В книге излагаются основы теплопереноса и гидромеханики дисперсных систем, выделенных автором в особый класс сквозных потоков. Эти системы рассматриваются, главным образом для случая «газ твердые частицы», с единых позиций и во всем диапазоне концентраций от небольших величин (потоки газовзвеси) до предельно больших значений (движущийся плотный слой). Анализируются межкомпонентные явления и внешние процессы, возникающие на границах подобных текучих систем.
Приведенные в книге зависимости и расчетные рекомендации могут служить основой для разработки ряда теплообменных устройств, технологических аппаратов и систем эффективного теплоотвода в реакторах.
Книга предназначена для научных и инженерно-технических работников, занимающихся исследованиями и разработкой теплообменных и транспортных систем с дисперсными материалами. Книга также может быть использована преподавателями, аспирантами и студентами старших курсов ряда высших учебных заведении.
В книге рассмотрены вопросы внешнего теплообмена в космических условиях. Основное внимание уделено особенностям лучистого теплообмена в сложных конструктивных системах со взаимным облучением элементов (холодильники-излучатели всевозможных схем). Рассмотрены также тепловые режимы летательных аппаратов с учетом облучения Солнцем и планетами, особенности выбора параметров некоторых типов космических энергетических и холодильных установок, определяемые лучистым отводом тепла из цикла. Описан ряд конструкций излучателей и даны основные методы расчета наиболее важных из них.
Представлены результаты моделирования теплового режима работы панелей солнечных батарей (ПСБ) космического аппарата дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) при движении по круговой орбите. Моделирование теплового режима осуществляется для двух групп фотоэлектрических преобразователей (ФЭП). ФЭП условно поделены на группы в зависимости от силы влияния различных тепловых потоков, характерных для движения космического аппарата по круговой орбите. Приведены аналитические выражения для уравнения теплового баланса ПСБ и результаты численных расчетов на конец срока активного существования (САС). В данной работе были использованы методы дедукции, индукции, анализа, моделирования, формализации, эксперимента, а также статистический метод, системный и структурно-функциональный метод. Представленная модель расчета температуры панели солнечной батареи космического аппарата ДЗЗ представляет из себя совокупность математических выражений, позволяющих на любой момент времени моделируемого периода полета рассчитать температуру «средневзвешенного», или иначе, базового ФЭП ПСБ КА. По этим данным, используя тепловую модель СБ и данные из таблицы коэффициентов переизлучения, можно рассчитать температуру любого ФЭП в пределах конкретной СБ и внести корректировки в план задействования КА ДЗЗ.
Цель работы: моделирование процессов, происходящих в топочных камерах трубчатых печей пиролиза углеводородов, в случае расположения ярусов настенных горелок как на боковых стенах, так и на поду и своде печи. Взаимосвязанные процессы описываются системой дифференциальных уравнений в частных производных, которые включают условия сохранения энергии и количества движения, уравнения модели горения топливного газа в воздухе и уравнения переноса лучистой энергии. Проведены численные исследования с целью прогнозирования температурного состояния элементов печи в случае изменения расположения ярусов большого количества горелок небольшой мощности на футерованных стенах топочной камеры печи в виде прямоугольного параллелепипеда. Применение горелок, расположенных в различных местах топки печи, приводит к образованию сложных полей температуры и скоростей дымовых газов в радиантной камере. Теплота для проведения крекинга углеводородов в трубчатых реакторах в основном поступает за счет переноса энергии излучения продуктов сгорания, микроскопических частиц сажи и футеровок топки. В некоторых действующих установках по 8 ярусов горелки расположены только на двух боковых стенках радиантной камеры топки, что приводит к неравномерному распределению тепловых потоков по высоте трубчатого змеевика. В результате численного интегрирования системы дифференциальных уравнений получены поля скоростей и температуры в объеме топки, а также теплонапряженности реакционных труб. Расчеты показали, что при модернизации действующей печи путем расположения некоторых ярусов горелок на поду и на своде топки сохранением их общего количества удастся добиться более равномерного распределения поверхностных плотностей тепловых потоков вдоль реакционных труб.
