

- исследования тепло- гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных тонких пластин; ^

- оптимизации режимных параметров энергетических систем, в составе которых используется регенератор (энергетических парогенераторов, воздушных холодильных машин, газотурбинных двигателей с регенерацией тепла, отопи-тельно-вентиляционных систем);

- обучения студентов специальностей ТЭС, ПТЭ, ПГУ и ИЭР.

Личное участие. Основные результаты работы получено автором лично.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были доложены на следующих научно-технических конференциях и семинарах:

1.3-я Всесоюзная научная конференция по проблемам энергетики тепло-технологии «Интенсивное энергосбережение в промышленной теплотехноло-гии». Москва. МЭИ, 1991.

2. Юбилейная научная конференция КФ МЭИ. Казань. КФ МЭИ, 1993.

3. Всероссийская конференция «Компьютерные технологии в учебном процессе». Казань. КГУ, 1995.

4. Научная конференция студентов Республики Татарстан. Секция «Энергетика, строительство, архитектура». Казань. КГТУ (КАИ) им. А.Н. Туполева, 1995.

5. Республиканская научная конференция «Проблемы энергетики». Казань. КФ МЭИ, 1996.

6. Республиканская конференция «Проблемы энергетики». Казань. КФ МЭИ, 1997.

7. Второй международный симпозиум по энергетике, окружающей среде и экономике. Казань. КФ МЭИ, 1998.

8. Вторая Российская национальная конференция по теплообмену. Москва. МЭИ, 1998.

9. Научная конференция «Проблемы энергетики». Казань. КФ МЭИ, 1998.

10. Школа-семинар молодых ученых и специалистов под рук. акад.

В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении». Казань. КГТУ (КАИ) им. А.Н. Туполева, 1999.

11. 3-й аспирантско-магистерский семинар КЭИ. Казань. КЭИ, 1999.

12. Международная молодежная научная конференция «Молодежь - науке будущего». Н. Челны. КамПИ, 2000.

13. Республиканская научно-техническая конференция «Проблемы энергетики». Казань. КГТУ, 2000.

14. Международная научно-техническая конференция, посвященная памяти проф. J1.A. Бровкина «Вопросы тепломассообмена, энергосбережения и экологии в теплотехнологических процессах». Иваново. ИГЭУ, 2003.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 49 работ: статей - 29, докладов и тези

Автор выражает свою искреннюю благодарность научному консультанту, Заслуженному деятелю науки РТ и РФ, члену-корр. РАН, д.т.н., профессору Ю.Г. Назмееву за постоянное внимание к данной теме и помощь в работе, заведующему лабораторией Н.П. Мостовому, к.т.н. К.М. Волченко и к.т.н. А.Ш. Низамовой за участие в создании экспериментальной установки и последующих исследованиях тепло- гидродинамических характеристик пакетов параллельных пластин. сов-20.

Выводы

Совместный термодинамический расчет энергетических систем и имеющихся в их составе регенераторов с помощью разработанной математической модели позволил:

1. Оптимизировать температуру предварительного подогрева воздуха перед регенератором РВП-90 энергетического парогенератора ПП-950-250, работающего на серосодержащем топливе, в зависимости от относительной влажности атмосферного воздуха. Указанная оптимизация позволит сократить потери из-за предварительного подогрева воздуха: мощности турбины от 1 до 2,25 % от номинального значения и потери тепла с уходящими газами от 23 до 50 %.

2. Установить, что замена штатной насадки в регенераторе РВП-54 на насадку со сферическими выштамповками по варианту № 1 (см. гл. 7) поможет сократить массу насадки более, чем на 20 % при одновременном сокращении затрат мощности на прокачку теплоносителей, что в итоге даст экономический эффект около 697 тыс. руб/год на 1 парогенератор.

3. Установить, что изготовление насадки из оцинкованного стального листа толщиной 0,5 мм вместо алюминиевого листа толщиной 0,4 мм в регенераторе воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 позволит снизить стоимость насадки 6oLee, чем на 20 тыс. руб при сохранении холодопроизводительности машины.

4. Определить место установки в регенераторе воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 конденсатора-каплеуловителя по найденным с помощью I математйческой модели регенератора границам зоны начала конденсации атмосферной влаги и зоны инееобразования.

5. Установить, что диапазон оптимальных значений 7iK в газотурбинном двигателе с регенерацией тепла в зависимости от уровня необратимости (потерь) отдельных процессов цикла находится в диапазоне 3.5, а не 5. 12, как показывают известные приближенные оценки без учета влияния утечек сжатого воздуха в регенераторе и зависимости термического КПД и потерь давления в регенераторе от як.

6. Определить максимальную температуру насадки и по условию Tw.max < TWJlon оценить минимально допустимое значение 7ГК для рассматриваемого двигателя и регенератора. В рассмотренном варианте оно составило: 7ГК и 3,3.

7. Предложить безопасную и эффективную систему отопления помещений с помощью отопительно-вентиляционной системы с утилизацией тепла. Затраты на изготовление регенератора-утилизатора тепла окупятся в течение 1,5.2 отопительных сезонов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Сформулирована сопряженная задача циклического теплообмена твердого двумерного тела (призмы, цилиндра конечной длины) с попеременно омывающими его разными теплоносителями, моделирующая тепловые процессы в односекционном регенераторе. Сопряженная задача состоит из краевой задачи нестационарной теплопроводности тела при циклических граничных условиях третьего рода и задачи конвективного переноса энергии теплоносителями при переменной по длине тела и во времени температуре поверхности тела.

2. Предложен метод аналитического определения начального температурного поля в теле в каждом периоде, удовлетворяющего условию переключения.

3. Получены аналитические решения краевой задачи теплопроводности одномерного твердого тела (одно- к двухслойного) при циклических неоднородных граничных условиях третьего рода с улучшенной сходимостью рядов t

Фурье-Ханкеля.

4. Метод Э.М. Карташова по улучшению сходимости рядов Фурье-Ханкеля доработан для двумерной задачи теплопроводности.

5. Решена двумерная задача теплопроводности при неоднородных граничных условиях третьего рода с улучшенной сходимостью рядов Фурье-Ханкеля.

6. Решена задача конвективного переноса энергии теплоносителем при неоднородной и нестационарной температуре поверхности твердого тела.

7. Получены решения сопряженной задачи для 4-х вариантов замыкающих уравнений и граничных условий задачи конвективного переноса энергии.

8. Построена математическая модель многосекционного регенератора с учетом теплообмена торцов насадки.

9. Произведена апробация построенной модели многосекционного регенератора с разными вариантами замыкающих уравнений и произведен выбор оптимального варианта.

10. Обнаружено, что в цикле с холостыми периодами из-за продольной теплопроводности температура отдельных точек насадки изменяется во времени за цикл в виде «8».

1 I. Выявлено, что в многосекционном регенераторе с существенно различными коэффициентами теплоотдачи в смежных секциях коэффициент теплопередачи секций с меньшими значениями коэффициента теплоотдачи превышает коэффициент теплопередачи секций с большими значениями коэффициента теЧ плоотдачи и может превышать коэффициент теплопередачи «идеального» регенератора (коэффициент нестационарности может превыш!ть 100%).

12. Разработана методика исследования тепло-гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных тонких пластин с помощью регенератора и разработанной теории многосекционного регенератора.

13. Спроектирован, изготовлен, смонтирован и отлажен лабораторный стенд с регенератором переключающегося типа для исследования тепло- и гидродинамических характеристик пакетов параллельно установленных пластин.

14. Получена количественная оценка влияния длительности периодов на теплоотдачу в условиях регенератора в виде функции цикличности.

15. Разработаны методы теплового расчета энергетических систем (энергетического парогенератора, газотурбинного двигателя, воздушной холодильной машины, отопительно-вентиляционной системы), имеющих в своем составе регенератор, с использованием разработанной теории многосекционного регенератора.

Рекомендации:

1. Решения краевой задачи теплопроводности одномерных тел, тел с покрытием, двумерных тел при заданных циклических граничных условиях третьего рода рекомендуются для оценки их теплового состояния при периодическом контакте с несколькими средами, имеющими разные температуры.

2. Рекомендовано вместо штатной насадки регенератора РВП-54 использовать листы со сферическими выштамповками размерами h/d = 0,216 и H/d = 0,32, что позволит сократить массу на 20 % , снизить гидродинамические потери и получить экономический эффект около 697 тыс. руб/год на 1 парогенератор.

