Особенности теплообмена и теплового режима высокотемпературных огневых стенок энергетических аппаратов при высоких конвективных и лучистых потоках

Заключение 1. Разработана расчетная модель теплообмена турбулентного потока плазмы (газа) с высокотемпературной неизотермической огневой стенкой, в том числе при наличии тангенциального вдува. В расчетной модели использована низкорейнольдсовая модель турбулентности без пристеночных функций. Расчетный анализ проведен применительно к работе каналов МГД – генераторов и жаровых труб камер сгорания форсированных ГТУ. Обобщение результатов расчетов впервые выполнено с использованием метода характеристических масштабов. Это позволило установить существование подобия полей скорости в турбулентных течениях при тангенциальном вдуве и подобие полей температуры, в общем случае не подобных полю скорости (при невыполнении аналогии Рейнольдса). 2. Впервые установлено наличие максимума турбулентной вязкости за срезом щели тангенциального вдува при превышении температурой огневой стенки ее адиабатического значения, приводящее к заметному в этих условиях ухудшению эффективности теплозащиты. 3. Получено аналитическое решение для уравнения диффузии излучения в массиве высокотемпературного элемента огневой стенки из «полупрозрачной» керамики при нагреве из объема рабочего газа в узком спектральном диапазоне. Для керамик на основе ZrO2 приемлемым для инженерных расчетов является приближение лучистой теплопрводности. 4. Представлена методика экспериментального определения температуры огневой поверхности по измерениям эффективного излучения в различных диапазонах длин волн, позволяющая определить степень черноты неизлучающих участков и найти распределение истинной температуры огневой поверхности комбинированных стенок из одинаковых элементов. 5. На основе анализа полученных в работе расчетных и экспериментальных результатов разработана инженерная расчетная модель оценки теплового режима комбинированной огневой стенки (применительно к условиям МГДГ и подобным им) с учетом их неизотермичности, переизлучения и радиационного переноса в объеме керамики. 6. Рассмотрена задача о сопряженных процессах теплопередачи и джоулева нагрева керамических элементов в комбинированной огневой стенке; показана целесообразность асимметричного расположения керамических токовыводов комбинированного электрода для предотвращения концентрации токов в «холодных» областях и снижения вероятности контрагирования разряда. Установлены допустимые толщины пленок над изолятором при «репленишменте». Для рассматривавшихся МГД - каналов их толщина не должна превышать 1-1,5мм. 7. Получено обобщенное расчетно-теоретическое решение, описывающее особенности формирования, течения и теплообмена тонких ламинарных пленок К-фазы, осаждающейся на поверхности электродных стенок каналов алюмоводородных МГД - генераторов при джоулевом тепловыделении в их объеме в результате холловских токов утечки. В полученном решении учтены зависимости вязкости и электропроводности расплава К-фазы от температуры. Для каналов алюмоводородных МГДГ проведены оценки влияния таких пленок на локальные характеристики МГД - генераторов и оценка их минимального масштаба, при котором наличие пленок К-фазы незначительно ухудшает его характеристики. Литература 1. Batenin V.M., Zalkind V.I. Materials for MНD Generators. MНD Electrical Power Generation. // International Meeting on MНD Technology, Genua, Italy, 1994. 2. Битюрин В.А., Бочаров А.Н., Желнин В.А., Любимов Г.А. Сопряженный теплообмен на неизотермических стенках с сильнонеоднородными свойствами.// Известия АН СССР. Механика жидкости и газа. – 1985. – №4. – С. 9-16. 3. Шейндлин А.Е., Битюрин В.А., Жук А.З., Сон Э.Е., Иванов П.П., Мирошниченко В.И. Высокотемпературный МГД генератор на алюмоводородной плазме.// Известия Академии Наук, Энергетика. – 2011. – №5 – С. 38-44. 4. Михин В.И. Низкорейнольдсова модель турбулентности с модельными функциями, не содержащими пространственной координаты в качестве аргумента.// Препринт./ ФЭИ-2654. – Обнинск – 1997. – С. 14. 5. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массобмена.