Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Современное состояние вопроса пульсирующего горения 13
1.1. Общие сведения об изучаемом явлении 13
1.2. Акустические свойства резонатора Гельмгольца 14
1.3. Основные подходы к моделированию огневых процессов и турбулентных течений 16
1.4. Вопрос нестационарного горения 19
1.4.1. Этапы изучения 19
1.4.2. Теоретические модели термоакустических колебаний 21
1.4.3. Моделирование термоакустических колебаний 26
1.5. Состояние вопроса теплопередачи при нестационарном горении 28
1.6. Вопрос математического моделирования подобных устройств 30
1.7. Анализ устройств пульсирующего горения 33
1.7.1. Прикладные реализации пульсирующего горения в промышленной теплоэнергетике 33
1.7.2. Энергетическое положение котлов пульсирующего горения
1.8. Организационная структура процессов 46
1.9. Цель и задачи исследования 48
ГЛАВА 2. Построение математической модели теплообменного устройства пульсирующего горения 51
2.1. Общие положения 51
2.2. Принципиальные особенности работы объекта исследования 55
2.2.1. Явление и сущность вибрационного горения в устройстве типа резонатора Гельмгольца 55
2.2.2. Принцип действия и конструктивные особенности аппарата 59
2.3. Математическое моделирование 63
2.3.1. Схема идентификации объекта моделирования 63
2.3.2. Пространство состояния котла пульсирующего горения . 65
2.4. Математическая модель объекта исследования 68
2.4.1. Общие сведения 68
2.4.2. Эквивалентирование системы 73
2.4.3. Гидравлическая задача 75
2.4.4. Тепловая задача 77
2.4.4.1. Система уравнений 77
2.4.4.2. Уравнение выгорания 77
2.4.4.3. Приведение системы к безразмерному виду 80
2.4.5. Реализация метода конечных разностей в одномерной системе 82
Выводы по главе 85
ГЛАВА 3. Исследование гармонической функции изменения волновых параметров системы 86
3.1. Постановка задачи 86
3.2. Экспериментальная установка на основе котла 88
3.3. Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных 91
3.4. Результаты испытаний и выводы 93
3.5. Математическое описание гармонической функции 98
Выводы по главе 99
ГЛАВА 4. Расчетно-экспериментальное построение термогидродинамического состояния теплообменного устройства с резонатором гельмгольца 101
4.1. Расчетная гидротермическая модель объекта 101
4.1.1. Основные положения 101
4.1.2. Математический аппарат 103
4.1.3. Алгоритм расчета гидротермической модели 108
4.2. Приближенное решение задачи противотока 112
4.3. Решение задачи конечно-разностным методом 115
4.4. Экспериментальное апробирование модели 117
4.4.1. Экспериментальная установка на основе котла 117
4.4.2. Проведение эксперимента и обработка результатов 118
4.5. Результаты моделирования гидротермических характеристик 119
4.5.1. Оценка режима работы устройства 119
4.5.2. Оценка влияния вибрационного режима работы 127
4.6. Рекомендации по повышению эффективности эксплуатации 131
5 4.7. Инженерная методика определения конструктивных характеристик котлоагрегата 133
Выводы по главе 135
Основные результаты и выводы 136
Список литературы
- Основные подходы к моделированию огневых процессов и турбулентных течений
- Явление и сущность вибрационного горения в устройстве типа резонатора Гельмгольца
- Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных
- Приближенное решение задачи противотока
Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие науки о сжигании топлив и сопровождающего его теплообмена интенсивно развивалась в течение нескольких веков и превратилась в набор твердо устоявшихся представлений и методик решения задач. В силу ряда причин ею рассматриваются теплообмен при стационарном движении сред и факельного горения. Такие процессы, как волновые и колебательные процессы горения и движения сред, участвующих в теплообмене, не исследуются, либо предельно упрощены. Проектирование новых теплогенерирующих устройств в плане усовершенствования характеристик уже достигло стадии насыщения, а радикальное повышение экологических показателей крайне затруднено и сопровождается значительным подорожанием.
Простой механический перенос наработанного опыта проектирования, строительства и эксплуатации объектов газопотребления абсолютно неприемлем в новых условиях. Поэтому необходимо развитие теплотехники по новым и более эффективным путям технического развития и экологической безопасности.
