![Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики](/images/mag-ntv.png)
Компьютерное моделирование тепломассообменных процессов при конденсации водяных паров из продуктов сгорания природного газа на поверхности гладких цилиндрических труб
![Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики](/images/mag-ntv.png)
Аннотация:
Введение. Представлены результаты численного моделирования тепломассообменных процессов при конденсации водяных паров из продуктов сгорания на пучках гладких горизонтальных цилиндрических труб. Разработана инженерная математическая модель конденсации водяных паров из газопаровой смеси с высоким содержанием неконденсирующихся газов на основе экспериментальных данных. Метод. Предложенная математическая модель включает в себя совместно решаемые уравнения сохранения тепловой энергии, импульса и массы, при этом уравнение сохранения массы учитывает транспорт примесей за счет конвекции, молекулярной и турбулентной диффузии. Смена фаз учитывается в источниковых членах уравнения сохранения массы, предусматривается конденсация в объеме при прохождении смеси через точку росы и локальная поверхностная конденсация на охлаждающих трубках. Для описания конденсации в объеме используется модель «возврата к температуре насыщения», а для поверхностной конденсации разработана алгебраическая эмпирическая модель на основе анализа экспериментальных данных. Преимуществом выбранного подхода является отсутствие необходимости расчета гидродинамики капель и пленок конденсата как отдельной сплошной среды ввиду учета влияния данных факторов на тепломассообмен в экспериментальных коэффициентах, что значительно снижает вычислительную трудоемкость задачи и позволяет проводить инженерные расчеты в сопряженной постановке. Структура разработанной математической модели обеспечивает простую интеграцию с распространенными коммерческими и свободно распространяемыми CFD-кодами. Основные результаты. По экспериментальным данным определен коэффициент разработанной эмпирической модели конденсации. Показано, что при настройке коэффициента по одной базовой точке модель обеспечивает совпадение с экспериментальными данными по другим режимам с отклонением, не превышающим неопределенность эксперимента. С использованием верифицированной модели проведено моделирование участка конденсационного теплоутилизатора для выхлопных газов газотурбинной установки с шахматным пучком гладких труб в сопряженной постановке. Определено численное значение повышения воспринимаемого охлаждающей жидкостью теплового потока за счет утилизации скрытой теплоты конденсации. Обсуждение. Полученные данные моделирования и разработанная модель конденсации водяных паров из продуктов сгорания природного газа могут быть использованы при расчетах и проектировании конденсационных теплоутилизаторов, а также конденсационных водогрейных котлов.
Ключевые слова:
Постоянный URL
Статьи в номере
- Органо-неорганические светопоглощающие композиты для ближней инфракрасной области спектра
- Исследование пироэлектрического эффекта и создание модифицированной конструкции фазового модулятора на основе ниобата лития
- Изменение контраста изображения объекта наблюдения при однопиксельной и матричной визуализации через рассеивающую среду
- Синтез адаптивного наблюдателя для нелинейных нестационарных систем
- Автоматизация поиска оптимальных значений параметров процесса олигомеризации этилена
- Электролюминесценция новых координационных соединений ионов европия с β-дикетонами, уксусной и масляной кислотами
- Метод формирования мультимедийных файлов для задач лицевой биометрии и ее приложений
- Продвинутые методы внедрения знаний в больших языковых моделях
- Предсказание связей «ген-болезнь» с помощью гетерогенной графовой нейронной сети
- Компьютерное моделирование взаимодействия ударной волны со стенкой, экранированной неоднородным слоем газовзвеси
- Моделирование многомерных данных с помощью композитных байесовских сетей
- Метод получения двухкомпонентных композиционных материалов с заданной теплопроводностью
- Потеря устойчивости защемленной по контуру прямоугольной нанопластины
- Использование генетических алгоритмов для решения задачи поиска оптимального состава реакционной смеси
- Конфигурируемые модели горения в камере сгорания микротурбинного двигателя с возможностью подключения различных физико-химических процессов
- Многоуровневое расщепление в методе Монте-Карло для оценки вероятностей редких событий в пермутационных тестах
- Метод сегментации мышечной ткани на снимках компьютерной томографии на базе предобработанных трехканальных изображений
- Модель адсорбции на эпитаксиальном графене: аналитические результаты