автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Исследование и разработка высокотемпературных газовых теплообменников в системах теплоснабжения

На правах рукописи

Шагинян Алексей Юрьевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград-2006

Работа выполнена в Ростовском государственном строительном университете

Научный руководитель: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Иванов Владлен Васильевич

Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Бойков Геральд Павлович кандидат технических наук, доцент Коврина Ольга Евгеньевна

Ведущая организация: Южно-Российский государственный

технический университет

Защита состоится "19" мая 2006г. в 11 часов на заседании диссертационного совета К212.026.03 в Волгоградском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 400074, г. Волгоград, ул. Академическая, 1, ауд. В-710.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан "19" апреля 2006г.

Ученный секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент Н.М. Сергина

-в/

¿оо& А

вив

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), т.е. энергетических отходов технологических процессов, является наиболее экономичным по сравнению с остальными способами получения энергии. Такой путь позволяет сохранить постоянно дорожающее топливо, уменьшить загрязнение окружающей среды, разгрузить транспорт.

Главная возможность использования ВЭР - обеспечение теплоснабжения, т.е. покрытие тепловой нагрузки технологических нужд, питательного цикла котлов и систем испарительного охлаждения, горячего водоснабжения городов, отопления и вентиляции, кондиционирования воздуха.

Мощными источниками вторичных энергоресурсов являются промышленные печи, в которых часто сжигается природный газ.

В установках комплексного использования теплоты продуктов сгорания природного газа наряду с разнообразными конвективными теплообменниками применяются гладкотрубные теплообменные аппараты для нагрева воды высокотемпературной газовой средой. Этот тип теплообменников имеет ряд достоинств, которые способствуют его широкому применению в практике:

- простая и соответственно дешевая конструкция;

- вариация поверхности нагрева возможна в большом диапазоне;

- реализация разработок возможна собственными силами любого промышленного предприятия.

Необходимой предпосылкой для создания и широкого внедрения таких теплообменных аппаратов является наличие достаточно простых и надежных способов расчета процессов нагрева жидкостей с применением ЭВМ и соответствующим программным обеспечением.

Цель работы заключается в изучении и анализе функционировании высокотемпературных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения на основе вторичных энергоресурсов.

В представленном исследовании получены простые, но обладающие необходимой для инженерной практики точностью методы приближенного расчета процессов радиационно-конвективного нагрева жидкостей высокотемпературной газовой средой.

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ |

БИБЛИОТЕКА I С.Пе ОЭ

Основные требования к полученным в работе методам исследования заключались в простоте и доступности расчетчикам, в широком диапазоне охвата задач переноса, поставленных теорией и практикой, в гарантии опытного подтверждения результатов методов.

Программа исследований была выполнена в три этапа. На первом этапе проведено изучение ряда инженерных задач нестационарного радиационно-конвективного нагрева, когда температура жидкости на входе в канал менялась вместе со временем.

Второй этап состоял в получении данных по распределению температур и тепловых потоков для стабилизированного течения.

Разработанная методика позволяла эффективно проводить как поверочные, так и конструкторские расчеты теплообменников.

Третий подход учитывал особенности радиационно-конвективного нагрева в термическом начальном участке канала.

Проведенное сравнение с экспериментальными и проектными данными высокотемпературных аппаратов утилизации теплоты систем теплоснабжения показало вполне удовлетворенное совпадение с теоретическими результатами.

Основная идея работы заключается в разработке простых методов конструкторского и поверочного расчета теплообменных аппаратов, в которых нагрев воды высокотемпературной газовой средой (ВЭР) осуществляется конвекцией и радиацией одновременно.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1. Разработана и обоснована новая математическая модель процессов нагрева жидкостей в трубах радиацией и конвекцией одновременно.

2. На основе нового математического описания явлений теплопереноса предложен метод проведения поверочных и конструкторских расчетов высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов.

3. Получены обобщенные переменные, применение которых необходимо при проведении моделирования динамики радиационно-конвективного нагрева теплоносителей в высокотемпературных теплообменных аппаратах.