В этом направлении весьма перспективным представляется реализация в теплоэнергетических установках процессов пульсирующего горения. Подобный режим позволяет обеспечить максимальную полноту тепловыделения топлива, существенно интенсифицировать тепломассообменные процессы и повысить теплонапряженность камеры сгорания. При таких условиях очевидно уменьшение металлоемкости конструкции, сокращение затрат на монтаж и обслуживание теплоэнергетических установок. Кроме того, продукты сгорания отвечают самым жестким экологическим требованиям. Широкое внедрение устройств пульсирующего горения (УПГ) в технологические процессы сдерживается отсутствием надежной теории рабочего процес-
9 са для расчета конструктивных параметров при их проектировании, а также поверочного расчета для определения эффективности их работы.
Цель и задачи работы. Целью работы является разработка методики расчета параметров работы котлов пульсирующего горения на примере теплогенератора с резонатором Гельмгольца, которая позволит определить его рабочие характеристики, зависимости параметров, сформированные на базе законов, описывающих тепломассоперенос.
Для этого поставлены следующие задачи по разработке:
структурной схемы процессов в исследуемом аппарате.
математической модели процессов с учетом теплообмена и гидродинамики в условиях турбулентного движения с наложением пульсацион-ной составляющей.
универсальной экспериментальной установки для исследования вибрационных и гидротермических характеристик работы котла;
методики расчета гидротермических параметров устройства вибрационного горения и результатов проведенных экспериментальных исследований;
инженерной методики расчета конструктивных характеристик котла пульсирующего горения.
Объект исследования. Объектом исследования является теплоэнергетическая установка на основе устройства пульсирующего горения типа резонатора Гельмгольца.
Методы исследования. Экспериментальные и численные методы с применением системного анализа, теории подобия, методов эквивалентиро-вания и аналогии.
10 Научная новизна.
структурная схема гидротермических процессов в аппарате пульсирующего горения позволяет наглядно представлять происходящие в нем физические процессы тепломассообмена дымовых газов и водяного теплоносителя;
разработанная математическая модель гидротермических процессов в устройстве пульсирующего горения отличается от прочих моделей учетом вибрационной составляющей процесса горения топлива, влияющей на массоперенос и теплопередачу в аппарате;
впервые созданная универсальная опытная установка позволяет проводить эксперимент по исследованию частотных и гидротермических процессов, протекающих в аппарате пульсирующего горения;
впервые установлены закономерности динамики тепломассообменных процессов от вибрационного режима, позволяющие уточнить существующие представления о процессах, протекающих при пульсирующем сгорании топлива.
разработана новая методика конструктивного расчета устройств пульсирующего горения, позволяющая выходить на их геометрические размеры.
Достоверность. Достоверность основных научных положений, выводов и рекомендаций, отраженных в работе, обеспечивается результатами проведения эксперимента на промышленной установке, определения погрешности расчета и эксперимента, а также результатами сравнения с известными экспериментальными данными исследователей подобных процессов в теплогенерирующих аппаратах.
Практическая значимость результатов заключается в разработке методики, позволяющей проводить анализ гидротермических процессов в элементах промышленных теплоэнергетических установок, основанных на виб-
рационном сжигании топлива. С помощью ее возможно получение более полной информации о процессах тепломассообмена и характеристиках работы вибрационного устройства. В связи с этим возможно ее использование при разработке и совершенствовании технологии разработки новых устройств различной конфигурации, поверочных расчетов существующего оборудования, а также в учебных целях.
На основе результатов моделирования разработаны рекомендации по совершенствованию технологии проектирования котлов пульсирующего горения. Результаты переданы и внедрены на предприятии ООО «ТЭСК», г. Королев.
Основные положения, выносимые на защиту.
Математическая модель процесса тепломассообмена в условиях протекания вибрационного горения.
Обоснование методологии разработки гидротермического расчета устройств пульсирующего горения методами неравновесной термодинамики;
Методика физического и математического моделирования рабочего процесса в подобных устройствах типа камеры Гельмгольца;
Результаты вычислительного эксперимента по исследованию процессов тепломассопереноса;
Методика экспериментального определения частотно-импульсных и гидротермических характеристик теплогенератора и их взаимосвязь с геометрическими характеристиками;
Апробация работы. Теоретические положения работы докладывались
и обсуждались на следующих конференциях:
Всероссийской научно - практической конференции «Энергетика, экология, экономика средних и малых городов. Проблемы и пути их решения», Москва, 2003 г.;
Международной научно-технической конференции «Современные проблемы строительства и реконструкции зданий и сооружений», Вологда, 2003 г.;
Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию ОАО «Северсталь» «Прогрессивные процессы и оборудование металлургического производства», Череповец, 2006 г.;
Второй всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2004 г.;
Третьей всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2005 г.;
Четвертой всероссийской научно-технической конференции «Вузовская наука - региону», Вологда, 2006 г.;
Международной научно-технической конференции «Автоматизированная подготовка машиностроительного производства, технология и надежность машин, приборов и оборудования», Вологда, 2005 г.
