ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Узловой метод расчета из "Топливо Кн1" При решении конкретных задач рассмотренные выше основные уравнения часто применяются в безразмерном виде, и тогда, как известно, эти уравнения фактически могут представлять связь между безразмерными числами подобия. При решении уравнений в этом случае м(жет быть получена функциональная связь между соответствующими числами подобия. Эти числа подобия, получаемые, например, из уравнений теплопроводности и движения несжимаемой жидкости, достаточно подробно рассматриваются в литературе. В специфических условиях тепло- и массопереноса в зонах теплофизических процессов, описываемых соответствующими уравнениями, могут быть и специфические числа подобия. Например, в слоевых процессах появляются безразмерные числа подобия высоты и времени, при наличии фазовых превращений применяется тепловое число фазового превращения (плавления) и т.д. [c.387] Характерные модели при рассмотрении реальных процессов внешнего и внутреннего сложного теплообмена можно разделить на ряд важнейших групп, им соответствуют и соответстщтощие методы расчета 1) потоювый метод, 2) одномерная и двумерная схемы 3) зональный метод 4) узловой метод 5) динамический зонально-узловой (ДЗУ) метод. Дадим краткую характеристику этих методов. Естественно, принятая классификация не претендует на полноту отражения всего возможного разнообразия существующих методов расчета, а характеризует наиболее развитые к настоящему времени методики и модели (с определенными допущениями). Могут применяться и комбинированные методики, представляющие совокупность указанных методов расчета. [c.387] Для рещения внешней задачи потоковый метод применялся с некоторыми допущениями, так как постановка комбинированной задачи одновременно как внешней, так и внутренней в применении к процессам тепломассообмена достаточно сложна. В частности, при решении внешней задачи потоковый метод разработан на сравнительно простой физической модели слой газов, движущихся в щелевом или кругаом канале. Слой газов может быть ограничен поверхностями (металл, кладка) с различными задаваемыми температурами. На входе в канал задается поле скоростей и температур (рис. 5.2), а в дальнейшем оценивается распределение температур в поперечных сечениях и тепловых потоков к поверхностям по длине канала. [c.388] В применении к внутренней задаче, когда движущаяся среда является вещественной (материал) и непрозрачной, процедуры потокового метода значительно упрощаются. При умеренных скоростях движения нет необходимости учитывать в общем уравнении переноса тепла (5.3) изменение давления и кинетической энергии потока. [c.389] Уравнение (5.41) является основой решения внутренней задачи для тех теплофизических процессов, в которых обрабатываются твердые материалы например, твердая шихта агломерационного процесса и доменных печей, плавящаяся шихта при сталеварении и стекловаренных печах и др. [c.390] При рещении уравнений (5.41) и (5.42) применяют конечно-разностные схемы решения задач (явные и неявные), причем при учете тепловыделения, проходящего в определенном интервале температур, необходимо применять метод последовательных приближений. [c.391] Одномерная схема основана на гораздо более упрощенных представлениях о движущихся средах, чем схема потокового метода. Эта схема применяется, шгда предметом анализа является распределение температурных полей вдоль потока по оси х (рис. 5.3). [c.391] Своеобразным видом одномерной схемы является теплообмен двух потоков (газ и шихта) в слоевых печах (например, в доменных) при чисто противоточном движении газа и материала (рис. 5.4). [c.392] Частным случаем одномерной схемы является также известная постановка задачи дш амики нагрева неподвижного слоя потоком газа (задача Шумана - Анцелиуса), которая находит применение для анализа теплообмена в слое. [c.393] Зональный метод расчета обычно применяется к энергетическим установкам, высоко-температурным печам и агрегатам, у юторых доля передачи тепла излучением сравнительно велика. Основой зонального метода расчета [5.4-5.6, 5.9, 5.11, 5.16] является деление системы на конечное число зон выделяется т обьемных и л поверхностных зон. Примером простейшего деления на зоны является известная система газ -кладка - металл , т.е. система, состоящая из трех зон (рис. 5.5) одной объемной (газ) и двух поверхностных (металл и кладка). [c.393] Системы, у которых число зон больше трех т + п 3), можно отнести к многозональным. Пример такой системы приведен на рис. 5.6 в виде модели участка нагревательной печи с движущимся металлом. [c.393] На рис. 5.6 выделены поверхностные зоны кладки и металла К и /7), объемные зоны факела (в данном случае сводового факела — Св.ф и продуктов сгорания П. С). [c.393] Таким образом, от интегрального уравнения (5.52) путем введения обобщенных уг-ловьпс коэффициентов излучения мы перешли к формально алгебраическому уравнению (5.55). [c.395] Для определения обобщенных и разрешающих ушовых коэффициентов излучения в настоящее время применяются такие эффективные математические методы, как метод Монте-Карло, метод квадратур Гаусса. В работах Уральского государственного технического университета - УПИ (под руководством В. Г. Лисиенко) при анализе процессов теплообмена в пламенных печах зональным методом использовался метод Монте-Карло для определения обобщенных ушовых коэффициентов, а разрешающие угловые коэффициенты находят решением системы линейных уравнений. Для учета селективных свойств излучающих сред в комплексе с селективными свойствами поверхностей были предложены селективно-серые модели спектров излучения газов [5.9, 5.10,5.20]. [c.397] Для исследуемой печи или агрегата может быть составлена система тт + п уравнений типа (5.63), откуда при прочих равных величинах могут быть найдены, например, т + п неизвестных температур зон. [c.397] Число зон в модели выбирается с учетом требуемой детализации температурного поля и, естественно, ограничивается временем вычислительных работ, а главное, обьемом исходных данных для расчета. Обычно это общее число зон не превышало 100-200. [c.397] Важнейшей особенностью системы зональных уравнений типа (5.63), в отличие от одномерной схемы, является учет продольных составляющих лучистых потоков. [c.397] Для учета нагрева массивного металла к системе т + п нелинейных уравнений теплообмена и теплового баланса (5.63) добавляется р уравнений, соответствующих р зонам движущегося металла (см. рис. 5.6). [c.397] Вернуться к основной статье