4. Выполнен качественный анализ динамики нагрева жидкостей в трубах теплообменных аппаратов, когда подвод теплоты к наружной поверхности

осуществляется радиацией и конвекцией одновременно, для двух характерных случаев течения: ламинарного и стержневого.

Методы и достоверность исследования

Полученные в работе научные результаты базируются на классических положениях теории тепломассообмена и аэродинамики. Достоверность результатов подтверждается вычислительными экспериментами и проверкой предложенных методов на конкретных объектах, в качестве которых использовались различные высокотемпературные теплообменные аппараты систем теплоснабжения.

На защиту выносятся:

- методы поверочных и конструкторских расчетов высокотемпературных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения, позволяющие достаточно просто и с высокой точностью находить величины температур и тепловых потоков.

- новые обобщенные переменные, которые объединяют теплофизические характеристики процесса радиационно-конвективного нагрева жидкости в трубах с геометрическими размерами теплообменного аппарата.

- результаты теоретического изучения стационарных и нестационарных процессов теплообмена в трубах, учитывающие влияние излучения наружных поверхностей.

- данные о расчетных и проектных (экспериментальных) значений температур и геометрических размерах, полученных для конкретных высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения.

закономерности процесса радиационно-конвективного нагрева жидкостей в каналах с использованием моделей стержневого и ламинарного течений. Особенности явлений теплообмена в начальном участке канала.

Практическая ценность и реализация результатов исследований

Проведенное исследование и практические разработки позволяют использовать инженерную методику для выбора температурного режима высокотемпературного теплообменного аппарата в реальном диапазоне изменения рабочих параметров. Знание температурных режимов в подобных условиях позволяет наметить пути интенсификации теплообмена, выбрать оптимальные условия работы аппарата, предсказать динамику процесса нагрева, находить тепловые потоки. Результаты работы использованы в ОАО

"ОЗОН" и внедрены в учебный процесс кафедры теплогазоснабжения Ростовского государственного строительного университета.

Апробация. Основные результаты работы представлены:

-на Международной научно-практической конференции "Строительство-2003", Ростовский государственный строительный университет, 2003г;

-юбилейной научно-практической конференции "Строительство-2004", Ростовский государственный строительный университет, 2004г;

-Международной научно-практической конференции "Строительство-2005", Ростовский государственный строительный университет, 2005г;

-XV Школе-семинаре молодых ученных и специалистов "Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках", Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, 2005г;

Публикации. По материалам исследований опубликовано 8 печатных работ

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы. Общий объем работы 160 страниц в том числе: 145 страниц основного текста, содержащий 13 таблиц на 13 страницах, 54 рисунка на 43 страницах, список используемой литературы из 109 наименований на 10 страницах.

Работа выполнена на кафедре Теплогазоснабжения Ростовского государственного строительного университета (научное направление: "Процессы тепло- и массообмена и повышение эффективности работы теплообменных систем"/. Код ГРНТИ: 67.53.21; 75.31.23. УДК 697.1; 644.11; 697.3)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Относительное влияние различных видов переноса при теплообмене между греющей газовой средой и наружной поверхностью канала существенно зависит от их температур. Интенсивность процесса конвекции определяется главным образом разностью температур и незначительно самим температурным уровнем, тогда как интенсивность лучистого теплообмена резко возрастает с повышением этого уровня. При умеренных температурах явления конвекции играют основную роль в комбинированном теплообмене;

при высоких температурах механизм конвективного теплообмена усиливается лучистым теплопереносом. В подобных условиях работы находятся все рассмотренные выше тегоюобменные аппараты.

Строгая постановка задачи теплообмена в каналах включает уравнения энергии, движения, неразрывности с соответствующими краевыми условиями.

Решение подобной задачи позволяет определить поля скоростей, давлений и температур в рассматриваемой области.

