Інтенсифікація теплообміну в теплоутилізаторах з гранульованими насадками
Вантажиться...
Дата
2018-06-21
Автори
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
ОНАХТ
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.14.06 - Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика.
В дисертаційній роботі на підставі аналітичних і експериментальних досліджень визначені особливості процесу теплообміну між гранульованою насадкою, рухомою і нерухомою, та наскрізним потоком газового (повітряного) середовища та встановлені умови підвищення ефективності роботи теплоутилізаторів контактного типу. Отримані аналітичні залежності для розрахунків температур газового і твердого компонентів, які дозволяють проводити розрахунковим шляхом оцінку впливу різних факторів, таких як фізичні властивості газу і твердих часток, швидкості потоків, порозності шару на ефективність теплообміну між потоками, що може бути застосоване під час пошуку оптимальних режимних параметрів теплоутилізаторів. У проведених експериментальних дослідженнях теплообміну між щільним шаром гранульованого матеріалу і потоком нагрітого повітря в якості гранульованого матеріалу застосовувались керамзит і гравій. Хід температурних кривих для газового потоку і твердого компонентів на вході та виході установки засвідчив про наявність двох явно виражених областей з різним темпом нагрівання. Визначено, що доцільно тривалість періоду нагрівання в теплоакумуляторах з нерухомим шаром встановлювати в межах першого періоду, який характеризується високим темпом нагрівання. Отримано, що інтенсивність теплообміну підвищується за використання суміші часток різного розміру. Встановлено, що коефіцієнти міжкомпонентного теплообміну за нагрівання нерухомої насадки залежать від швидкості газу, швидкості руху шару, температури газу на вході в апарат, тривалості процесу і описуються функцією класу сигмоїд. Встановлено, що інтенсивність теплообміну для рухомого шару в досліджуваній області вища, ніж для нерухомого. Проведені розрахунки промислових регенераторів із гранульованою насадкою з керамзиту у вигляді щільного шару. Показано, що теплоутилізатор з рухомим щільним шаром керамзиту характеризується ККД на рівні 79 %, а теплоутилізатор з нерухомим шаром гранульованого матеріалу має ККД 60 %, проте для його функціонування не існує потреби використання механізмів для організації руху насадки.
Thesis for a Candidate of Technical Sciences degree in specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering. In the thesis on the basis of analytical and experimental studies, the specific features of the heat exchange process between the granular packing and the through flow of the gaseous (air) medium are determined. The area of possible application of research results is industrial enterprises with low-potential thermal emissions. As a result of solving a two- component mathematical model, analytical dependencies are obtained for calculating the temperatures of the gas and solid components in the case of a direct and countercurrent motion pattern. Dependencies make it possible to estimate the influence of various factors, such as physical properties of gas and solid particles, flow velocities, porosity of the layer, on the efficiency of heat exchange between the flows. Calculation data is proposed to be used when searching for optimal operating parameters. The designed experimental setup made it possible to carry out investigations both with a moving dense layer of granular material and with a stationary one. The working chamber simulated the heat exchange channel of heat recovery units and was a vertical tube of circular cross section filled with granular material. Exclay and gravel were used as the granular material. Experimental studies of heat exchange between a dense layer of granular material and a stream of heated air have been carried out. The conditions for increasing the efficiency of the heat recovery unit are established. The course of the temperature curve for the gas flow and solid components at the inlet and outlet of the installation indicates the presence of two clearly pronounced regions with different heating rates. It is assumed that it is expedient to set the heating time in the heat accumulator with a stationary nozzle within the first period, which is characterized by a high rate of heating. It is found that the heat exchange rate increases with a mixture of particles of different sizes. It is established that the coefficients of intercomponent heat transfer during heating of the fixed nozzle depend on the gas velocity, the velocity of the ball, the temperature of the gas at the inlet to the apparatus, the duration of the process, and are described by a function of the sigmoid class. A comparative analysis of the efficiency of heat exchange between the air flow and the moving and stationary layer is carried out. It is established that in the investigated region of particle velocities the intensity of heat transfer for a moving layer is higher than for a stationary one. The analysis of calculation results of heat recovery devices with a granular packing in the form of a dense layer of expanded clay for industrial use is presented. It is shown that a heat recovery unit with a moving dense layer of expanded clay is characterized by an efficiency of 79%, a heat recovery unit with a fixed bed has an efficiency of 60%. However, the advantages of fixed-bed machines consist in the simplicity of the design and in the absence of the need to organize the movement of the nozzle.
Thesis for a Candidate of Technical Sciences degree in specialty 05.14.06 - Technical Thermophysics and Industrial Heat Power Engineering. In the thesis on the basis of analytical and experimental studies, the specific features of the heat exchange process between the granular packing and the through flow of the gaseous (air) medium are determined. The area of possible application of research results is industrial enterprises with low-potential thermal emissions. As a result of solving a two- component mathematical model, analytical dependencies are obtained for calculating the temperatures of the gas and solid components in the case of a direct and countercurrent motion pattern. Dependencies make it possible to estimate the influence of various factors, such as physical properties of gas and solid particles, flow velocities, porosity of the layer, on the efficiency of heat exchange between the flows. Calculation data is proposed to be used when searching for optimal operating parameters. The designed experimental setup made it possible to carry out investigations both with a moving dense layer of granular material and with a stationary one. The working chamber simulated the heat exchange channel of heat recovery units and was a vertical tube of circular cross section filled with granular material. Exclay and gravel were used as the granular material. Experimental studies of heat exchange between a dense layer of granular material and a stream of heated air have been carried out. The conditions for increasing the efficiency of the heat recovery unit are established. The course of the temperature curve for the gas flow and solid components at the inlet and outlet of the installation indicates the presence of two clearly pronounced regions with different heating rates. It is assumed that it is expedient to set the heating time in the heat accumulator with a stationary nozzle within the first period, which is characterized by a high rate of heating. It is found that the heat exchange rate increases with a mixture of particles of different sizes. It is established that the coefficients of intercomponent heat transfer during heating of the fixed nozzle depend on the gas velocity, the velocity of the ball, the temperature of the gas at the inlet to the apparatus, the duration of the process, and are described by a function of the sigmoid class. A comparative analysis of the efficiency of heat exchange between the air flow and the moving and stationary layer is carried out. It is established that in the investigated region of particle velocities the intensity of heat transfer for a moving layer is higher than for a stationary one. The analysis of calculation results of heat recovery devices with a granular packing in the form of a dense layer of expanded clay for industrial use is presented. It is shown that a heat recovery unit with a moving dense layer of expanded clay is characterized by an efficiency of 79%, a heat recovery unit with a fixed bed has an efficiency of 60%. However, the advantages of fixed-bed machines consist in the simplicity of the design and in the absence of the need to organize the movement of the nozzle.
Опис
Солодка, А. В. Інтенсифікація теплообміну в теплоутилізаторах з гранульованими насадками : автореф. дис. ... канд. техн. наук : спец. 05.14.06 "Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика" / Солодка Антоніна Василівна ; наук. кер. І. Л. Бошкова ; Одес. нац. акад. харч. технологій. - Одеса : ОНАХТ, 2018. - 23 с.
Ключові слова
теплообмін, насадка, гранульований матеріал, нагрівання, газовий потік, температурні криві, інтенсивність, теплообмен, гранулированный материал, нагрев, газовый поток, температурные кривые, интенсивность, heat exchange, nozzle, granular material, heating, gas flow, temperature curves, efficiency