Математическая модель обобщенного теплообмена в топке котельного агрегата – парадигма теплообмена

Евгений Васильевич Торопов, Константин Владимирович Осинцев

Аннотация


На основе закона сохранения энергии сформулирован баланс тепловых потоков в дивергентной форме для двух механизмов переноса теплоты дисперсионного и диссипативного видов. Дисперсионный приход теплоты в топку определяется физической теплотой потока газов из зоны интенсивного горения и химической энергией несгоревшего топлива. Диссипативный расход теплоты определяется различными механизмами переноса градиентной формы, аналогично законам Фурье и Фика. При определении коэффициентов переноса каждого из механизмов формулируется обобщенное уравнение сохранения энергии, которое представляет собой дифференциальное уравнение второго порядка в частных производных, допускающее решение методом разделения переменных. Применение граничных условий третьего рода и неизменной в пространстве начальной температуры позволило определить константы интегрирования и разделения переменных и записать обобщенное уравнение температурного поля в интегральной форме, в том числе в безразмерном виде. Совокупность физико-математических приемов, приводящих от фундаментального закона сохранения энергии к конкретной форме температурного поля, определяется как парадигма теплообмена в топках. Полученное решение для пространственного температурного поля характеризует интенсивность теплообмена в топке, зависит от обобщенного числа Нуссельта и далее адаптируется к топкам различного поперечного сечения.

Ключевые слова


топка; теплообмен; температурное поле; метод Фурье

Полный текст:

PDF

Литература


Alstom . – Available at: http://www.alstom.com (accessed 01.11.2016).

Simulation Software Products. ANSYS. – Available at: http://www.ansys.com/products (accessed 01.11.2016).

Teplovoj raschet kotlov. Normativnyj metod [Thermal Calculation of Boilers. Normative Method]. Saint Petersburg, NPO TSKTI-VTI Publ., 1998. 256 p.

Anoshin R.G., Grigor'ev K.A., Lebedev B.V. et al. [Numerical Study of Aerothermochemical Processes in Different Schemes at Various Combustion Schemes Near Moscow Coal in the Boiler Furnaces BKZ-220]. Gorenie tverdogo topliva [Burning Solid Fuels]. Novosibirsk, Institut Teplofiziki SO RAN Publ., 2006. pp. 81–87. (in Russ.)

Konyashkin V.F. [Modeling of Physical Processes in a Ring Furnace Using FLUENT Program]. Gorenie tverdogo topliva [Burning Solid Fuels]. Novosibirsk, Institut Teplofiziki SO RAN Publ., 2006. pp. 170–177. (in Russ.)

Toropov E.V., Osintsev K.V. [Adaptation of Differential Equation of the Energy to the Conditions of Furnace Processes in Boiler Units]. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2015, vol. 15, no. 1, pp. 5–10. (in Russ.) DOI: 10.14529/power150101

Toropov E.V., Osintsev K.V. [The Concept of the Flame Continuum for Zone of Intense Burning of Boiler Unit]. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2015, vol. 15, no. 3, pp. 5–10. (in Russ.) DOI: 10.14529/power150301

Toropov E.V., Osintsev K.V. [Mathematical Model of Heat Transfer into Zone the Intensive Burning Zone of Steam Generator]. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2015, vol. 15, no. 4, pp. 19–25. (in Russ.) DOI: 10.14529/power150403

Toropov, E.V. [The Systemically Structured Adaptation of Heat Transfer in Boilers]. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2016, vol. 16, no. 1, pp. 19–23. DOI: 10.14529/power160103

Toropov E.V., Osintsev K.V. [Main Characteristics of Flame Continuum Within Active Combustion Area of Boiler Unit]. Bulletin of South Ural State University. Ser. Power Engineering, 2016, vol. 16, no. 2, pp. 14–22. (in Russ.) DOI: 10.14529/power160202

Telegin A.S., Shvydkij V.S., Yaroshenko Yu.G. Teplomassoperenos [Heat and Mass Transfer]. Moscow, Akademkniga Publ., 2002. 455 p.

Shorin S.N. Teploperedacha [Heat Transfer]. Moscow, Higher School Publ., 1964. 490 p.

Isachenko V.P. Osipova V.A., Sukomel A.S. Teploperedacha [Heat transfer]. Moscow, Energoizdat Publ., 1981. 416 p.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/power170101

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.