Комплексный анализ рабочего процесса в высокотемпературном рекуператоре

Abstract

Представлены результаты сопоставительных «огневых» испытаний секций рекуператоров трубчатого типа: с полыми каналами и с трубами с внутренними вставками — вторичными излучателями различной геометрии. Проанализированы полученные данные по совершенствованию теплотехнических характеристик теплообменников со вставками, а также по изменению гидравлического сопротивления (потерь напора) воздушного тракта. Особое внимание уделено сравнению комплексных теплогидравлических характеристик (ТГХ) секций. Проведено CFD-моделирование сопряженного теплообмена и гидравлического сопротивления при нагреве воздуха в трубных каналах, омываемых извне потоком продуктов сгорания: со вставками и без вставок. Результаты численного анализа повышения температуры подогрева воздуха и понижения разности температур «воздушный поток — стенка трубы» и изменения ТГХ в сравниваемых конструкциях полностью соответствуют опытным данным. Даны рекомендации по выбору конструкций и режимов эксплуатации модернизированных рекуператоров.

Представлено результати порівняльних «вогневих» випробувань секцій рекуператорів трубчастого типу: з порожнистими каналами та з трубами з внутрішніми вставками — вторинними випромінювачами різної геометрії. Проаналізовано отримані дані щодо удосконалення теплотехнічних характеристик теплообмінників зі вставками, а також щодо зміни гідравлічного опору (втрат тиску) повітряного тракту. Особливу увагу приділено порівнянню комплексних теплогідравлічних характеристик (ТГХ) секцій. Проведено CFD-моделювання спряженого теплообміну та гідравлічного опору при нагріві повітря у трубних каналаx, що зовні омиваються потоком продуктів згоряння: із вставками та без вставок. Результати чисельного аналізу підвищення температури підігріву повітря та зниження різниці температур «повітряний потік — стінка труби» та зміни ТГХ у порівнюваних конструкціях повністю відповідають дослідним даним. Надано рекомендації з вибору конструкцій та режимів експлуатації модернізованих рекуператорів.

The results of comparative «firing» tests of the recuperators of tube type: of «smooth (hollow)» channels and of channels with the inserts — secondary emitters of various geometry — have been presented in the work under consideration. The obtained data on improvement the heat engineering characteristics of the heat exchangers with the inserts are analyzing along with the data on variation the hydraulic resistance (head losses) of an air pathway. Comparison of combined heat and hydraulic characteristics (CHHC) of the sections is of particular attention. CFD modeling has been carried out of conjugated heat exchange and hydraulic resistance while outside flowing the tubes by combustion products and under air preheating within the tube channels: both with and without the inserts. The results of numerical analysis of an air preheating temperature increase and reduction of temperature difference between an air flow and tube walls as well of CHHC are fully corresponding to the test data. The recommendations on option the designs and operation modes of the modernized recuperators have been brought out.