В то же время в инженерных приложениях при расчете теплообменных устройств часто и не нужно знать распределение всех параметров по сечению канала. Поэтому в большинстве инженерных приложений расчет теплообмена и гидравлических потерь в каналах теплообменных устройств ведется на основе одномерного, т.е. по сути дела интегрального (по сечению) описания теплообменных процессов.

При одномерном описании предполагается, что все параметры потока изменяются по времени и лишь в одном измерении по длине канала, т.е. по х, а по сечению канала они постоянны и равны некоторым средним значениям.

Такой подход существенно упрощает математическую формулировку задачи, делая ее вполне разрешимой для численного расчета.

Для того чтобы избавиться от чрезмерно громоздких выражений, вводятся два основных допущения.

Во-первых, считается, что стенки трубы термически тонкие (в производственных условиях обычно используют металлические трубы малой толщины, поэтому такое допущение физически вполне оправдано). Во-вторых, как это обычно принято в подобных расчетах, принимают температуру греющей среды Тс известной. Тогда тепловой поток на стенке канала становится пропорциональным разности первых и четвертых степеней температур окружающей газовой среды Тс и наружной поверхности стенки Т

л- пов*

При указанных допущениях уравнение энергии, описывающее радиационно-конвективный нагрев жидкости в трубах, имеет вид:

где - массовый расход теплоносителя; а и е - соответственно

4

коэффициент теплоотдачи и приведенная степень черноты со стороны греющей газовой среды; и = п ¿1 - периметр поперечного наружного сечения трубы.

Уравнение (1) можно представить в обобщённых переменных

¿®+г© = р{1_е)+1_04. (2)

дт] д(р

Здесь

Т 4 ео£_с1 т 4£(70 Т] с1 а

©=——г———т, <р= „,-Гх>Р=-

Тс РСрЛ, с10 рСра0Фс10 еа0 Тс

Переменные г| , <р и параметр р можно выразить через известные числа подобия

77 = 28кРо, ^ = 2БкХ, р = — ■

31с

Здесь Бк£СТ° ^ -число Старка, = -число Био,

2Х с10 2А. с10

где X = Ре = = ^2-рС - число Пекле,

Ре^0 а X У р

_ ах 4 А. _ Ро = --гт- =-тт - число Фурье

к/2)2 Рсра02

Здесь существенно отметить, что т] , ф и р не зависят от коэффициента теплопроводности жидкости, так как X не содержится в произведениях БИ-о, БкХ и параметре р.

Начальное условие к уравнению (2)

©=©(0,ф) (3)

найдется как решение уравнения

^ = р(1-®)+1-0< (4)

Интеграл

_ег ¿0

Ф 0^(1-©)+1-©4 (5) выражается через элементарные функции.

Для облегчения практических расчётов при переходе от <р к © в работе представлены графические и табличные представления зависимости (5)

Граничное условие к стационарному уравнению (4) имеет вид

© = ©о - пост при <р = 0. (6)

В настоящей работе рассматривались практически важные модельные задачи теплопереноса, когда температура на входе в канал изменяется во времени.

В этом случае краевое условие для уравнения (2) (на входе в трубу при ф= 0) запишется как

®М=/(т})- (7)

Для решения исходной задачи теплопереноса (1)-(7) использовался разностный метод. Были рассмотрены случаи, представляющие наибольший интерес для инженерной практики, когда температура теплоносителя на входе в трубу менялась со временем по линейному, экспоненциальному и гармоническому законам.

Рисунок 1 показывает динамику роста нестационарных температур жидкости в трубе при радиационно-конвективном нагреве.

Описаны результаты поверочных расчетов разработанных и внедренных высокотемпературных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов. Определению подлежали температуры воды на выходе из теплообменника и количества передаваемой теплоты.

После определения требуемого теплового потока решался вопрос определения размера теплообменника, чтобы обеспечить передачу этого теплового потока (конструкторский расчет).

Расчет температур нагреваемой воды выполнялся на основе уравнения

(4).

Геометрические размеры теплообменных аппаратов находились по формулам:

площадь поперечного сечения для прохода воды

поверхность нагрева

/ = (8) 4

^ = /0л^ = я/71(/,м2 (9)

Здесь п - число труб; /0 - их общая длина; / - длина одной трубы.

