Заключение
В работе получены следующие основные результаты:
Разработана физическая и математическая модель тепломассообмена в контактных аппаратах, таких как испарительные градирни. Математическая модель включает уравнения сохранения массы и энергии для потоков теплоносителей, т.е. паровоздушной смеси и охлаждаемой воды, а также уравнения тепломассообмена между ними с учетом, влияния поперечного потока массы на интенсивность переноса. Математическая модель включает также уравнения для сопротивления и естественной тяги с целью расчета скорости потока воздуха.
Разработаны алгоритм и программный код в среде Matlab, обеспечивающие численное решение двухточечной краевой задачи для системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений четвертого порядка. Программный код включает функции для расчета теплофизических свойств теплоносителей, процедуры для диагностики состояния паровоздушной смеси, расчета температур и концентраций по значениям расходов и энтальпий на каждом шаге интегрирования, специальную процедуру для нахождения скорости паровоздушной смеси в аппаратах с естественной циркуляцией.
Компьютерная модель, реализованная как Windows-приложение, является мультипрограммным комплексом, включающим графический пользовательский интерфейс и локальную базу данных, разработанные в средеVisualBasic, а также вычислительное ядро и графический вывод в средеMatlab. Компьютерная модель имеет модульную структуру, приспособленную к проведению оптимизационных расчетов, поиску альтернативных вариантов, благодаря возможности независимой модификации кода программных блоков с целью учесть изменения геометрии насадки, ее тепломассообменных характеристик и т.п.
Компьютерное моделирование реальных установок и режимов и сопоставление с данными инструментального обследования градирен подтверждает обоснованность и достоверность модели.
Методом численных экспериментов исследованы характерные режимы установок испарительного охлаждения и проанализированы характерные распределения температур, концентраций, потоков по высоте насадки.
Методом численных экспериментов с компьютерной моделью исследовано влияние конструктивных параметров – высоты насадки и ширины каналов – на охлаждающую способность градирни. В обоих случаях найдены оптимальные значения, при которых температура охлаждаемой воды достигает минимума. Предложены рекомендации по оптимизации режимных и конструктивных характеристик градирни.
Список литературы
Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды.– М.: Госэнергоиздат, 1957.– 314 с.
Клевцов А.В., Радин В.П., Федорович Л.А. Расчет градирни/ Под ред. И.Н. Тамбиевой. – М.: Изд-во МЭИ, 1992. – 72с.
Петручик А.И., Солодухин А.Д., Фисенко С.П. Математическое моделирование охлаждения капельных и пленочных течений воды в башенных испарительных градирнях // Инженерно-физический журнал. – 2001. – №1.
Пленочная тепло- и массообменная аппаратура (Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии) / Под ред. В.М. Олевского – М.: Химия, 1988. – 240с.
Пономаренко В.С., Арефьев Ю.И. Градирни промышленных и энергетических предприятий. Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1998
Руководство по проектированию градирен. М.: ЦИТП, 1980
Солодов А.П., Романенко А.Н., Егорова Н.В., Ежов Е.В. Дифференциальная модель тепломассообмена в испарительных градирнях. // Вестник МЭИ. – М.: Издательство МЭИ. – 2005. – №2. – С.43-53.
Солодов А.П., Очков В.Ф. Mathcad.Дифференциальные модели . – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 239 с.
Солодов А.П. Интегральный метод решения задач пограничного слоя./ Под ред. А.Б. Матвеева. – М.: Изд-во МЭИ, 1992.–79с.
Солодов А.П. Принципы тепломассообмена. – М.: Издательство МЭИ, 2002. – 96с.