Публикации работы. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных результатов и выводов, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена в 4 главах на 155 страницах машинописного текста, содержит 59 рисунков и 7 таблиц. Список литературы включает 102 наименования, из них 82 отечественных автора и 20 зарубежных. Приложения к диссертации представлены на 5 страницах.
Основные подходы к моделированию огневых процессов и турбулентных течений
Попытки построения теории огневого моделирования предпринимались еще более полувека назад. Многими авторами была сделана общая постановка задачи моделирования факельного горения, распространения пламени в трубе, детонационного горения, создания этих моделей и опытное подтверждение их действительности.
Наиболее интересными в этом плане являются работы [7, 32, 55, 97]. Авторы труда [32] излагают основы горения и взрыва: теории Д.А.Франк-Каменского, Н.Н.Семенова, расчет условий поджигания в конкретной тепло физической ситуации. Разобрана газодинамика горения: распространение пламени по смеси, реагирующей при начальной температуре, и фронта пламени в горизонтальной трубе, общие представления турбулентного горения газа, ускорение пламени и возникновение детонации в трубах.
Исследование пламен и взрывов газа в трубах приведено в [29, 55]. Авторами даются основные понятия теории турбулентного потока, модель фронта пламени в турбулентном потоке согласно теории Дамкелера. На основе опытов Никурадзе для пламен в потоке с трубной турбулентностью эта модель была записана через турбулентную скорость горения.
Подобная теория горения турбулентного потока основывается на понятии так называемой турбулентной скорости горения, которая пропорциональна турбулентным пульсационным скоростям. Определяются основные влияющие факторы на скорость распространения пламени для различных газовых смесей. Среди них: расположение трубы в пространстве, место поджигания газа, а также воздействие колебаний газа. Однако математической зависимости колебательной скорости движения среды от изменения давления при сгорании топлива не указывается.
Работы [26, 97, 99] посвящены физико-математическим моделям ударных волн в реальных газах и изучению ударно-волнового инициирования детонации веществ. Зависимость давления по времени определялась исходя из уравнения идеального газа dp R dT /і л \ dx ju di с учетом показателя адиабаты pVk = const.
Особый интерес представляют исследования турбулентных течений газов в топочных устройствах различных конфигураций, что способствует развитию и расширению научно-исследовательских работ по изучению механизма сжигания газообразного топлива с учетом регулирования качества окружающей среды. Наряду с проведением теоретических расчетов, посвященных организации сжигания топлива, осуществлено довольно много экспери ментальных исследований подобных течений. В работах [5, 50] исследовался характер перехода к неустойчивому течению посредством их описания на основе кинетического уравнения Больцмана. Уравнение Больцмана - бол е сложная модель по сравнению с уравнениями сплошной среды, переход к неустойчивым течениям здесь изучается при уменьшении параметра разреженности - числа Кнудсена.
Для анализа движения продуктов сгорания в канале могут использоваться различные одномерные и многомерные физико-математические модели, реализуемые, в основном, посредством конечно-разностных методов.
Наиболее универсальным является метод интегрирования по контрольному объему, показанный в работах [8, 14], который сводится к представлению системы дифференциальных уравнений, описывающих параметры течения: ди dv dw -— + — + — = 0, дх ду dz ди ди ди 1 др и— + v— + w— = , дх ду dz р дх (1.0.) dv dv dv 1 dp и — + v— + w— = , dx dy dz p dy dw dw dw I dp и— + v— + w— = . dx dy dz p dz
При необходимости учета сжимаемости и неравномерности скорости по каналу, интересующие параметры - плотность газа и скорость горения Р можно получить из уравнения состояния р = — и закона горения топлива RT и = и0Ру. Для расчета изменения параметров течения во времени задача сводится к циклическому пересчету стационарных задач для различных моментов времени.