Относительно выбора масштаба отнесения Тс можно отметить следующее.

Так как разница между температурами газа на входе (г** и на выходе /г™1 в исследуемых теплообменниках составляет (35СН400) °С, а повышение температуры нагреваемой воды лежит в пределах (40-70) °С, принимая 4~пост, получаем приближенную зависимость, используемую в дальнейших расчетах

Т =273+ <10>

6ЫХ 1-1

Порядок проведения поверочного расчета заключается в следующем:

1. Вычисляется относительные значения заданной температуры воды на входе

© _ С +273 _ Г0 . (П)

0 1С +273 Тс

2. Зная величину предварительно рассчитанного параметра р и используя решение исходного уравнения (4), приведенное в главе III, определяется значение фвх на входе в обогреваемую трубу.

3. При х = I , где I - рассчитанная длина трубы, находится величина обобщенной переменной <р*=/

4. Используя значение обобщенной переменной на выходе

Ф^Фю+Ф^/ <12>

и решение уравнения (4), определяется ©вых - безразмерная температура воды на выходе из обогреваемой трубы

=

С +273 (13)

^ + 273

Переходя теперь к размерным переменным, получим

¡ввы* = 0аш(гс + 273) - 273 > (14)

Определенная таким образом температура воды на выходе из теплообменного аппарата (ввых, сравнивалась с проектной (экспериментальной) Найденное значение величины г/"* позволило рассчитывать и количество теплоты, отдаваемое продуктами сгорания нагреваемой воде, по формуле

<2 = ССД//"" - /,")> кВт. ср = 4>19 кДж/кг град. (15)

Рассчитанное значение Q сравнивалось с проектной величиной теплового потока исследуемого теплообменника.

Для анализа работы высокотемпературных теплообменников на отходящих газах был выбран рекуперативный водонагреватель, разработанный Ростовским инженерно-строительным институтом на основе конструкции "Гипромеза"

Исходные данные и основные расчетные величины исследуемого водоподогревателя приведены в отчёте о научно-исследовательской работе "Комплексное использование тепла продуктов сгорания природного газа на Донецком экскаваторном заводе". № гос. регистрации 01.84.0006798. Шифр темы х/д 8/84. Ростов-на Дону. Ростовский инженерно-строительный институт, 1985.

Второй теплообменник для нагрева воды теплотой высокотемпературных газов описан в диссертации А. Майснер "Комплексное использование теплоты продуктов сгорания природного газа для теплоснабжения и вентиляции на машиностроительных предприятиях": Дне.... канд.техн.наук. Ростов-на-Дону: 1990.

Третий теплообменник, в котором нагревается вода для отопления и технологических нужд, использует теплоту продуктов сгорания от кольцевых печей в кузнечно-штамповочном цехе.

Схема установки и проектные результаты расчета были взяты из книги Е.Е. Новгородского и др. Комплексное энерготехнологическое использование газа и охрана воздушного бассейна. - М.: Дело, 1997.

В таблице 1 приведены значения расчетных температур воды на выходе и количество передаваемой теплоты исследуемых теплообменников.

Из сравнения полученных данных с проектными и экспериментальными исследованиями по нагреву воды в высокотемпературных теплообменниках систем теплоснабжения можно сделать вывод, что температурные распределения, найденные с помощью предлагаемого метода, достаточно хорошо отражают действительную картину процесса теплопереноса.

Выше конечной целью являлось определение конечной температуры нагреваемой жидкости и количества передаваемой теплоты.