– М.: Высшая школа, 1974. – 329c. 6. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Теплообмен и трение в турбулентном пограничном слое. – М.: Энергия, 1982. – 344 c. 7. Шаоен К., Денинг Л. Экспериментальное исследование эффективности завесы, коэффициентов теплоотдачи и турбулентности течения при завесном охлаждении. // Ракетная техника и космонавтика. – №8. – т.8. –1980. – С. 57-65. 8. Васенин И.М., Глазунов А.А., Губарев А.В., Иванов В.А., Королева Л.А., Кулигин Е.В., Панченко В.П., Чернов Ю.Г., Якушев А.А. Метод и комплекс программ «Канал» расчета одно- и двухфазных течений в сверхзвуковых МГД генераторах.// Препринт 5014/12./ ИАЭ – 1990. – – М – С. 45. 9.Шейндлин А.Е., Кириллов В.В., Шумяцкий Б.Я. Локальные характеристики неидеального МГД - генератора и приближенные методы их расчета.// Препринт / ИВТАН. – 1977. –А 77/7– М. – С. 48. Работы, опубликованные по теме диссертации 1. Zalkind V.I., Schigel S.S. An analysis of thermal operation modes on combined walls of open cycle MHD channels.//X IC MHD EPG, Tiruchirapalli, India Dec 1989. V I, IV, pp.100-104 2. Залкинд В..И., Щигель С.С. Об особенностях процесса теплопереноса в огневых стенках высокотемпературных установках.//Сборник “МГД - технологии в энергетике”. ИПЭ АН УССР, Киев, “Наукова Думка”. 1990.,C 72-75 3. Бейлис И.И., Залкинд В.И., Кириллов В.В., Щигель С.С. Двумерный анализ джоулевой диссипации в комбинированных электродах МГДГ// ТВТ, Т.28 №6,1990,С. 1220-1225 4. Кириллов В.В.,Залкинд В.И., Щигель С.С. Исследование теплового режима комбинированных электродов в МГД - генераторах открытого цикла//ТВТ, т 29, 1991,C. 188-190 5. Белкин Е.Я., Вирник А.М., Гохштейн Я.П., Залкинд В..И., Кириллов В.В., Куфайкин А.Я.,Чернышев Г.П., Щигель С.С. Электордная стенка магнитогидродинамического генератора.//Авторское свидетельство SU №1698941 A1 от 15 августа 1991.Опубликовано 15.12.91 Бюлл. №46. 6. Zalkind V.I., Krapivny V.F., Schigel S.S. The development and investigation of carcase electrodes for MHD generators on gas and gaseous fuel.//XI IC MHD EPG, Beijing, PRC,oct 12-16, 1992, v. I, pp 253-255 7. Zalkind V.I. Povelicin V.A., Schigel S.S. Development of open cycle MHD generator’s fired walls: problem of replenishment of fire surfaces and analysis of heat transfer regime.//XI IC MHD EPG, Beijing, PRC, oct. 12-16, 1992, v. I, pp. 256-261 8. Залкинд В.И., Афанасенкова Н.Н., Повелицын В.А., ЩигельС.С. Разработка электродных стенок МГД - генератора открытого цикла, вопросы восстановления их огневой поверхности и выбор теплового режима.//Сборник ИПЭ АН Украины “Плазменные и магнитогидродинамические установки”, Киев, 1992.,C. 143-148 9. Залкинд В.И., Щигель С.С. Джоулев разогрев проводящих пленок на огневых поверхностях межэлектродных промежутков в каналах МГД - генератора.//Сборник ИПЭ АН Украины “Плазменные и магнитогидродинамические установки”, Киев, 1992., C. 153-155 10. Залкинд В.И., Повелицын В.А., Шиков В.К., Щигель С.С. Разработка огневых стенок МГД-генератора открытого цикла - проблемы восстановления огневых поверхностей и выбор теплового режима работы.//ТВТ, 1993., т.31, №6 C. 995-1001 11. Zalkind V.I., Schigel S.S. Development of open cycle MHD generator’s fired walls: problem of replenishment of fire surfaces and analysis of heat transfer regime.//XII IC MHD EPG, Yokohama, Japan, Oct 15-18, 1996, v. 2, pp. 1014-1022 12. Залкинд В..И., Щигель С.С. Особенности теплового режима работы огневых стенок в МГД - генераторах при высоких конвективных и радиационных тепловых потоках//Сборник “Теплообмен в современной технике” (сборник работ отдела теплообмена ИВТ РАН), 1998., C. 292-309 13. Залкинд В..И., Щигель С.С.Учет радиационного теплопереноса в керамическом заполнении комбинированного элемента огневой стенки.// TBT, №6, 2003, C. 948-953 14. Залкинд В..И., Щигель С.С. Особенности теплообмена при тепловой зашите тангенциальным вдувом высокотемпературных огневых стенок элементов новых энергетических аппаратов.//ТВТ , №3, 2008.C. 599-609 15. Залкинд В..И., Щигель С.С. Особенности теплообмена при тепловой защите тангенциальным вдувом высокотемпературных огневых стенок элементов новых энергетических аппаратов.