3. Рекомендована методика оптимизации температуры предварительного подогрева воздуха перед энергетическим парогенератором, работающего на серосодержащем топливе, в зависимости от влажности атмосферного воздуха.

4. Предложено замен!пъ 36 секций общей длиной 1,44 м из алюминиевой насадки в регенераторе воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 на 35 секций общей длиной 1,4 м из (оцинкованной листовой стали. Это позволит снизить стоимость насадки более чем на 20 тыс. руб без снижения холодопроизво-дительности и КПД машйны. '

5. Для увеличения продолжительности безостановочной работы ТХМ-1-30 рекомендовано первые 7 секцией регенератора со стороны входа теплого воздуха или блоки регенератора целиком установить вертикально с нижним расположением патрубков подачи теплого воздуха.

6. Для повышения экономичности ГТУ с регенерацией тепла до уровня лучших показателей дизельных двигателей при использовании в регенераторе насадки из листовой стали 1Х18Н9Т рекомендовано понизить степень повышения давления в компрессоре до 7СК = 3,3. .5.

7. Рекомендована экономичная отопительно-вентиляционная система, утилизирующая теплоту выбрасываемого в атмосферу загазованного воздуха.

8. Построенная математическая модель регенератора используется в учебном процессе по дисциплинам «Моделирование и алгоритмизация основных задач промышленной теплоэнергетики» и «Методы оптимизационных расчетов на ЭВМ теплоэнергетических задач».

9. Методика и результаты расчета воздушной холодильной машины ТХМ-1-30 использованы в ОАО «НИИтурбокомпрессор».

10. Методика расчета ГТД с регенерацией тепла и рекомендации по повышению его экономичности использованы в ОАО «Самарское конструкторское бюро машиностроения».

1. Айзен A.M., Редчиц К.С., Федоткин И.М. Об улучшении сходимости рядов, входящих в решения уравнений теплопроводности // Инж.-физ. журнал. -1974. Т. 26. - № 4. - С. 659-666.

2. Алексеев В.П., Вайнштейн Г.Е., Герасимов П.В. Расчет и моделирование аппаратов криогенных установок. — JL: Энергоатомиздат, 1987. — 280 с.

3. Анисин А.К. Теплоотдача и сопротивление трубчатой поверхности с двусторонними сфероидальными элементами шероховатости // Изв. вузов. Энергетика. 1983. - № 3. - С. 93-96.

4. Антуфьев В.И., Белецкий Г.М. Теплопередача и аэродинамическое сопротивление трубчатых поверхностей в поперечном потоке. — M.-JL: Машгиз,I1948.-118 с.

5. Арсеньев Л.В., Везломцев С.К., Носов В.В. Исследование структуры потока при течении в щелевом канале с генераторами вихрей // Судостроит. промышленность. Пром. энергетика, охрана окр. среды, энергосбер. судов. — 1988. -№ 5. -С. 25-29.

6. Афанасьев В.Н., Леонтьев А.И., Чудновский Я.П. Трение и теплообмен на поверхностях, профилированных сферическими углублениями: Препринт № 1-90. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1990. - 118 с.

7. Афанасьев В.Н., Чудновский Я.П. Теплообмен и трение при безотрывном обтекании сферических углублений турбулентным потоком воздуха // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1991. - № 4. - С. 106-115.

8. Афанасьев В.Н., Чудновский Я.П. Экспериментальное исследование структуры течения в одиночной впадине // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение.-1993.-№ 1.-С. 85-95.

9. Бенедиктов А.В., Петере Н.Н., Сердаков Г.С. Измерение температуры точки росы дымовых газов // Пром. энергетика. 1991. — № 9. - С. 19-20.

10. Бергер Е.М. Регулирование температуры воздуха за калориферами котлов // Пром. энергетика. 2000. - № 3. - С. 25.

11. П.Боткачик И.А. Регенеративные воздухоподогреватели парогенераторов. -М.: Машиностроение, 1978.- 175 с.

12. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972. - 720 с.

13. Васильев А.В., Дубовой B.C., Антропов Г.В. Особенности оптимизации скоростей теплоносителей в регенеративных вращающихся воздухоподогревателях котлоагрегатов маневренных блоков // Изв. вузов. Энергетика. -1987. -№4. -С. 95-98.

14. Ветров Б.Н., Тодес OjM. Измерение коэффициента теплоотдачи рт потока газа к шихте в условиях неадиабатического прогрева // ЖТФ. — 1955. Т. 25. -№7.-С. 1215-1231.

15. Ветров Б.Н., Тодес О.М. Распространение тепловой волны при прогреве шихты потоком газа//ЖТФ.- 1955. Т. 25.-№7.-С. 1242-1247.

16. Влияние сферических лунок на теплоотдачу в закризисной области. Обобщение экспериментальных данных / И.Л. Мостинский, В.Д. Гешеле, Д.А. Горяинов, И.П. Раскатов // Изв. РАН. Энергетика. — 2002. № 6. - С. 122129.

17. Воздухоподогреватели котельных установок / Добряков Т.С., Мигай В.К., B.C. Назаренко, И.И. Надыров, И.И. Федоров. — Л.: Энергия, 1977. — 184 с.

18. Волченко К.М. Исследование несимметричных циклических тепловых процессов в регенеративном теплообменнике с пластинчатой насадкой / Дисс. канд. техн. наук. Казань: КГЭУ, 2002.

19. Волченко К.М., Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш. Экспериментальная проверка математических моделей регенеративного воздухоподогревателя // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2001. - № 5-6. - С. 19-30.

20. Вукалович М.П., Новиков И.И. Термодинамика. M.-J1.: ГЭИ, 1952. - 567 с.

21. Гаврилов А.Ф., Кузнецов Н.В. О подогреве воздуха на мазутных котлах с вращающимися регенеративными воздухоподогревателями // Теплоэнергетика. 1969. - № 11. - С. 32-36.

22. Газотурбинные установки. Конструкция и расчет: Справочное^ пособие / Под ред Л.В. Арсеньёва и В.Г. Тырышкина. Л.: Машиностроение, 1978. — 232 с.

23. Галицейский Б.М. Интенсификация теплообмена в каналах с цилиндриче-кими интенсификаторами // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. — М.: Изд. МЭИ, 2002.'- Т. 6. С. 71-74.

24. Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов. — М.: Металлургия, 1967. 439 с.

25. Гомелаури В.И. Влияние искусственной шероховатости на конвективный теплообмен // Тр. Института физики АН ГССР. Тбилиси, 1963. — Т. 9. — С. 111-145.

26. Гомелаури В.И., Канделаки Р.Д., Кипшидзе М.Е. Интенсификация конвективного теплообмена под воздействием искусственной шероховатости / Кн. «Вопросы конвективного теплообмена и чистоты водяного пара». — Тбилиси: Мецычереба, 1970. С. 98-131.

27. Горобец В.Г., Трепутнев В.В. Экспериментальное исследование теплоотдачи вертикальных поверхностей с дискретным оребрением при естественной конвекции // Пром. теплотехника. 1991. - № 1. - С. 55-59.

28. Гортышов Ю.Ф., Амирханов Р.Д. Теплообмен и трение в каналах со сферическими углублениями // Сб. «Рабочие процессы в охлаждаемых турбома-шинах и энергетических установках». Казань: Изд. КГТУ, 1995. - С. 87-90.

29. Гортышов Ю.Ф., Амирханов Р.Д., Попов И.А. Гидродинамика и теплообмен в каналах с поверхностными интенсификаторами // Второй междунар. симпозиум по энергетике, окр. среде и экономике. Казань: Из д. КФ МЭИ, 1998.-Т. 1.-С. 53-55.

30. Гортышов Ю.Ф., Амирханов Р.Д., Попов И.А. Гидродинамика и теплообмен в щелевидных каналах со сферическими интенсификаторами // Тр. Второй Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 1998. — Т. 6. — С. 68-71. | |

31. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Амирханов Р.Д. Расчетное и опытное моделирование теплообмена и сопротивления в каналах со сферическими выемками на стенках // Тепломассообмен ММФ-96: Тез. докл. — Минск; ИТМО АНБ. 1996.—Т. 1. —Ч. 2.— С. 137-141.1.I

32. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Попов И.А. Эффективность промышленно перспективных интенсификаторов теплообмена (Обзор. Анализ. Рекомендации) // Изв. РАН. Энергетика. 2002. - № 3. - С. 102-118.