Явление и сущность вибрационного горения в устройстве типа резонатора Гельмгольца
Определение процесса. Пульсирующим горением (ПГ) называют неустойчивый режим горения с изменяющимися во времени динамическими характеристиками процесса, имеющими периодическую составляющую.
Вибрационное горение обычно сопровождается шумом, вызванным неравномерным сгоранием отдельных частей топлива. Пламя периодически изменяет свою форму и размеры, иногда совсем исчезая в определенной фазе колебаний. Одновременно с той же частотой колеблются все параметры про-цесса — давление в камере и в разных точках тракта, скорость газов, состав смеси, температура и т. п. При этом устанавливается автоколебательный процесс. Если скорость сгорания чувствительна к изменению внешних условий (давления, скорости газов, температуры, концентрации и т. п.) или подача горючего чувствительна к давлению в камере, то небольшие возмущения, всегда имеющиеся в потоке, несколько нарушают процесс горения, что, в свою очередь, сопровождаются новыми изменениями условий горения; например, в результате увеличения скорости сгорания возрастают температура и давление в зоне реакции, уменьшается концентрация исходных веществ и т. д. Если возникающие и начальные возмущения складываются, то возможно их последовательное усиление, приводящее к нестационарному горению [52].
Существует большое количество устройств пульсирующего горения (см.[18]) с различными видами организации автоколебательной системы - от квазигармонических до релаксационных, и различного назначения - от котлов до печей-утилизаторов и сушильных установок.
Принципиальная схема работы резонатора в виде термодинамического поршня: Л. Поступление газо-воздушной смеси B. I орение газо-воздушной смеси. Образование дымовых газов. C. Движение и охлаждение дымовых газов. Разрежение в объеме камеры. D. Поступление новой порции газо-возлунжой смеси E. Горение новой газо-воздушной смеси. Образование дымовых газов. Проталкива ние предыдущего объема дымовых газов. F. Движение и охлаждение дымовых газов. Разрежение в объеме камеры. Протал кивание предыдущего объема дымовых газов.
Одно из устройств, работающее на низкочастотных колебаниях, основано на принципе резонатора Гельмгольца. Резонатор Гельмгольца - это сосуд, соединяющийся с внешней средой через небольшое отверстие или трубку. Характерной особенностью резонатора является способность совершать низкочастотные собственные колебания, длина которых значительно больше размеров резонатора. Согласно теории, развитой Г.Л. Гельмгольцем и Д.У. Рэлеем, акустический резонатор рассматривается как колебательная система с одной степенью свободы.
В первом приближении можно считать, что кинетическая энергия сосредоточена в слое среды, движущейся в отверстии, называемой горлом акустического резонатора, подобно жесткому поршню, а потенциальная энергия связана с упругой деформацией среды, заключенной в объеме.
Цикл работы установки. На рис.2.2. представлен принцип действия резонатора Гельмгольца в координатах L-P и индикаторная диаграмма в координатах т-Р, где L - длина резонатора, т - время, Р - давление.
Для последующего математического моделирования данной системы необходима обоснованная физическая модель процесса. Исходя из предыдущих моделей-аналогов [18, 43, 52], описывающих рассматриваемую систему, можно выделить наиболее подходящую - модель Коважного, имитирующую работу пружинного поршня. Работу совершает объем, в который подводится тепло (см.рис.2.3).
Можно предположить, что цикл в УПГ идеализированно происходит с изохорным подводом теплоты и напоминает цикл двигателя внутреннего сгорания (ДВС) при V=const. В данном случае, применение термодинамического цикла прямоточного воздушно-реактивного двигателя не может быть использовано, т.к. в основе его лежит изобарический подвод теплоты при сгорании топлива в камере сгорания.
Термодинамический цикл УПГ (Б): 1-2 - сгорание смеси, подвод теплоты; 2-3 - выхлоп дымовых газов, отвод теплоты в стенку; 3-1 - разрежение в камере сгорания, поступление исходной смеси.
Отличительной особенностью циклов является отсутствие процесса сжатия в УПГ по сравнению с ДВС. Работа цикла ДВС направлена на перемещение поршня, работа в УПГ - на проталкивание дымовых газов по тракту котла и создание зоны разрежения для возобновления процесса. Работы, производимые в этих двух устройствах - несоизмеримы и не должны рассматриваться как для подобных циклов.
Процесс пульсирующего горения происходит следующим образом.