Подача природного газа в фурму для горячего дутья доменной печи, осуществляемая с целью экономии кокса, приводит к повышению тепловых потерь через стенки канала фурмы и снижению ее срока службы. Для снижения тепловых потерь и увеличения срока службы фурмы применяют теплоизолирующие вставки в канал для подачи дутья – они снижают тепловые потери через стенки канала, но склонны к разрушению под действием термических напряжений. В работе рассмотрено повышение стойкости и теплоизолирующей способности керамической вставки в канал для подачи горячего дутья вследствие установки в нее керамического бандажа в виде кольца. В среде Ansys моделировались процессы, происходящие в дутьевом канале фурмы доменной печи при установленной в этот канал керамической вставке с бандажом. Установлено, что большая полнота прохождения реакции горения и увеличение температуры горячего дутья достигается применением керамического бандажа. Минимальные значения напряжений и деформации достигаются в том варианте конструкции, в котором бандаж закрывает полость между вставкой и фланцем. При этом значения температур, напряжений и деформаций в бандаже меньше, чем в самой вставке.
Численно решена задача сопряженного теплообмена охлаждающего элемента радиатора. В работе реализуется решение задачи о движении сплошных сред, описываемом системой уравнений Навье – Стокса и уравнением теплопередачи. Эти уравнения численно интегрируются методом контрольных объемов в открытой интегрируемой платформе для численного решения задач механики сплошных сред openFOAM. Было определенно оптимальное количество элементов расчетной сетки путем сеточной сходимости. Полученные результаты позволяют оценить прогрев жидкости по длине канала, а также перепад температур на стенках трубки и в окружающем ее воздухе. Проведен анализ полученных данных для различных скоростей рабочей жидкости внутри оребренной трубки, даны рекомендации к использованию.
Увеличение экспорта отечественных ядерных технологий в другие страны — одна из основных стратегий развития Госкорпорации «Росатом». Очевидно, что для дальнейшего развития в этом направлении необходимо стремиться к сокращению капитальных затрат на сооружение главного экспортного продукта ГК «Росатом» - АЭС с реактором ВВЭР-1200. Это становится особенно актуальным в связи с интенсивным ростом конкуренции на рынке атомных технологий, наблюдаемым в последние годы. Одним из путей улучшения экономических характеристик энергоблока является снижение стоимости пассивных систем при сохранении их проектных функций. В предложенном способе оптимизации системы пассивного отвода тепла (СПОТ) реактора ВВЭР-1200, который заключается в уменьшении площади поверхности теплообменников при одновременном создании мелкодисперсного водного аэрозоля для интенсификации процесса теплоотвода с целью обеспечения мощностных характеристик, заложенных в проекте. В рамках более детального изучения предложенного пути оптимизации было проведено расчетное CFD-моделирование охлаждения водным аэрозолем, теплообменной трубчатой системой пассивного отвода тепла в программном комплексе Ansys. Были получены важные параметры теплоотдачи при использовании водного аэрозоля с различными свойствами. Кроме того, был проведен сравнительный анализ полученных данных с подобными последствиями при охлаждении теплообменной трубки сухим воздухом с целью обоснования обоснованности применения аэрозольного охлаждения.
Рассмотрены глубинные геодинамические процессы, определяющие многолетнее нестационарное состояние плотины Саяно-Шушенской ГЭС.
Работа содержит результаты теоретического и экспериментального исследования теплообмена в зоне контакта твердых тел. Рассматриваются специфические особенности теплообмена через зону контакта при контакте поверхностей с волнистостью и макронеровностями, наличии окисных пленок, длительном воздействии нагрузки, начальных и последующих приложений нагрузки.
Выведенные расчетные зависимости для ряда указанных случаев теплового контакта подвергались детальной экспериментальной проверке. Главное внимание при составлении работы было уделено выявлению физической сущности теплопередачи через зону контакта во всех специфических случаях контактирования и изложению инженерных методов расчета и искусственному изменению термического сопротивления.
Приводятся практические рекомендации по использованию полученных результатов в различных отраслях промышленности. Книга рассчитана на инженеров и научных работников, работающих в области теплопередачи.
В книге приведены результаты исследований и методы расчета тепло-, массообмена и гидродинамических характеристик в осесимметричных каналах при местной закрутке потока.
Представлены подробные сведения по локальным, интегральным и турбулентным характеристикам внутренних закрученных потоков в цилиндрических, сужающихся и расширяющихся каналах при различных граничных и геометрических условиях. Приведены законы трения, тепло- и массообмена, уравнения для расчета основных локальных и интегральных характеристик закрученного потока.
Книга предназначена для инженеров авиационной промышленности.