33. Гортышов Ю.Ф., Олимпиев В.В., Федотов И.А. Теплоотдача и трение на поверхности со сферическими выемками // Изв. вузов. Авиац. техника. — 1996.-№3.- С. 16-21.

34. Гребер Г., Эрк С., Григуль У. Основы учения о теплообмене / Пер. с нем. под ред. А.А. Гухмана. М.: ИЛ, 1958. - 566 с.

35. Григорьев В.А., Крохин Ю.И. Тепло- и массобменные аппараты криогенной техники. — М.: Энергоиздат, 1982. — 312 с.

36. Гринберг Г.А. Избранные вопросы математической теории электрических и магнитных явлений. — М.-Л.: Изд. АН СССР, 1948. 747 с.

37. Губарев В.Я., Шацких Ю.В. Анализ режимов работы регенеративных теп-лообменных аппаратов // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. -М.: Изд. МЭИ, 2002. Т. 6. - С. 79-81.

38. Губарев В.Я., Шацких Ю.В. Выбор оптимальных размеров насадки в доменных воздухонагревателях // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 2002. - Т. 6. - С. 85-87.

39. Губарев В.Я., Шацких Ю.В. Исследование регулярного режима в регенеративных теплообменных аппаратах // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 2002. - Т. 6. - С. 82-84.

40. Дацковский В.М. О расчете вращающегося регенератора // Теплоэнергети

41. Двигатели Стерлинга / Под ред. М.Г. Круглова. М.: Машиностроение, 1977.-150 с.

42. Двумерная математическая модель регенеративного теплообменника с шаровой насадкой / И.М. Гусинский, В.М. Зайченко, И.И. Игнатов, Я.Н. Шти1.Iпельман // Промышленная теплотехника. — 1984. — Т. 6. № 3. — С. 45-50.

43. Деринг И.С., Якубенко И.А. Влияние регенерации тепла уходящих газов на расхолаживание котлоагрегата // Изв. вузов. Энергетика. — 1980. № 3. — С.

44. Динцин В.А. Единый подход к инженерному теплотехническому расчету противоточных (прямоточных) теплоутилизаторов различных типов. Кон-диционеростроение // Тр. ВНИИкондиционера. — 1985. — Вып. 14. — С. 12

45. Динцин В.А., Владимиров В.И., Розенштейн И.Л. Оценка влияния сублимации на работоспособность регенеративных теплообменников при инее-образовании на теплопередающей способности // Тяжелое машиностроение. 1993. — № 7. — С. 26-28.

46. Добкин Г.И. Регенеративные воздухоподогреватели непрерывного действия. — Госиздат БССР, 1936.

47. Дрейцер Г.А. Нестационарный конвективный теплообмен при турбулентном течении газов и жидкостей в каналах // Теплоэнергетика. — 1998. — № 12.-С. 29-37.42.46.22.

48. Дрейцер Г.А. Критический анализ современных достижений в области интенсификации теплообмена в каналах // Тр. Второй Рос. нац. конф. по теплообмену! М.: Изд. МЭИ. - 1998. - Т. 6. - С. 91 -98.

49. Дрейцер Г.А., Лобанов И.Е. Предельная интенсификация теплообмена в трубах за счет исскусственной турбулизации потока // ИФЖ. 2003. - Т. -76. -№ 1.-С.-46-51.

50. Дрейцер Г.А., Мякочин А.С., Щербаченко И.К. Экспериментальные исследования влияния геометрической формы турбулизаторов на интенсивность теплообмена в трубах // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. — М.: Изд. МЭИ, 2002. Т. 6. - С. 96-99.

51. Дыбан Ю.В. Теплообмен и гидродинамика при течении воздуха в плоском щелевом канале с установленными в нем поперечно-обтекаемыми треугольными стержнями // Пром. теплотехника. 1991. — № 4. - С. 40-47.

52. Евенко В.И., Шашков В.М., Анисин А.К. Влияние формы и расположения шероховатости на эффективность теплоотдачи в трубах // Энергомашиностроение. 1977. - № 7. - С. 14-16.

53. Езерский А.Б., Шехов В.Г. Визуализация потока тепла при обтекании уединенных сферических углублений // Изв. АН СССР. МЖГ. 1989. -№ 6. -С. 161-164.

54. Жабо В.В., Гаврилов А.Ф. Влияние подогрева холодного воздуха на работу РВВ // Энергетик. 1974. - № 6. - С. 8-9.

55. Жукаускас А.А. Конвективный перенос в теплообменниках. — М.: Наука, 1982.-472 с.

56. Змачинский А.В., Шлейфер Б.М. Расчет оптимальных сечений роторов регенеративных воздухоподогревателей с двухслойной набивкой // Теплоэнергетика. — 1977. № 11. - С. 72-75.

57. Идельчик И.Е. Аэрогидродинамика технологических аппаратов. М.: Машиностроение, 1983.-351 с.

58. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975.- 559 с.

59. Ильин В.П. Расчет вращающихся регенераторов для утилизации тепловой1.|энергии // Водоснабжение и санитарная техника. — 1984. — № 1. — С. 16-19.

60. Интенсификация смерчевого турбулентного теплообмена в ассиметричных лунках на плоской стенке / С.А. Исаев, А.И. Леонтьев, А.В. Митяков и др. // ИФЖ. 2003. - Т. 76. - № 2. - С. 31 -34.

61. Интенсификация теплообмена в воздушных регенеративных воздухоподогревателях / Н.А. Зройчиков, Б.В. Ломакин, А.Е. Зарянкин, В.А. Зарянкин, Б.П. Симонов // Энергия. 1991.- № 1,-С. 117-121.

62. Интенсификация теплообмена при использовании поверхностей, формованных сферическими лунками / М.Я. Беленький, М.Я. Готовский, Б.М. Леках и др. // Тепломассообмен ММФ-96: Тез. докл. Минск: ИТМО АНБ. -1992.-Т. 1.-Ч. 1.-С. 90-92.

63. Интенсификация теплообмена сферическими выемками / А.В. Щукин, А.П. Козлов, Я.П. Чудновский, Р.С. Агачев // Изв. РАН. Энергетика. 1998. - № 3.-С.-47-64.

64. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергия, 1975.-488 с.

65. Калинин Е.М., Шароглазов B.C. Усовершенствование переключений регенеративного теплоутилизатора с неподвижной насадкой // Пром. энергетика. 1997.-№ 2. - С 21.

66. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А. Нестационарный конвективный теплообмен и гидродинамика в каналах //Итоги науки и техники. Общие и теоретические вопросы теплоэнергетики. М.: ВИНИТИ, 1969. - 136 с.

67. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах. М.: Машиностроение, 1972. - 219 с.

68. Калинин Э.К., Ярхо С.А. Влияние чисел Рейнольдса и Прандтля на эффективность интенсификации теплообмена в трубах // ИФЖ. — 1966. Т. 11.-№4.-С. 426-431.

69. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. -М.: Наука, 1971.-576 с.

70. Караваев Н.М., Майков В.П. Метод определения коэффициентов теплоотдачи в слое зернистого материала // Изв. АН СССР. ОТН. 1956. - № 6. - С. 89-100.

71. Карманов В.Г. Математическое программирование. М.: Наука, 1975. - С. 89-95.

72. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел. М.: Высшая школа, 1985. - 480 с.

73. Карташов Э.М. Расчеты температурных полей в твердых телах на основе улучшенной сходимости рядов Фурье-Ханкеля (ч. 2) // Изв. РАН. Энергетика. 1993. - № 3. - С. 106-125.

74. Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники: Пер. с англ. В.Г. Баклановой. Под ред. Ю.В. Петровского. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. 160 с.

75. Кесарев B.C., Козлов А.А. Структура течения и теплообмен при обтекании полусферического углубления турбулизированным потоком воздуха // Вестник МГТУ. Сер. Машиностроение. 1993. -№ 1. — С. 106-115. 1

76. Кикнадзе Г.И. Запустите смерч в теплообменник // Энергия. — 1991. — № 6. -С. 29-31.

77. Кикнадзе Г.И., Гачечиладзе И.А., Олейников В.Г. Поверхность обтекания для формирования динамических вихревых структур в пограничных и пристенных слоях потоков сплошных сред / Пат. 5034292/29 RU C1/5/F15D1/02 // Б.И. от 30.09.1994.