Таблица 1 - Сравнение рассчитанных и проектных (экспериментальных) данных по нагреву воды

Исходные данные Первый теплообменник Второй теплообменник Третий теплообменник

О, кг/с 1,33 0,963 7,22

IV, м/с 0,84 0,91 1,0

/0, м 74 36,2 168,3

п 3 2 14

1, м 24,6 18,1 12

1 ВХ Ор •в > ^ 5 10 50

1 ВХ 0,-! •г > ^ 800 1100 1100

* ВЫХ Ор «г > ^ 400 750 750

тс, к 850 1100 1100

р 3,0 1,0 1,0

Рассчитанная ?ввых, иС 73 84,5 92

Проектная 1в'ых, °С 70 80,0 90

Расхождение, % 4,3 5,62 2,22

Рассчитанное кВт 378 300 1270

Проектное 0, кВт 362 282 1210

Расхождение, % 4,43 6,39 4,96

Целью же конструкторского расчета теплообменных аппаратов является нахождение поверхности нагрева

Предлагаемый метод и в этом случае оказывается эффективным средством для быстрого определения достаточно точного значения величины поверхности теплообменного устройства. Если объединить уравнения для обобщенной переменной (рповерхности нагрева и расхода, получим новое выражение для «р^/, включающее уже теперь величину Р.

= 06)

' срс

Отсюда поверхность нагрева определяется как

г-ъ-Цт- (17)

Обобщенная переменная находится следующим образом.

По известным безразмерным температурам воды на входе ©0 и выходе ®вых> используя уравнение (4), определяют обобщенные переменные <рвх и <рвых, тогда <рР = 9вых - <Рвх-

В таблице 2 приведены значения расчетных и проектных величин поверхности нагрева Т7 для трех исследуемых в этой главе теплообменных аппаратов.

Таблица 2 -Сравнение рассчитанных и проектных величин поверхностей нагрева

Поверхность нагрева, м2 Первый теплообменник G = 1,33 кг/с Второй теплообменник G = 0,963 кг/с Третий теплообменник G = 7,22 кг/с

Рассчитанная 7,38 3,55 16,38

Проектная 7,40 3,22 17,00

Расхождение, % 0,27 10,2 3,64

Для более глубокого понимания динамики радиационно-конвективного нагрева жидкостей в трубах в работе рассмотрены два характерных случаях течения жидкости: стержневое с однородным по сечению профилю скорости и ламинарное с пуазелевским распределением скорости.

Применение подобных моделей значительно упрощает расчет процессов теплообмена. Поэтому такой подход нередко используется при анализе сложных процессов теплопереноса даже в тех случаях, когда условия постоянства скорости по сечению или ламинарный характер течения заведомо не выполняются. Такие расчеты дают качественно правдивую картину процесса, однако их количественные результаты могут заметно отличаться от действительных значений.

Хотя представленные результаты из-за их приближенного значения имеют ограниченную ценность, они дают возможность достаточно просто провести параметрический анализ процесса конвективно-радиационного нагрева жидкостей в трубах. Важность такого анализа заключается в том, что он позволяет выявить связи между отдельными переменными, характеризующими теплоперенос, дает возможность более глубоко вскрыть физический смысл полученных решений.

Математическая постановка задачи переноса в обобщенных переменных включает уравнение энергии

с«2 R dR ах стеРжневое'

^ДЗОМ/^^РМ - ламинарное,

эя2 я ея у 'ах

граничные условия

0

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0(0, Л) = ©0,

а©(лг,о)

8Я

о,

= В.[1 - 0(^,1)]+Бк[1 - ©4(АГ,1)]

дЯ

1

/ 3

2 Ч:

/ ✓ / / / о- —• Г/

// // - ^ —

5

0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

Рис. 2. Изменение температуры в потоке жидкости, В1=0,7; 8к=0,35; (р=2,0): 1,2 - на поверхности; 3,4 - среднемассовые температуры; 5,6 - на оси трубы; - — - стержневое течение — - ламинарное течение

Определению подлежали температуры стенок 0(Х,1), а также среднемассовые по сечению температуры жидкости

Щх)=2Я)Яст -стержневое, (20)

1 0

0(*)=4|©(Х,Д)Д(1-Д2)<Я? -ламинарное, (21)

о

необходимые для расчета теплового потока

б = р¥СТс[©(*2)- ©(*,)], Вт, (22)

гДе ©(X,), ©(Х2) - относительные среднемассовые температуры жидкости на

концах рабочего участка трубы. Локальные значения плотности теплового потока на поверхности трубы

находились по формуле

<2пов =^ = В1[1-©(Х,1)]+8к[1-©4(Х,1)] (23)

К1С

Для иллюстрации на рисунке 2 показано изменение температур на поверхности ©(Х,1) и на оси ©(Х,0) круглой трубы. На этих же графиках представлены значения среднемассовых по сечению температур жидкости ©(X).

