Методика расчета температуры рабочего агента в аппарате с газовыми инфракрасными горелками
УДК 66.047.3.085.1
Методика расчета температуры рабочего агента в аппарате с газовыми инфракрасными горелками
Вороненко Б.А., Демидов С.Ф., Демидов А.С.
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Определена аналитическая зависимость температуры рабочего агента по высоте аппарата, содержащего инфракрасные горелки “Унифицированная”, от динамических и конструктивных параметров.
Ключевые слова: рабочий агент, сушка, нагрев, математическая модель, природный газ, инфракрасная газовая горелка, аппарат, изменение температуры.
Сушка является одним из важнейших технологических процессов в различных отраслях промышленности. Но существующее традиционное аппаратурное оформление процессов сушки не всегда может удовлетворить возросшие требования потребителей.
В течение ряда лет авторами ведутся работы по созданию технологического оборудования для сушки растворов, сыпучих материалов с конвективным подводом тепла[1, 2]; нами сделана попытка математического исчисления процесса разогрева теплоносителя в аппартах с принудительной конвекцией [3, 4]. Для прямого способа нагрева рабочего агента был разработан инфракрасный газовый аппарат [5].
Целью данной статьи является определение зависимости температур рабочего агента по высоте аппарата от конструктивных и динамических параметров.
Аппарат (рис. 1) содержит корпус 1 с патрубками ввода 2 и вывода 3 теплоносителя, расположенными соответственно на его верхней и нижней стенках, фильтр 4, панели 5 с инфракрасными горелками «Унифицированная», помещенными внутри теплогенератора на боковых стенках, разделительную стенку 6, размещенную на продольной оси корпуса 1 и установленные по обе ее стороны группы направляющих пластин 7, причем последние в каждой группе размещены последовательно одна за другой наклонно к разделительной стенке с увеличивающимся в сторону патрубка ввода углом наклона и образованием
1
между смежными пластинами перепускных каналов с выходом, направленным на упомянутые панели инфракрасных газовых горелок «Унифицированная».
Природный газ, сгорая в камере горелки «Унифицированная», нагревает специальную керамическую поверхность до темно-красного свечения, которая отдает тепло термоизлучением рабочему агенту.
Рабочий агент поступает в корпус аппарата 1 через патрубок 2 ввода, проходит фильтр 4 и разделительной стенкой делится на два потока, эти потоки интенсивно перемешиваются вблизи панелей 5 с инфракрасными горелками. Теплоноситель нагревается до заданной темепературы.
Рис. 1. Сушильный аппарат с газовыми инфракрасными горелками.
При разработке математической модели процесса нагрева рабочего агента
для сушильного аппарата используем одномерное уравнение конвективной те-
плопроводности с постоянными коэффициентами и источником теплоты при-
менительно к камере в форме конечного теплопроводящего стержня длины ,
боковая поверхность которого теплоизолирована:
∂t ∂τ
+ω
∂t ∂x
=
D
∂2t ∂x 2
+
qv ρc
,
(1)
(0 < τ < ∞, 0 < х < ℓ).
Учтем следующие краевые условия:
t (x,0) = t0 = const; t (0, τ) = t1 = const; t (ℓ, τ) = t2 = const, t0
Методика расчета температуры рабочего агента в аппарате с газовыми инфракрасными горелками
Вороненко Б.А., Демидов С.Ф., Демидов А.С.
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
Определена аналитическая зависимость температуры рабочего агента по высоте аппарата, содержащего инфракрасные горелки “Унифицированная”, от динамических и конструктивных параметров.
Ключевые слова: рабочий агент, сушка, нагрев, математическая модель, природный газ, инфракрасная газовая горелка, аппарат, изменение температуры.
Сушка является одним из важнейших технологических процессов в различных отраслях промышленности. Но существующее традиционное аппаратурное оформление процессов сушки не всегда может удовлетворить возросшие требования потребителей.
В течение ряда лет авторами ведутся работы по созданию технологического оборудования для сушки растворов, сыпучих материалов с конвективным подводом тепла[1, 2]; нами сделана попытка математического исчисления процесса разогрева теплоносителя в аппартах с принудительной конвекцией [3, 4]. Для прямого способа нагрева рабочего агента был разработан инфракрасный газовый аппарат [5].
Целью данной статьи является определение зависимости температур рабочего агента по высоте аппарата от конструктивных и динамических параметров.
Аппарат (рис. 1) содержит корпус 1 с патрубками ввода 2 и вывода 3 теплоносителя, расположенными соответственно на его верхней и нижней стенках, фильтр 4, панели 5 с инфракрасными горелками «Унифицированная», помещенными внутри теплогенератора на боковых стенках, разделительную стенку 6, размещенную на продольной оси корпуса 1 и установленные по обе ее стороны группы направляющих пластин 7, причем последние в каждой группе размещены последовательно одна за другой наклонно к разделительной стенке с увеличивающимся в сторону патрубка ввода углом наклона и образованием
1
между смежными пластинами перепускных каналов с выходом, направленным на упомянутые панели инфракрасных газовых горелок «Унифицированная».
Природный газ, сгорая в камере горелки «Унифицированная», нагревает специальную керамическую поверхность до темно-красного свечения, которая отдает тепло термоизлучением рабочему агенту.
Рабочий агент поступает в корпус аппарата 1 через патрубок 2 ввода, проходит фильтр 4 и разделительной стенкой делится на два потока, эти потоки интенсивно перемешиваются вблизи панелей 5 с инфракрасными горелками. Теплоноситель нагревается до заданной темепературы.
Рис. 1. Сушильный аппарат с газовыми инфракрасными горелками.
При разработке математической модели процесса нагрева рабочего агента
для сушильного аппарата используем одномерное уравнение конвективной те-
плопроводности с постоянными коэффициентами и источником теплоты при-
менительно к камере в форме конечного теплопроводящего стержня длины ,
боковая поверхность которого теплоизолирована:
∂t ∂τ
+ω
∂t ∂x
=
D
∂2t ∂x 2
+
qv ρc
,
(1)
(0 < τ < ∞, 0 < х < ℓ).
Учтем следующие краевые условия:
t (x,0) = t0 = const; t (0, τ) = t1 = const; t (ℓ, τ) = t2 = const, t0