78. Кикнадзе Г.И., Крючков И.И., Чушкин И.В. Кризис теплоотдачи при самоорганизации смерчеобразных вихревых структур в потоке теплоносителя: Препринт / ИАЭ № 4841/3. ЦНИИатоминформ, 1989. - 29 с.

79. Кикнадзе Г.И., Олейников В.Г. Самоорганизация смерчеобразных вихревых структур в потоках газов и жидкостей и интенсификация тепло- и мас-сообмена: Препринт № 227 / Инстут теплофизики СО АН СССР. — 1990. -45 с.

80. Кирпичев М.В., Михеев М.А. Моделирование тепловых устройств. — М.: Изд. АН СССР, 1936. 320 с.

81. Кирсанов Ю.А. Аналитическое решение задачи циклического сопряженного теплообмена потоков теплоносителей с твердым телом // Труды Второй

82. Российской национал, конфер. по теплообмену. В 8 т. Т.7. М.: Изд. МЭИ, 1998. - С. 114-117.

83. Кирсанов Ю.А. Влияние длины элементов насадки на развитие температурных полей // Матер, докл. Республ. науч. конфер. «Проблемы энергетики». Казань: КФ МЭИ, 1996. - С. 8.

84. Кирсанов Ю.А. Влияние нестационарности на теплоотдачу в регенератив-' ном воздухоподогревателе // Изв. вузов. Авиац. техника. — 2003. — № 1. — С.31.34.I

85. Кирсанов Ю.А. Влияние нестационарности и неоднородности температурных полей в стенке на температуру потока теплоносителя // Изв. вузов. Авиац. техника. 1997. - № 2. - С. 75-79.

86. Кирсанов Ю.А. Влияние покрытия на температурные поля в твердых телах при четырехпериодных циклических граничных условиях третьего рода // Сб. тезисов «Основные направления развития теплоэлектроэнергетики». — Казань: КФ МЭИ, 1995. С 53 - 54.

87. Кирсанов Ю.А. Влияние свойств материала на характеристики регенеративного теплообменника // Тезисы докладов Юбилейной научной конференции КФ МЭИ. Казань: КФ МЭИ, 1993. - С. 23.

88. Кирсанов Ю.А. Влияние теплопроводности насадки на частотную характеристику регенеративного теплообменника // Межвуз. сб. научн. тр. «Теплообмен и трение в двигателях и энергетических установках летательных аппаратов». Казань: КАИ, 1992. - С. 48-51.

89. Кирсанов Ю.А. Выбор уравнения для замыкания сопряженной задачи циклического теплообмена твердого тела с холодным и горячим теплоносителями // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. - № 5-6. - С. 58-69.

90. Кирсанов Ю.А. Двухмерная теплопроводность в твердом теле при циклических четырехпериодных граничных условиях третьего рода // Изв. РАН. Энергетика. 1996. - № 2. - С. 69-74.

91. Кирсанов Ю.А. Задача сопряженного теплообмена теплоносителей с насадкой регенератора // Матер, докл. Республ. науч. конфер. «Проблемы энергетики». Казань: КФ МЭИ, 1996. - С. 7-8.

92. Кирсанов Ю.А. Математическое моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе // Теплоэнергетика. — 1999. — № 1. — С. 51-54. !

93. Кирсанов Ю.А. Математическая модель многосекционного регенеративного воздухоподогревателя // Сб. тезисов «Основные направления развития тепло-электроэнергетики». Казань: КФ МЭИ, 1995. - С. 52-53.1.I

94. Кирсанов Ю.А. Математическая модель регенератора // Вопросы тепломассообмена, энергосбережения и экологии в теплоэнергетических процессах: Сб. науч. трудов междунар. науч.-тех. конфер. — Иваново: ИГЭУ, 2003. 156 е./ С. 62-65.

95. Кирсанов Ю.А. Методика оптимизации массогабаритных параметров регенератора // Матер, докл. Республ. научно-техн. конфер. «Проблемы эен-регтики». Казань: КГЭУ, 2000. - С. 18.

96. Кирсанов Ю.А. Методика оптимизации температуры подогрева воздуха перед РВП при работе парогенератора на сернистом топливе // Матер, докл. науч. конфер. «Проблемы энергетики» В 4-х ч. / Ч. 1. — Казань: КФ МЭИ, 1998.-С. 56-57.

97. Кирсанов Ю.А. Моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе с учетом теплообмена торцов насадки // Изв. вузов. Авиац. техника. 2003. - № 3. - С. 33-35.

98. Кирсанов Ю.А. Нестационарная одномерная теплопроводность при циклических граничных условиях третьего рода // ИФЖ. 1991. Т. 61. - № 3. -С. 506-507.

99. Кирсанов Ю.А. Нестационарная теплопроводность в твердых телах с покрытием при циклическом теплообмене с внешними средами // Изв. вузов. Энергетика. 1994. - № 11 -12. - С. 62-65.

100. Кирсанов Ю.А. Нестационарная теплопроводность в бесконечной пластине при несимметричных циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиационная техника. 1992. -№ 2. - С. 88-91.

101. Кирсанов Ю.А. Об оптимальной степени повышения давления в газотурбинном двигателе с регенерацией тепла // Изв. вузов. Проблемы энергетики. -2004.-№3-4.-С. 42-51. '

102. Кирсанов Ю.А. Одномерная теплопроводность в твердых телах при циклических нестационарных граничных условиях III рода // Изв. вузов. Авиа1-ционная техника. — 1993. — № 4. — С. 94-98.1.'

103. Кирсанов Ю.А. Оптимизация массогабаритных параметров регенератора для отопительно-вентиляционной системы // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 1999.-№ 11 -12. - С. 67-75.

104. Кирсанов Ю.А. Оптимизация температуры подогрева воздуха перед регенеративным воздухоподогревателем // Теплоэнергетика. 2000. — № 1. — С. 36-38.

105. Кирсанов Ю.А. Оценка КПД котельного агрегата при отклонении паропроизводительности от номинального значения // Матер, докл. Республ. конфер. «Проблемы энергетики». Ч. 1. Теплоэнергетика. Промтеплоэнерге-тика. Казань: КФ МЭИ, 1997. - С. 45-46.

106. Кирсанов Ю.А. Регенеративный воздухоподогреватель как утилизатор тепла и сепаратор паров серной кислоты // Второй междунар. симпозиум по энергетике, окруж. среде и экономике. Т. 1. Казань: Изд. КФ МЭИ. 1998. -С. 271-274.

107. Кирсанов Ю.А. Температурные колебания в двухмерных телах при циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиац. техника. -1996.-№2.-С. 70-74.

108. Кирсанов Ю.А. Тепловое состояние твердых тел при периодическом взаимодействии их с холодным и горячим теплоносителями // Тезисы докладов Юбилейной научной конференции КФ МЭИ. — Казань: КФ МЭИ, 1993.-С. 14.

109. Кирсанов Ю.АР Тепловое состояние твердых тел с покрытием при несимметричном циклическом теплообмене с внешними средами // ИФЖ. — 1996. -Т. 69.-№ 1.-С. 123- 128.

110. Кирсанов Ю.А. Тепловой расчет многосекционного регенеративного воздухоподогревателя на персональных ЭВМ // Сб. «Компьютерные технологии в учебном процессе» / Тезисы докл. Всероссийской конферен. — Казань: КГУ, 1995.-С. 46.

111. Кирсанов Ю.А. Тепловой расчет регенеративного воздухоподогревателя // Изв. вузов. Авиац. техника. 1999. - № 1. — С. 32 — 35.

112. Кирсанов Ю.А. Теплопроводность в твердых телах при несимметричности полупериодов циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиационная техника. 1994. 2. - С. 95-98.

113. Кирсанов Ю.А. Теплопроводность в твердых телах с покрытием при че-тырехпериодных циклических граничных условиях третьего рода // Изв. вузов. Авиационная техника. 1995. - № 4. - С. 88-92.

114. Кирсанов Ю.А. Улучшение сходимости рядов Фурье-Ханкеля в решениях двумерных задач теплопроводности // ИФЖ. 2000. - Т. 73. - № 6. - С. 1352- 1357.