Лучисто-конвективный тепловой поток

шмшш

ШттШгтттт

Лучисто-конвективный тепловой поток

Рис. 3. Физическая модель и система координат для термического начального участка трубы

Было показано также влияние поперечного термического сопротивления стенок труб на характер изменения локальных тепловых потоков и среднемассовых температур. Параметром задачи переноса являлось число

определяющее взаимное тепловое влияние стенок канала и жидкости.

В заключение было выполнено исследование процессов радиационно-конвективного нагрева жидкости в термическом начальном участке круглой трубы. Используемая при этом физическая модель и система координат представлены на рис. 3

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы показал, что процессы радиационно-конвективного нагрева жидкостей в высокотемпературных теплообменных аппаратах систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов, изучены недостаточно. Для создания более совершенных конструкций необходимо накопление достаточно полной и достоверной информации о процессах переноса теплоты в подобных устройствах.

2. Анализ радиационно-конвективного нагрева жидкостей в трубах выполнен на основе одномерного, т.е. интегрального (по сечению канала) описания процесса.

3. В работе изучены важные для практики задачи, в которых течение жидкости стационарно, а тепловые граничные условия на входе изменяются во времени. Результаты решения представлены в широком диапазоне изменения режимных параметров.

4. Используя одномерную схему описания и расчета процессов радиационно-конвективного нагрева, рассмотрены и проанализированы также стационарные явления теплообмена при течении жидкости в трубах.

5. Получены количественные оценки влияния обобщенных переменных процесса переноса на величину и характер температур нагреваемой жидкости.

6. Проведено сравнение с известными проектными и экспериментальными данными, характеризующими работу трех различных высокотемпературных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения. Установлено, что результаты поверочных и конструкторских расчетов этих теплообменников, полученных на основе предложенной расчетной схемы,

дают вполне удовлетворительное согласие с проектными и экспериментальными данными.

7. Выполнен качественный анализ процессов высокотемпературного нагрева жидкостей в трубах для двух предельных случаев ламинарного и стержневого течений.

8. Анализ полученных результатов позволил выявить влияние долей радиационной и конвективной составляющей теплового потока, а также поперечного термического сопротивления стенок труб на характер и величину среднемассовых температур жидкости.

9. Сделана попытка расчета распределения температур в потоке жидкости при меняющейся вязкости с привлечением теории пограничного слоя.

10. Применение представленных в работе способов расчета температурных режимов теплообменных аппаратов проиллюстрировано в диссертации многочисленными конкретными примерами расчёта. Для облегчения и ускорения вычислений температурных распределений и тепловых потоков разработаны соответствующие номограммы.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а - коэффициент температуропроводности, м2/с; © - безразмерная температура; Ср- теплоемкость при постоянном давлении, Дж/кг-град; с/ - наружный диаметр трубы, м; ¿о- внутренний диаметр трубы, мк - безразмерная толщина теплового пограничного слоя; р- безразмерный параметр; 0- тепловой поток, Вт; Я- обобщенная координата; г- радиальная координата, м; г0- внутренний радиус трубы, м; Т0- температура на входе в обогреваемый участок канала, К; Ттв- температура на поверхности канала, К; Тс- температура греющей среды, К; /пов- температура на поверхности канала, °С; Х- обобщенная координата; х-продольная координата, м; а- коэффициент теплоотдачи, Вт/м2град; р-безразмерный параметр, характеризующий термическое сопротивление стенки канала; е- приведенная степень черноты наружной поверхности канала; г|-обобщенная переменная; Х- коэффициент теплопроводности, Вт/м град; р-плотность жидкости, кг/м3; о0- коэффициент излучения абсолютно черного тела, Вт/м2град4; (р- обобщенная переменная;