При первичном поступлении топливной смеси в камеру сгорания осуществляется ее поджог. При сгорании порции топливно-воздушной смеси происходит резкое увеличение давления. Мембранные клапаны: воздушно-пульсирующий и газопульсирующий под действием давления закрываются. После полного сгорания смеси возникает ударная волна и снижение давления за ударной волной с одновременным охлаждением дымовых газов за счет теплопередачи в стенку камеры. В процессе прохождения ударной волны давление в камере падает ниже значения давления газа и воздуха. При этом происходит открытие воздушно-пульсирующего и газо-пульсирующего клапанов и поступление новой порции газовоздушной смеси. Эта смесь нагревается до температуры самовозгорания (около 600 С) остаточным теплом дымовых газов. В процессе сгорания смеси дымовые газы из камеры сгорания под действием проталкивающей силы ударной волны направляются к открытому выходу через резонаторную горловину (см.рис.2.5).
Проведение эксперимента и обработка экспериментальных данных
Исходя из определения характера ударной волны, функций скорости и температуры горения [52] и характера распространения волн, близких к тригонометрическим, определяются максимальное и минимальное значение давлений газовой среды, а также параметры распространения звуковой и газовой волн.
Начальные условия - (см. рис. 3.8 процесс А-В) процесс горения - определяется зависимостью выгорания газовоздушной смеси во времени (2.31): При условии переменной скорости горения Un=var 2-х1 -при 0 г 0.006 Р(т) = -\-2(т-\)2-при 0.006 г 0.013, (3.4) \-прит 0.013 Ниже приведен алгоритм определения амплитуд колебаний давления: 1. Температура горения пропано-воздушной смеси, град К = 7( о+ )» (3-5) g 0.084+ 0.452-a v 2. Скорость горения пропано-воздушной смеси, кг/(м с): /„=1.15-7.23-а + 15.24-а2-11.71-а3+2.98-а4, (3.6) 3. Расход топливно-воздушной смеси, кг/пульс: Ь = —— р, (3.7) /3600 v 4. Время горения топливной смеси, с/пульс: т.= — , (3.8) g s-un v } 5. Скорость звука в дымовом газе, м/с -$ 6. Повышение давления от звуковой волны, Па APZ= 9800(/7-с, т8), (ЗЛО) 7. Скорость движения среды в звуковой волне, м/с: и = - -, (3.11) 8. Повышение давления от волны среды, Па ДР„=9800(/7-ит8), (3.12) 9. Длина звуковой волны, м Л = , (3.14) Ю.Угловая скорость звуковой волны, с"1: (ог=2-л-Г, (3.15) 11.Коэффициент соотношения угловых скоростей двух волн: y = avlo2, (3.16) 12.Гармоническая функция распространения звуковой волны по времени: (3.17) SP2(r) = -cos(co2-r), 13.Гармоническая функция распространения волны колеблющейся среды: SPv(T) = f-cos(y.o „), (3.18) 14.Действительная функция колебания давления будет состоять из наложения двух функций колебания: акустической и молекулярной волн: 5Р{т) = 5Р2(т) + 8Ри(т), Па (3.19) 15. Амплитуды колебания давления: Pm„=SP(0);Pmm=SP(rg), (3.20) Выводы по главе.
В ходе исследования гармонической функции изменения волновых параметров системы проделана следующая работа:
Проведено планирование и подготовка к эксперименту на реально действующей опытной установке на основе КПГ марки ПВ-400 на основе резонатора Гельмгольца;
В рабочем режиме функционирования установки сделаны натурные испытания по аналогии с работой [42];
4. Выяснены частотно-импульсный характер распространения волн колебания давления в координатах Р-г, определены экстремумы колебаний давления;
5. Получена функциональная зависимость изменения давления в камере сгорания в течение рассматриваемого цикла, обработанная с помощью ряда Фурье.
Определение функции SP(T) и ее экстремумов будут являться граничными условиями в задаче термогидродинамического моделирования процессов в КПГ по осредненным величинам, рассмотренной в главе 4.
Получение информации о гидродинамическом состоянии рассматриваемого объекта позволит прогнозировать поведение вибрационных параметров на других аналогичных объектах без дополнительного экспериментального исследования [12].