115. Кирсанов Ю.А. Усовершенствованная математическая модель регенеративного воздухоподогревателя // Матер, докл. Республ. конфер. «Проблемы энергетики». Ч. 1. Теплоэнергетика. Промтеплоэнергетика. Казань: КФ МЭИ, 1997.-С. 55.

116. Кирсанов Ю.А. Циклический сопряженный теплообмен потоков теплоносителей с твердым телом // Изв. РАН. Энергетика. — 1998. — № 5. — С. 113119.

117. Кирсанов Ю.А., Волченко К.М., Низамова А.Ш. Математическая модель регенеративного воздухоподогревателя для исследования теплоотдачи пакета параллельных твердых тел // Изв. вузов. Проблемы энергетики. — 1999. -№9-10.-С. 3-10.

118. Кирсанов Ю.А., Волченко К.М., Низамова А.Ш. Метод экспериментального исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин // Матер, докл. III аспирант.-магистер. семинара КЭИ. Казань: КЭИ, 1999. — С. 3536.

119. Кирсанов Ю.А., Волченко К.М., Низамова А.Ш. Метод экспериментального исследования теплоотдачи пакета параллельных пластин // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 1999. - № 5-6. - С. 19-23.

120. Кирсанов Ю.А., Волченко К.М., Низамова А.Ш. Циклическая теплоотдача пакета гладких пластин // Изв. вузов. Авиац. техника. — 2001. № 2. — С. 3943.

121. Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш. Сравнительная оценка эффективности насадок регенеративных воздухоподогревателей // Межвуз. сб. «Интенсификация тепло- и электроэнергетических процессов». — Казань: КФ МЭИ, 1995.-С. 24-26.

122. Кирсанов Ю.А, Низамова А.Ш. Теплоотдача и сопротивление пакета параллельных пластин со сферическими выштамповками // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2003. -№ 3-4. - С. 54-63.

123. Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш. Установка для исследования»теплоотдачи плоских поверхностей нагрева // Матер, докл. Республ. лауч. конфер.1.|

124. Проблемы энергетики». Казань: КФ МЭИ, 1996. - С. 6.

125. Кирсанов Ю.А., Низамова А.Ш., Волченко К.М. О применении в регенеративном воздухоподогревателе поверхностей нагрева с точечной шероховатостью // Изв. вузов. Проблемы энергетики. — 1999. — № 3-4. — С. 16-19.

126. Коваленко Л.М., Глушков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 240 с.

127. Кондратьев Г.М. Нестационарный метод определения теплоотдачи // Топочная индустрия. — 1935. № 9. - С. 33-36.

128. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. — М.: Гостехиздат, 1954. -408 с.

129. Колосов Н.А. Повышение экономичности, надежности и долговечности регенеративных воздухоподогревателей и перспективные направления их совершенствования // Тяжелое машиностроение. 1999. — № 12. — С. 10-15.

130. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Пер. с англ. под ред. И.Г. Арамановича. — М.: Наука, 1974. -832 с.

131. Костюков В.М., Лукьянов В.И. Перспективы применения автомобильных газотурбинных двигателей // Автомобильная промышленность. — 1979. — № 6.-С. 9-11.

132. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л.: Машиностроение, 1975. - 776 с.

133. Кроль Л.Б. и др. Предварительный подогрев воздуха в разделенном регенеративном воздухоподогревателе // Электрические станции. — 1974. — № 9. -С. 18-19. Ч, j

134. Крупное В.П.J Жихар Г.И. Расчет температуры точки росы паров серной кислоты // Изв. вузов. Энергетика. 1988. -№ 5. — С. 83-86.

135. Кутателадзе С.С., Основы теории теплообмена. — М.-Л.: Машгиз, 1957. — 384 с.1 |

136. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление:

137. Справочное пособие. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 367 с.

138. Кутателадзе С.С. Формула для расчета теплопередачи ротационных регенераторов // Советское котлотурбостроение. — 1935. № 10.

139. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. — М.-Л.:ГЭИ, 1959.-414 с.

140. Кэйс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники / Пер. с англ. под ред. Ю.В. Петровского. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 160 с.

141. Лабораторный практикум по термодинамике и теплопередаче / Под ред. В.И. Крутова, Е.В. Шишова. -М.: Высш. школа, 1988.-216 с.

142. Лебедь Н.Г., Видутов Ю.Н., Константинов Г.П. Вращающийся дисковый регенератор / А.с. 552501 СССР. // Б.И. 1977. - № 12.

143. Левин Ю.П. О применении систем воздушного отопления в гражданских зданиях // Пром. энергетика. 1994. - № 1. - С. 15-16.152: Лелеев Н.С. Неустановившееся движение теплоносителя в обогреваемых трубах мощных парогенераторов. М.: Энергия, 1978. С. 36-39.

144. Липец А.У., Кузнецова С.М., Дирина Л.Д. Вращающиеся регенеративные или рекуперативные трубчатые воздухоподогреватели (мифы и реальность) // Теплоэнергетика. 1996. - № 4. - С. 55-62.

145. Лыков А.В. Тепломассообмен: (Справочник). -М.: Энергия, 1978.-480 с.

146. Лыков А.В. Теория теплопроводности. М.: Высшая школа, 1967. - 600 с.

147. Ляховицкий И.Д. Тепловой расчет регенеративного воздухоподогревателя как аппарата 90 стационарным теплообменом // Известия »ВТИ. — 1942. — № 2.I

148. Макдональд. Перспективы применения керамических теплообменников для экономии энергии и сырьевых ресурсов // Труды Американского общества инженеров-механиков. Серия А. Энергетические машины и установки. 1980. - Т. 102. -№ 2. - С. 69-87.

149. Малкин В.М., Тимофеев В.Н., Шкляр Ф.Р. Температурное поле пластины при регенеративном процессе теплообмена // Сб. науч. трудов № 8 ВНИ-ИМТ «Регенеративный теплообмен. Теплоотдача в струйном потоке». -Свердловск: Металлургиздат, 1962. С. 5-15.

150. Мальковский В.И. Нестационарный теплообмен в турбулентном пограничном слое при изменении тепловых потоков на стенке во времени // Изв. РАН. Энергетика. 1992. - № 1. - С. 150-155.

151. Мальковский В.И. Сопряженная задача охлаждения пластины при импульсном тепловыделении в ее объеме // Теплоэнергетика. 1993. - № 4. -С. 53-56.

152. Манушин Э.А., Михальцев В.Э., Чернобровкин А.П. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. М.: Машиностроение, 1977.-447 с.

153. Марочник сталей и сплавов / Под ред. В.Г. Сорокина. — М.: Машиностроение, 1989. — 640 с. |

154. Матвеев Ю.В., Щукин В.К. Улучшение характеристик вращающихся теплообменников // Пром. теплотехника. 1984. - Т. 6. - № 1. — С. 38-42.

155. Меры защиты хвостовых поверхностей нагрева котельных агрегатов /

156. B.П. Коровин, Ф.А. Красноперов, В.В. Поляков и др. // Энергетик. 1972. — №7.-С. 23-24.

157. Месропьян Р.А. О приближенном расчете скорости сернокислотной коррозии воздухоподогревателей котельных агрегатов при сжигании сернистых мазутов // Изв. вузов. Энергетика. — 1988. — № 2. — С. 102-105.

158. Местные коэффициенты теплоотдачи на поверхности вытянутой лунки /

159. C.А. Исаев, А.И. Леонтьев А.И., А.В. Митяков, В.Ю. Митяков, С.З. Сапожников // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. — М.: Изд. МЭИ, 2002.-Т. 6.-С. 114-117.

160. Методы расчета сопряженных задач теплообмена / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, В.В. Костюк, И.И. Берлин М.: Машиностроение, 1983. - 232 с.

161. Методы расчета теплофизических свойств газов и жидкостей / В.Ф. Абросимов, В.К. Безуглый, Н.К. Болотин и др.: Под ред. В.В. Федорова и др. -М.: Химия, 1974.-248 с.

162. Механизмы смерчевой интенсификации тепло и массообмена / Г.И. Кикнадзе, И.А. Гачечиладзе и др. // Тр. Первой Рос. нац. конф. по теплообмену. М.: Изд. МЭИ. - 1994. - Т. 8. - С. 97-106.

163. Мигай В.К. Повышение эффективности современных теплообменников. — JI.: Энергия, 1980. 144 с.

164. Мигай В.К. Теплообмен в трубах с дискретной шероховатостью // Теплоэнергетика. 1989. - № 2. - С. 2-J.