//Тезисы доклада на конференции «Результаты фундаментальных исследований в области энергетики и их практическое значение» ,2008. C. 60-62 16. Щигель С.С. Особенности обобщения задач теплообмена при тепловой защите тангенциальным вдувом высокотемпературных огневых стенок.//ТВТ. Том 47, №3 2009. С. 1-8 17. Залкинд В..И., Щигель С.С. Сопряженные тепловые и электрические характеристики пленок К-Фазы на электродных стенках алюмоводородного МГД - генератора при высоких тепловых и электрических параметрах.//ТВТ. Том 47, №3 2011. С. 616-626 Щигель Сергей Станиславович ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА И ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ОГНЕВЫХ СТЕНОК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ ПРИ ВЫСОКИХ КОНВЕКТИВНЫХ И ЛУЧИСТЫХ ПОТОКАХ Автореферат Подписано в печать 30.09.2013 Формат 60×84/16 Печать офсетная Уч.-изд.л. 1,15 Усл.печ.л. 1,05 Тираж 100 экз. Заказ № 277 Бесплатно ОИВТ РАН. 125412, Москва, Ижорская ул., 13, стр.2

Похожие:

	Методологические основы математического моделирования гидротермического... Лового режима почв для теплого полугодия. В данной работе рассмотрено формирование водно-теплового режима в холодный период года....		Календарно-тематический план на 2013-2014 учебный год физика 8 класс Знать понятия: тепловое движение, температура. Характеризовать понятие теплового движения, виды теплообмена
	Реферат: Особенности эмо на энергетических и промышленных объектах Специфика современных объектов такова, что устанавливаемая на них электронная аппаратура часто подвергается воздействию высоких уровней...		Других огневых работ в подразделениях мади Настоящая инструкция устанавливает основные требования по организации проведения сварочных и других огневых работ
	Подумайте и напишите внутришкольные факторы, негативно влияют на... Не соблюдение светового, теплового режима в классах, мебель не по размеру учащихся		Глубина промерзания грунтов важнейший фактор водно-теплового режима земляного полотна Использование интерактивной доски Smart Board и программного обеспечения Notebook
	Решение педагогического совета Наличие паспорта учебных кабинетов, актов разрешения на проведение занятий, инструкций по тб и видам деятельности, журналов инструктажей,...		Курсовой проект по технологии нефтехимического синтеза выполняется... Методические указания включают методики расчета материальных балансов всех стадий полимеризации, теплового баланса реактора, расчет...
	Значение мелиорации в повышении продуктивности земель Мелиорация — система организационно-хозяйственных и технологических мероприятий, направленных на коренное улучшение сельскохозяйственных...		Филогения минералогенез при магматических и высокотемпературных послемагматических Рубежный контроль – реферат по генетическим обстановкам формирования предложенных редкометальных и иных минералов (завершение до...
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Организация противопожарного режима. Содержание путей эвакуации. Места для курения и использование открытого огня. Особенности соблюдения...		Курс лекций для студентов дневной формы обучения Энгельс 2009 введение Целью курса является изучение основных процессов и аппаратов, применяемых в пищевой промышленности, а также формирование навыков...
	Перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных аппаратов,... Перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных аппаратов, применяемых при оказании стационарной медицинской помощи, а так...		Курсовая работа по дисциплине «эксплуатация судовых энергетических установок» Профиль «Эксплуатация корабельных дизельных и дизель-электрических энергетических установок»
	Инструкция о мерах пожарной безопасности разрабатывается на основе... О противопожарном режиме утверждены новые правила противопожарного режима в Российской Федерации (далее Правила противопожарного...		Отчет научные и научно-педагогические кадры инновационной России... Елями выполнения работы явилось эффективное освоение молодыми исследователями и преподавателями лучших научных и методических отечественных...