В главе 2 сделана постановка задачи и предложена математическая модель для построения термогидродинамического состояния теплообменного устройства. Для реализации поставленной задачи на основе метода эквива-лентирования проведено разделение ее на гармоническую, являющуюся граничными условиями модели, и стационарную, записанную через «стержневую» схему, приведенную в безразмерный вид и представленную в виде конечных разностей. Гармоническая составляющая, включающая изменение параметров процесса во времени и энергетического источника возбуждения волнового процесса, характеризует граничные условия этой «стержневой» системы и определена в главе 3.
Для решения системы (2.67)-(2.70) с граничными условиями (2.76)-(2.77) и геометрическими особенностями конструкции КПГ методом конечных разностей строится расчетная термогидродинамическая модель (ТГМ) объекта исследования с итерационным пересчетом параметров системы. Сходимость итерации определяется погрешностью расчета (5%). Создаваемая модель должна учитывать все характеристики существующего аппарата. На ее основании можно будет судить об изменениях параметров состояния по длине исследуемого тракта.
Приближенное решение задачи противотока
Математическая модель включает в себя подмодели гидравлики и сложного теплообмена с учетом лучистой составляющей. Расчет ведется по осредненным скоростям и температурам.
Учет температурного фактора в гидравлической модели необходим по причине широкого диапазона изменения температур в газовом тракте (от 1000 до 200 С). Поэтому конечная температура газового теплоносителя определяется из уравнения Шухова с поправкой на эффект дросселирования, и теплопередачи к воде на рассматриваемом участке.
Модель теплообмена содержит уравнения для конвективной и лучистой составляющей пошагового пересчета параметров теплоотдачи от дымовых газов к стенке и от стенки к нагреваемой воде. Реализация алгоритма произведена в технологиях Mathcad. Блок-схемы итерационного
В связи с тем, что теплоносители имеют разные температурные границы и теплообмен осложнен лучистой составляющей, в алгоритме (рис.4.6.) использован аппроксимирующий расчет температур разделительной стенки с внутренней стороны к газу и с наружной стороны к воде с пошаговым определением параметров состояния сред на каждом рассматриваемом участке системы (см. рис.4.6). Используются 3 основных расчетных программных блока: Блок ТМ - определяются динамические температурные параметры; Блоки Рмах и Pmin - изменения максимального и минимального давлений в тракте по ходу движения дымовых газов.
С помощью блоков построены термогидродинамические функции распределения параметров теплоносителей. Термодинамическая функция (ТМ): TM=fT (L, S, ТІ, Т2, ТЗ, Рн, Рк), (4.26) Гидродинамическая функция (Ртах и Pmin) P=fP (L, S, ТІ, T2, ТЗ, Pmax, Pmin), (4.27) где L - расстояние, на котором определяется значение давления; S - шаг выборки по длине, показывающий точность расчета; ТІ - начальная температура дымовых газов; Т2 - граничная температура охлаждающей воды; ТЗ - начальная температура стенки с внутренней стороны к газу; Рн - начальное давление в камере сгорания; Рк - конечное давление в камере сгорания. Функции (4.26)-(4.27) реализованы в технологиях MathCAD.
Для настройки алгоритма расчета распределения параметров сред по длине канала котлоагрегата с вибрационным горением топлива необходимо провести приближенное решение задачи противотока.
Рассматривается задача противотока в теплообменном устройстве, выполненном в виде «труба в трубе». Дымовые газы и вода разделены металли ческой стенкой, через который идет теплообмен. На рис. 4.7. представлено распределение температур теплоносителей по длине канала. Рис.4.7. Идеализированный температурный напор в теплообменном устройстве на основе пульсирующего горения. ТІ - температура дымовых газов, Т2 - температура воды. 1. Температурный напор может быть определен из выражения AT AT-AT — б In ґдг.Г чд / (4.28) 2. Тепловой поток определяется из уравнений теплового баланса Q = cl-Vbp\(T\H\K) = c2-G2-p2(T2K\K), (4.29) и теплопередачи: Q = K-F(Tl2), (4.30) 3. Коэффициент теплопередачи через разделяющую металлическую стенку определяется по уравнению (4.21)
Проведено решение задачи при следующих исходных данных: Тепловой поток - Q=918 кДж\ площадь поверхности теплообмена - F=12,3 м ; плотность, теплоемкость и теплопроводность дымовых газов взяты по справочным данным дымовых газов, образующихся при сгорании природного газа, в диапазоне температур 0-1700 С при нормальных условиях [3].