165. Мигай В.К., Слободская JI.H. Исследование поверхности теплообмена с волнистым дистанционным листом, для котельных вращающихся воздухоподогревателей // Теплоэнергетика. — 1962. № 9. - С. 68-70.I

166. Михайлов-Михеев П.Б. Справочник по металлическим материалам турби-но- и моторостроения. M.-JI.: Машгиз, 1961. - 838 с.

167. Михеев М.А. Основы теплопередачи. — М.: Госэнергоиздат, 1956. — 392 с.

168. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. — М.: Энергия, 1977. -344 с.

169. Мунябин К.Л. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхностей, формованных сферическими углублениями // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 2002. - Т. 6. - С. 155-158.

170. Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. — М.: Высшая школа, 1991. 480 с.

171. Нагога Г.П. Эффективные способы охлаждения лопаток высокотемпературных газовых турбин. — М.: Изд. МАИ, 1996. — 100 с.

172. Нагога Г.П., Рукин М.В., Ануров Ю.М. Гидравлическое сопротивление в плоских каналах со сферическими углублениями // Сб. «Охлаждаемые газовые турбины двигателей летательных аппаратов». Казань: Изд. КАП, 1990.-С. 40-44.

173. Надыров И.И. Коррозия регенеративных воздухоподогревателей и методы ее предупреждения (Обзор). М.: БТИ ОРГРЭС, 1973. - 40 с.

174. Назаренко B.C., Боткачик И.К., Костров JI.A. Испытание модели регенеративного воздухоподогревателя на горячем стенде // Энергомашиностроение. 1967.- №9. 1

175. Назмеев Ю.Г. Теплообмен при ламинарном течении жидкости в дискретно-шероховатых каналах. — М.: Энергоатомиздат, 1998. — 376 с. >

176. Наринский Д.А. Применение метода нестационарного нагрева для опре1.Iделения теплоотдачи регенеративных поверхностей // Теплоэнергетика. — 1970.-№3.-С. 40-42.

177. Некоторые результаты экспериментального исследования аэродинамики и теплообмена на поверхности с полусферическими кавернами / Э.П. Волчков, С.В. Калинина, И.П. Матрохин и др. // Сиб. физ.-техн. журнал. 1992. — Вып. 5.-С. 3-5.

178. Некрасов В.Г. Газовая турбина как автомобильный двигатель нового поколения // Тяжелое машиностроение. 1996. - № 10. - С. 14-17.

179. Некрасов В.Г. Направления развития автомобильных газовых турбин и определение их оптимальных параметров // Тяжелое машиностроение. — 1999. № 10.-С. 13-22.

180. Нестационарный теплообмен / В.К. Кошкин, Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, С.А. Ярхо. — М.: Машиностроение, 1973. 328 с.

181. Низамова А.Ш. Повышение энергоэффективности регенеративного воздухоподогревателя РВП-54 энергетического котла ТГМ-84Б / Дисс. . канд. техн. наук. — Казань: КГЭУ, 2003.

182. Нинуа Н.Е. Регенеративный вращающийся воздухоподогреватель. — М.: Высшая школа, 1965. 106 с.

183. Новиков М.Д. Расчет оптимальных параметров теплообменных аппаратов газотурбинных установок. Л.: Энергия, 1967.- 143 с.

184. Новожилов Ю.Н. Схема рециркуляции воздуха в котлах с регенеративными вращающимися воздухоподогревателями // Пром. энергетика. 1995. -№7.-С. 11-13.

185. О влиянии перестройки вихревой структуры^ на теплоотдачу при увеличении глубины сферической лунки на стенке узкого канала / С.А. Исаев, А.И. Леонтьев, Н.А. Кудрявцев, И.А. Пышный // ТВТ. 2003. - Т. 41. - № 2. - С.268.272.

186. Олимпиев В.В., Гортышов Ю.Ф. К вопросу эб интенсификации теплообмена посредством сферических выемок // Изв. вузов. Авиац. техника. — 1999.-№9.-С. 54-58

187. Осипова В.А. Экспериментальное исследование процессов теплообмена. — М.: Энергия, 1979.-318 с.

188. Оцисик М.Н. Сложный теплообмен / Пер. с англ. под ред. Н.А. Анфимова. -М: Мир, 1976. -616 с.

189. Парфенов В.П., Белокрылов И.В. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление в каналах гофрированных насадок с шероховатой поверхностью // Теплоэнергетика. 1992. - № 8. - С. 72-75.

190. Петросян Р.А., Гудкевич Э.Л., Надыров И.И. Коррозионная стойкость низколегированных сталей для газоходов котлов // Электрические станции. — 1975.-№ 12.-С. 27-28.

191. Петров Ю.Д. Уточненная модель высокотемпературного регенеративного нагревателя И ТВТ. 1978. - Т. - № 6. - С. 1312-1314.

192. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967. — 412 с.

193. Попов С.К. Математическая модель компактного регенератора // Промышленная энергетика. 2001. - № 10. - С. 39-40.

194. Почуев В.П., Луценко Ю.Н., Мухин А.А. Теплообмен в охлаждаемых лопатках высокотемпературных газовых турбин // Тр. Первой Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 1994. - Т. 8. - С. 178-183.

195. Прасолов Р.С. Расчет характеристик интенсификации теплообмена шероховатостью в условиях свободной конвекции // Изв. вузов. Энергетика. 1988.-№9.- С. 60-64.

196. Применение ^вых теплопередающих поверхностей для модернизации воздушных регенеративных подогревателей / Н.И. Серебряников, А.Е. За-рянкин, Н.А. Зройчиков, Б.В. Ломакин, Б.П. Симонов, В.А. Заря*нкин // Теплоэнергетика. 1999. 12.-С. 40-43.I

197. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: Справочник / A.M. Бакластов, В.М. Бродянский, Б.П. Голубев и др.; Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 553 с.

198. Регенеративные вращающиеся воздухоподогреватели / В.К. Мигай, B.C. Назаренко, И.Ф. Новожилов, Т.С. Добряков Л.: Энергия, 1971. - 168 с.

199. Резников М.И., Липов Ю.М. Паровые котлы тепловых электростанций. -М.: Энергоиздат, 1981.-240 с.

200. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. - 422 с.

201. Рид Р., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей / Пер. с англ. под ред. В.Б. Когана. Л.: Химия, 1971.-704 с.

202. Ридер Г., Хупер Ч. Двигатели Стирлинга / Пер. с англ. М.: Мир, 1986. -464 с.

203. Рихтер Jl.А. О выборе оптимальных скоростей газа и воздуха в регенеративных воздухоподогревателях // Энергомашиностроение. — 1970. — № 11.-С. 37-39.

204. Рождение уединенных вихрей при обтекании сферических углублений / П.Р. Громов, А.Б. Зобнин, М.И. Рабинович, М.М. Сущик // Письма в ЖЭТФ. 1986.-Т. 12.-№21.

205. Самоорганизация вихревых структур при обтекании водой полусферической лунки / Г.И. Кикнадзе , Ю.К. Краснов, Н.Ф. Подымака, В.Б. Хабенский // Докл. АН СССР. 1986. - Т. 291. - № 6. - С. 1315-1318.

206. Светлов Ю.В. Гидродинамика газового потока при обтекании насадочных поверхностей сложной формы // Хим. и нефт. машиностроение. — 1970. -№8.-С. 14-16.1 I

207. Светлов Ю.В. Конвективный теплообмен в дисковых насадках // Хим. и нефт. машиностроение. — ,1970. — № 6. С. 18-20.

208. Серов Е.П., Корольков Б.П. Динамика процессов в тепло- и массообмен-ных аппаратах. М.: Энергия, 1967. — 168 с.

209. Смирягин А.П. и др. Промышленные цветные металлы и сплавы: Справочник. М.: Металлургия, 1971. — 396 с.

210. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т. 1 / Пер. с англ. под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 560 с.

211. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. — М.: Машиностроение, 1989. 366 с.

212. Спрунде Я.А. Перспективы развития автомобильных ГТД // Промышленная теплотехника. 1980. - Т. 2. - № 6. - С. 28-35.

213. Спэрроу Э.М., Сесс Р.Д. Теплообмен излучением / Пер. с англ. под ред.