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ОТРАЖЕНО В СЛЕДУЮЩИХ

ПУБЛИКАЦИЯХ:

1. Шагинян, А.Ю. Исследование теплопереноса в термическом начальном участке трубы при радиационно-конвективном нагреве [Текст] / В.В. Иванов, А.Ю Шагинян. // Междунар. науч.-практ. конф./ Рост. н/Д гос. строит, ун-т. - Ростов н/Д, 2005.-С. 225.

2. Шагинян, А.Ю. Процессы нестационарного радиационно-конвективного нагрева (охлаждения) жидкостей при течении в трубах [Текст] / В.А.Елисеев, А.Ю. Шагинян // Сборник докладов XV школы-семинара молодых ученных и специалистов "Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках"/ Калужский филиал Моск. гос технич. ун-та им. Н.Э. Баумана-Калуга, 2005.-С. 61-65. -Библиогр.: с. 65.

3. Шагинян, А.Ю. Радиационно-конвективный нагрев жидкости в начальном участке трубы [Текст] / А.Ю. Шагинян / Рост. гос. строит, ун-т -Ростов н/Д, 2005. -Библиогр.: с. 15,- деп. в ВИНИТИ. №767-В2005,15с.

4. Шагинян, А.Ю. Исследование теплообменных устройств систем теплоснабжения для нагрева воды высокотемпературной газовой средой [Текст] / А.Ю. Шагинян // Рост. гос. строит, ун-т. - Ростов н/Д, 2005. -Библиогр.: с. 28,- деп. в ВИНИТИ. №1120-В2005,28с.

5. Шагинян, А.Ю. Процессы нестационарного радиационно-конвективного нагрева жидкостей в трубах [Текст] / В.В. Иванов, А.Ю. Шагинян // Материалы юбилейной Междунар. науч.-практ. конф.: Тез. докл,-Ростов н/Д: РГСУ, 2004.-С. 160.

6. Шагинян, А.Ю. Качественное моделирование процессов высокотемпературного нагрева жидкостей при течении в каналах [Текст] / В.В. Иванов, А.Ю. Шагинян // Междунар. науч.-практ. конф. / Ростовский н/Дону гос. строит, ун-т. - Ростов н/Дону, 2003.-е. 66.

7. Шагинян, А.Ю. Процессы нагрева жидкостей в высокотемпературных теплообменниках [Текст] / В.В. Иванов, В.В. Волочай, А.Ю. Шагинян // Известия РГСУ.- 2003. -№7. -С. 161-166. -Библиогр.: с. 166.

8. Шагинян, А.Ю. Процессы радиационно-конвективного нагрева жидкости при течении в трубах [Текст] / В.В. Иванов, А.Ю. Шагинян II Вестник Воронежского государственного технического университета. Серия "Энергетика". Выпуск 7.3. - 2003.-С. 39-41. -Библиогр.: с. 41.

/7

3

Дроб д

18- 91 75 30£Г

ШАГИНЯН АЛЕКСЕЙ ЮРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ГАЗОВЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Специальность 05.23.03 Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Подписано в печать 12.04.2006г. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая. Ризограф. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ № 469.

Редакционно-издательский центр Ростовского государственного строительного

университета 344022, Ростов-на-Дону, ул. Социалистическая, 162

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I КРАТКИЙ ОБЗОР РАБОТ. ЦЕЛИ

ИССЛЕДОВАНИЙ

ГЛАВА II СХЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВТОРИЧНЫХ ЭНЕРГОРЕСУРСОВ В СИСТЕМАХ

ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

2.1. Использование вторичных энергоресурсов в машиностроении

2.2. Использование вторичных энергоресурсов при производстве строительных материалов

2.3. Использование вторичных энергоресурсов при производстве эмалированных санитарно-технических изделий

