Введение
1. Состояние вопроса исследования сложного теплообмена в энергетических установках 14
1.1. Уравнения радиационной газовой динамики в турбулентных потоках 14
1.2. Методы решения уравнения переноса излучения 16
1.3. Методы расчета теплообмена в топочных устройствах 22
1.3.1. Суммарные методы расчета теплообмена в топочных устройствах 23
1.3.2. Зональные методы расчета теплообмена в топках 24
1.3.3. Методы расчета сложного теплообмена, основанные на дифференциальных уравнениях переноса 29
1.4. Радиационные свойства продуктов сгорания и их использование для расчета теплового излучения 31
1.5. Методы расчета турбулентных и двухфазных течений 35
1.6. Методы расчета горения в энергетических установках 43
2. Перенос энергии излучения в двухфазных осесимметричных потоках 49
2.1. Уравнения динамики излучающего двухфазного потока 49
2.2. Уравнение переноса излучения в осесимметричной системе 53
2.3. Уравнения метода сферических гармоник " 55
2.4. Решение уравнений метода сферических гармоник в криволинейных координатах 57
2.5. Радиационные свойства полидисперсных сред 61
2.6. Оптические константы конденсированных частиц 67
2.7. Коэффициенты поглощения молекулярных газов 69
2.8. Концентрация и функция распределения частиц конденсированной фазы по размерам 75
2.9. Влияние неравномерности распределения параметров двухфазного потока на излучение среды 79
2.10. Зависимость излучения двухфазных потоков от температурной неравновесности фаз 89
2.11. Влияние процесса кристаллизации частиц А1203 на излучение двухфазных потоков 96
2.12. Влияние двухмерности течения продуктов сгорания на результаты расчета излучения двухфазной среды 100
3. Математическая модель расчета внешнего теплообмена в топках трубчатых печей 111
3.1. Постановка задачи 111
3.2. Математическая модель внешнего теплообмена 114
3.3. Решение уравнения переноса излучения методом дискретных ординат 122
3.4. Численный метод расчета осредненных характеристик турбулентного потока в объемах с плоской симметрией 127
3.4.1. Алгоритм решения обобщенного уравнения турбулентного течения 127
3.4.2. Алгоритм расчета поля давления 131
3.4.3. Аппроксимация граничных условий 133
3.4.4. Линеаризация источниковых членов 137
3.5. Представление уравнений переноса в переменных вихрь - функция тока 138
3.6. Алгоритм совместного численного интегрирования уравнений радиационно-конвективного теплообмена 140
4. Обоснование дифференциального метода расчета лучисто - конвективного теплообмена в топках 145
4.1. Тестирование подпрограмм расчета переноса излучения . 145
4.1.1. Только изотропно рассеивающая среда 145
4.1.2. Поглощающая и излучающая однородная среда 148
4.1.3. Точность расчета Р\- приближения в случае плоской геометрии 148
4.1.4. Тестирование подпрограммы расчета переноса энергии излучением в цилиндрической геометрии 150
4.2. Сравнение расчетных и экспериментальных данных по полю течения осесимметричного турбулентного потока 151
4.3. Сопоставление результатов расчета сложного теплообмена в плоском канале с экспериментальными данными 154
4.4. Сравнение результатов теплового расчета в цилиндрической печи с экспериментальными данными 157
4.5. Сравнение результатов расчета теплообмена в печах коробчатого типа с экспериментальными данными 159
4.5.1. Результаты расчета внешнего теплообмена в радиантной камере трубчатой печи ППР -1360 159
4.5.2. Сравнение данных для печи ЗР2 150/6 161
5. Численное исследование лучисто -конвективного теплообмена в камерах радиации трубчатых печей 165
5.1. Сложный теплообмен в цилиндрических печах 165
5.1.1. Влияние переменности теплофизических свойств продуктов сгорания на результаты теплового расчета 166
5.1.2. Зависимости лучистых потоков от геометрических размеров цилиндрической топки и температуры трубчатого экрана 168
5.2. Влияние радиационных свойств продуктов сгорания и их селективности на сложный теплообмен в топках 171
5.2.1. Влияние коэффициента поглощения газов на радиационно -конвективный теплообмен 171
5.2.2. Влияние селективности излучения продуктов сгорания на радиационно - конвективный теплообмен 174
5.3. Влияние эффективной степени черноты трубчатого экрана и оптической толщины газов на радиационно-конвективный теплообмен в топках печей коробчатого типа 179
5.4. Взаимное влияние радиационно - конвективного теплообмена и процессов горения газообразного топлива 183
5.5. Исследования сложного теплообмена в камере радиации трубчатой печи с расположением горелок на своде 191
5.6. Сложный теплообмен и аэродинамика топочных газов в камере радиации трубчатой печи с настильным сжиганием топлива 196
5.7. Сравнительный анализ эффективности работы трубчатых печей при сводовом и настильном сжигании топлива в камере радиации 205
5.8. Сопряженный теплообмен в камере радиации трубчатой печи паровой конверсии природного газа 208
Заключение (основные результаты работы) .216
Список литературы 221
Приложение 258