214. A.Г. Блоха. Л.: Энергия, 1971. - 294 с.

215. Сравнительный анализ эффективности интенсификаторов теплоотдачи / Ю.Ф. Гортышов, В.В. Олимпиев, И.А. Попов, О.В. Алексеева // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. М.: Изд. МЭИ, 2002. — Т. 6. - С. 75-78.

216. Сравнительные испытания набивок регенеративных воздухоподогревателей при сжигании высокосернистых углей / Е.И. Коротов, B.C. Гудзенко,

217. B.Г. Здановский, А.А. Брязгин // Электрические станции. — 1975. — № 1. — С. 25-27.

218. Струминский В.В. Теория нестационарного пограничного слоя / Кн. «Тео-ретические;работы по аэродинамике». — М.: Оборонгиз,» 1957. — С. 230-252.

219. Существо механизма интенсификации теплообмена на поверхности со1.|сферическими выемками / А.И. Леонтьев, В.В. Олимпиев, Е.В. Дилевская,

220. C.А. Исаев // Изв. РАН. Энергетика. 2002. - № 2. - С.117-135.

221. Теория и техника теплофизического эксперимента 7 Ю.Ф. Гортышов, Ф.Н. Дресвяников, Н.С. Идиатуллин и др. Под ред. В.К. Щукина. М.: Энергоатом издат, 1985. - 360 с.

222. Теория тепломассообмена / С.И. Исаев, И.А. Кожинов, В.И. Кофанов и др. Под ред. А.И. Леонтьева. М.: Высш. школа, 1979. — 475 с.

223. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Е.В. Аметистов, В.А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др. — М.: Энергоиздат, 1982. 512 с.

224. Тепловая энергетика: состояние дел и перспективы развития / В.В. Гордеев, Ю.А. Ершов, И.А. Сотников, А.У. Липец, И.Д.Лисейкин // Тяжелое машиностроение. 1996. -№ 9. - С. 7-13.

225. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / Под ред. Н.В. Кузнецова, В.В. Митора, И.Е. Дубовского, Э.С. Карасиной. М.: Энергия, 1973.- 296 с.

226. Теплообмен в щелевых каналах с круглыми ребрами-перемычками / Э.Г. Нарежный, Б.В. Сударев, A.M. Медведев, В.В. Медведев // Пром. теплотехника. 1990. - № 3. - С. 24-29.

227. Теплообмен и аэродинамическое сопротивление керамических блоков / И.И. Надыров, В.А. Локшин, И.А. Боткачик и др. // Теплоэнергетика. — 1973.-№5.-С. 73-75.

228. Теплообмен и аэродинамическое сопротивление новых типов насадок для регенеративных воздухоподогревателей / П.А. Березинец, И.Н. Розенгауз, И/lL Улезько, И.А. Боткачик // Энергомашиностроение. 1971. — № 5. — С. 44-46.

229. Тещюобмен при самоорганизации смерчевых структур / И.А. Гачечиладзе, Г.И. Кикнадзе и др. // Тр. Минского междун. форума. Проблемные доклады. Секция 1-2. Минск: Наука и техника, 1988.-С. 83-125.

230. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при обтекании поверхностей с развитой шероховатостью в виде сферических углублений / А.А. Александров, Г.М. Горелов, В.П. Данильченко, В.Е. Резник / Пром. теплотехника. 1989. - Т. 11. - № 6. - С. 57-61.

231. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление щелевых каналов со сферическими выштамповками / И.Г. Федоров, В.К. Щукин, Г.А. Мухачев, Н.С. Идиатуллин // Изв. вузов. Авиац. техника. — 1961. — № 4. — С. 120-127.

232. Теплотехнический справочник / Под общ. ред. В.Н. Юренева и П.Д. Лебедева. В 2-х т. Т. 2. М.: Энергия, 1976. - 896 с.

233. Технико-экономические основы выбора параметров конденсационных электрических станций / Под ред. Л.С. Стермана. — М.: Высш. школа, 1970. -278 с.

234. Тимофеев В.Н., Малкин В.М., Шкляр Ф.Р. Теория расчета регенеративных теплообменников // Сб. науч. трудов № 8 ВНИИМТ «Регенеративный теплообмен. Теплоотдача в струйном потоке». Свердловск: Металлургиздат, 1962.- С. 16-32.

235. Тихонов A.M. Регенерация тепла в авиационных ГТД. — М.: Машиностроение, 1977.

236. Тихоплав В.Ю., Кириллов И.И., Тихоплав Т.С. Исследование циклов ГТУ с регенерацией // Промышленная теплотехника. — 1990. Т. 12. — № 2. - С. 49-55.

237. Толубинский В.И., Легкий В.М. Тепловые и аэродинамические характеристики двух типов поверхности нагрева регенеративных воздухоподогреваNт^лей // Энергомашиностроение. — 1963. — № I. — С. 40-42.

238. Торицын Л.Н. Изменение гидравлического сопротивления регенеративного теплообменника вследствие деформации ползучести насыпной насадки // ТВТ. 1989. - Т. 27. -№ 6. - С. 1032-1034.

239. Троицкий Б.Л., Сударева Е.А. Основы проектирования судовых энергети1.Iческих установок. — Л.: Судостроение, 1987. — 152 с.

240. Троянкин Ю.В. Метод определения потере нагреваемого воздуха в регенераторах печей // Пром. энергетика. — 1996. — № 4. — С. 33-34.

241. Уваров В.В., Чернобровкин А.П. Газовые турбины. — М.: Машгиз, 1960. — 142 с.

242. Фалеев В.В., Бараков А.В. Исследование межфазного теплообмена в регенеративном теплообменнике с дисперсной насадкой // Пром. энергетика. 2003. -№ 6. - С. 35-37.

243. Фалий В.Ф. Нестационарный конвективный теплообмен в трубе // Теплоэнергетика. 1991. - № 3. - С. 43-47.

244. Федоров И.И., Назаренко B.C., Кашунин Е.И. Исследование регенеративного воздухоподогревателя с плотным движущимся слоем твердого теплоносителя // Электр, станции. — 1974. — № 9. С. 19-22.

245. Федынский О.С. Интенсификация теплообмена при течении воды в кольцевом канале // Сб. «Вопросы теплообмена». — М.: Изд АН СССР, 1959. С. 53-66.

246. Физико-химические и эксплуатационные свойства реактивных топлив: Справочник / Н.Ф. Дубовкин, В.Г. Маланичева, Ю.П. Массур, Е.П. Федоров. М.: Химия, 1985. - 240 с!

247. Физические величины: Справочник / А.П. Бабичев, Н.А. Бабушкина, A.M. Братковский и др. Под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энерго-атомиздат, 1991.-1232 с.

248. Хаузен X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе: Пер. с нем. И.Н. Дулькина. — М.: Энергоиздат, 1981. 384 с.

249. Хейлигеннггедт В. Регенераторы, рекуператоры и воздухонагреватели. -М.: Металлургиздат, 1933.

250. Хринижак В. Регенераторы газотурбинных установок / Пер. с англ. под ред. С.А. Кантора. — М.: Машгиз, 1962. — 287 с.I

251. Христич В.А., Лабинов С.Д. Эффективность применения цикла с промежуточной регенерацией для энергетических и транспортных газотурбинных установок // Энергетика. — 1964. — № 8. — С. 46-52.

252. Цыганков А.С. Расчет теплообменных аппаратов. Л.: Судпромгиз, 1956. -350 с.

253. Численный анализ влияния на турбулентный теплообмен глубины сферической лунки на плоской стенке / С.А. Исаев, А.И. Леонтьев, П.А. Баранов, И.А. Пышный // ИФЖ. 2003. - Т. 76. - № 1. - С. 52-59.

254. Численное моделирование смерчевого теплообмена на рельефах с лунками / С.А. Исаев, И.А. Пышный, А.Е. Усачев, В.Б. Харченко // Третья Рос. нац. конф. по теплообмену: В 8 т. — М.: Изд. МЭИ, 2002. Т. 6. - С. 110-113.

255. Численный анализ влияния вязкости на вихревую динамику при ламинарном отрывном обтекании лунки на плоскости с учетом ее асимметрии / С.А. Исаев, А.И. Леонтьев, И.А. Баранов, И.А. Пышный // ИФЖ. 2001. - Т. 74.- № 2. С. 62.

256. Чудновский Я.П. Интенсификация теплообмена генерацией вихрей / Дис. . канд. техн. наук. М., 1990. — 170 с.

257. Чуханов З.Ф., Шапатина Е.А. Динамика процесса швелевания твердого у топлива // Изв. АН CCjCP. ОТН. 1945. - № 7-8. - С. 746-763. .

258. Шак А. Промышленная теплопередача. Теория и ее практическое применение. Основные числовые примеры / Пер. с нем. Под ред. В.А. Осиповой. -М.: Металлургиздат, 1961. — 524 с. i

259. Шашков А.Г., Абраменко Т.Н. Теплопроводность газовых смесей. М.: Энергия, 1970.-288 с.

260. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1975. — 711 с.

261. Шрадер И.Л., Датчан А.А., Готовский М.Я. Интенсифицированные ^ трубчатые воздухоподогреватели // Теплоэнергетика. — 1999. № 9. — С. 5456.

262. Шрайбер П.И. Повышение экономичности, надежности и долговечности регенеративных воздухоподогревателей // Тяжелое машиностроение. — 1995. —№ 7.-С. 32-35.

263. Эффективные поверхности теплообмена / Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер, И.З. Копп, А.С. Мякочин М.: Энергоатомиздат, 1998. — 407 с.

264. Якоб М. Вопросы теплопередачи / Пер. с англ. под ред. В.П. Мотулевича. М.: ИЛ, 1960.-518 с.

265. Ackerman G. Die Theorie der Warmeastauscher mit Warmespeicherung // Zeitschrift fur angewandte Mathematik und Mechanik. — 1931. № 11. - S. 192.

266. Anzelius A. Uber Erwarmung vermittels durchstromender Medien // Zeitschrift fuij angewandte Mathematik und Mechanik. 192 3. — № 4. — S. 6.

267. Baclic B.S. The application of the Galerkin method to the solution of the symmetric and balanced counterflow regenerator problem // J. Heat Transfer. 1985. — Vol. 107.-P.p. 214-221. 1

268. Baclic B.S., Dragutinovic G.D. Asymmetric-ur.balanced counterflow thermal regenerator problem: solution by the Galerkin method and meaning of dimen-sionless parameters // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1991. - Vol. 34. - No 2. -P.p. 483-498.

269. Brauer Н. Stromungswiderstand und Warmeubergang bei Ringspalten mitrau-hen Kemrohren // Atomkernenergie. 1961. - N 4. - S. 152-161; N 5. - S. 207211.\

270. Burns A. Heat-jransfer coefficient correlations for thermal regenerator calculations transient responce // Int. J. Heat and Mass Transfer. - 1979. — V. 22. - No 6. - P.p. 969-973.

271. Burns A., Willmott A.J. Transient performance of periodic flow regenerators // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1978. - V. 21. - No 5. - P.p. 623-627.

272. Chyn M.K., Yu Y., Ding H., Downs etal J.P. Concavity enhanced heat transfer in an internal cooling passage // ASME Paper 97-GT-437. — 1997. — 7 p.

273. Coleman H.W., Hodge B.K., Taylor R.P. A revelation of Schlichtings surface roughness experiment // J. Fluids Eng. 106. 1984. — P.p. 60-65.

274. Coppage J.E. and London A.L. The periodic-flow regenerator A summary of design theory // Transactions of the ASME. - 1953. - V. 75. - № 5. - P.p. 779787.

275. Furnas C.C. Heat transfer from a gas stream to a bed of broken solids // Bureau of Mines Bull. No 361. - 1932.

276. Glaser H. Der Warmeubergang in Regeneratoren // Z. Ver. Dent. Ing. Beiheft "Verfahrenstechnik" . - 1938. -No 4. -S. 112-125.

277. Han J.C. Heat transfer and friction characteristics in rectangular channels with rib turbulators // Trans. ASME. J. Heat Transfer. 1988. - V. 110. - No 2. - P.p. 321-328.

278. Han J.C., Ou S., Park J.S., Hi C.K. Augmented heat transfer in rectangular channels of narrow aspect rations with rib turbulators // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1989. - V. 32. - No 9. - P.p. 1619-1630.

279. Han J.C., Park J.S. Developing heat transfer in rectangular channels with rib turbulators // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1988. - V. 31. - No 1. - P.p. 183195.

280. Han J.C., Park J.S., Lei C.K. Heat transfer enhancement in channels with turbulence promoters // Trans. ASME. J. Eng. Gas Turbines Pwr. 107. 1985. — P.p. 628-635.

281. Hausen H. Uber die Theorie des Warmeustausches in Regeneratoren // Zeitschrift fur angewandte Mathematik und Mechanik. — 1929. — № 4. S. 173 -200.

282. Hausen H. Vervollstandigte Berechnung des Warmeanstauches in Regeneratoren // Z. Ver. Dt. Ing., Beihelft Verfok. 1942. - V. 2. - S. 31 -43.

283. Heiligenstaedt W. Die Berechnung von Warmespeichern. // Arch. Eisenhut-tenw. 1928/29. - № 2.' - S. 217-222.

284. Hill A., Willmott A.J. A robust method for regenerative heat exchanger calculations // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1987. - V. 30. - No 2. - P.p. 241 - 249.

285. Hill A., Willmott A.J. Accurate and rapid thermal regenerator calculations // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1989. - V. 32. - No 3. - P.p. 465 - 476.

286. Lambertson T.J. Performance Factors of a Periodic-Flow Heat Exchanger // Transacations of the ASME. Ser. A. J. of Engineering for Power. 1958. V. 80, No 4. P.p. 586-592.

287. Lowan A.N. On the Problem of Heat Recuperator // Philosophical. Magazine and Journal of Science. 1934. V. 17, № 115 May. P.p. 914-933.

288. Modest M.F., Tien C.L. Thermal Analysis of Cyclic Cryogenic Regenerators // Int. J. Heat Mass Transfer. 1974. V. 17, № 1. P.p. 37-49.

289. Nusselt W. Der Einfluss der Gastemperatur auf der Warmeubergang im Rohr, Technische Mechanik und Thermodynamik // Januar 1930. Bd 1. - S. 277.

290. Nusselt W. Die Theorie des Winderhitzers //Z. Ver. Deut. Ing. 1927. № 71. S. 85-91.

291. Razelos P., Benjamin M.K. Computer model of thermal regenerators with variable mass flow rates // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1978. V. 21, No 6. P.p. 735-744.

292. Rummel K. Die Berechnung der Warmespeicher auf Grund der Warmedurch-gangszahl.//Stahl u. Eisen.- 1928.-№ 48.-S. 1712-1715.

293. Schack A. Die Berechnung der Regeneratoren. // Arch. Eisenhuttenw. -1943/44.-№ 17.-S. 101-118.

294. Schmeidler W. Mathematische Theorie der Warmespeicherung // Zeitschrift fur angewandte Mathematik und Mechanik. 1928. - № 8. - S. 385-393.

295. Shumann T.E.W. Heat transfer: A liquid flowing per porous prism // J. Of Franklin Institute. Vol. 208. - 1929. - P. 405.

296. Sieder E.N., Tate C.E. Heat Transfer and Pressure Drop of Liquids in Tubes // Ind. Eng. Chem. 1936. -V. 28. - P. 1429-1435.

297. Sunders, Ford. Heat transfer in the flow of gas through a bed of solid particles // J. Iron and Steel Institute. No 1. - 1940.

298. Taylor R.P., Chakroun W.M. Heat transfer in the turbulent boundary with a short of surface roughness // AIAA. 1992. - No 0249. - P.p. 1-7.

299. Taylor R.P., Coleman H.W., Hodge B.K. Prediction of heat transfer in turbulent flow over rough surfaces // Trans. ASME: J. Heat Transfer. 1989. - V. 111.-No 2.-P.p. 568-572.

300. Willmott A.J. The regenerative heat exchanger computer representation // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1969. - V. 12. - No 9. - P.p. 997-1014.

301. Willmott A.J., Burns A. Transient responce of periodic-flow regenerators // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1977. - V. 20. - No 7. - P.p. 753-761.

302. Willmott A.J., Duggan R.C. Refined closed methods for the contra-flow thermal regenerator problem // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1980. - V. 23. - No 5.-P.p. 555 -662.

303. Willmott A.J., Hinchcliffe C. The effect of gas heat storage upon the performance of the thermal regenerator // Int. J. Heat and Mass Transfer. — 1976. — V. 19. -No 8.-P.p. 821-826.