ГЛАВА III РАСЧЕТ РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВНОГО НАГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ В КАНАЛАХ НА ОСНОВЕ ОДНОМЕРНОЙ МОДЕЛИ

ТЕПЛОПЕРЕНОСА

3.1. Одномерное описание процесса теплообмена

3.2. Влияние обобщенных переменных на динамику процесса нагрева жидкости в каналах. Параметрический анализ

ГЛАВА IV ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ

УСТРОЙСТВ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ НАГРЕВА ВОДЫ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДОЙ

4.1. Расчетная схема на основе одномерного описания процессов переноса

4.2. Анализ работы высокотемпературных теплообменников на отходящих газах при помощи одномерной модели течения в трубах

ГЛАВА V ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ РАДИАЦИОННО-КОНВЕКТИВИОГО НАГРЕВА ЖИДКОСТЕЙ ПРИ ЛАМИНАРНОМ И СТЕРЖНЕВОМ ТЕЧЕНИЯХ

5.1. Стабилизированные течения

5.2. Влияние поперечного термического сопротивления стенок трубы на теплообмен

5.3 Радиационно-конвективный нагрев жидкости в начальном участке трубы

5.4. Расчётная схема, основанная на линеаризации граничных условий. Температуры и локальные числа Нуссельта

ВЫВОДЫ

В "Основных направлениях энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года", утвержденных Указом Президента Российской Федерации от 7 мая 1995г., №472 [1], указывается, что энергетическая политика Российской Федерации исходит, кроме всего прочего, из следующих приоритетов и структурных изменений:

- повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов и создание необходимых условий для перевода экономики страны на энергосберегающий путь развития;

- реализация потенциала энергосбережения за счет создания и внедрения высокоэффективного топливо- и энергопотребляющего оборудования, теплоизоляционных материалов и строительных конструкций;

- уменьшения негативного воздействия энергетики на окружающую природную среду.

В общих положениях Федерального закона "Об энергосбережении", принятого Государственной Думой 13 марта 1996 года [2], говорится, что "Энергосберегающая политика государства осуществляется на основе реализации федеральных и межрегиональных программ в области энергосбережения путем:

- стимулирования производства и использования топливо- и энергосберегающего оборудования;

- реализации экономических, информационных, образовательных и других направлений деятельности в области энергосбережения".

Использование вторичных энергетических ресурсов (ВЭР), т.е. энергетических отходов технологических процессов, является наиболее экономичным по сравнению с остальными способами получения энергии. Такой путь позволяет сохранить постоянно дорожающее топливо, уменьшить загрязнение окружающей среды, разгрузить транспорт. Основные виды вторичных энергоресурсов это горючие ВЭР (ГВЭР) и тепловые (ТВЭР). Первые используются почти полностью, вторые — совершенно недостаточно.

Главная возможность использования ТВЭР - обеспечение теплоснабжения, т.е. покрытие тепловой нагрузки технологических нужд, питательного цикла котлов и систем испарительного охлаждения, горячего водоснабжения городов, отопления и вентиляции, кондиционирования воздуха.

Мощными источниками вторичных энергоресурсов являются промышленные печи, в которых часто сжигается природный газ. Природный газ практически не требует промежуточных теплоносителей. В требуемых количествах он может подаваться и использоваться как в газовых двигателях и турбинах, так и в отопительных установках. Универсальность природного газа как топлива обеспечивает ему широкое применение в автономных агрегатах для непосредственного нагрева изделий. Продукты сгорания природного газа, которые можно рассмотреть как высококачественный теплоноситель (в них, как правило, отсутствуют вредные примеси и твердые частицы), выбрасываются часто с высокой температурой (400 °С и выше) в атмосферу. Однако применение этих продуктов сгорания в качестве теплоносителя в "комплексе энергопотребляющих" установок могло бы дать значительный экономический эффект. Здесь под комплексом энергопотребляющих установок имеются в виду системы, в которых продукты сгорания последовательно направляются из высокотемпературного источника в средне- и низкотемпературные установки (технологическое оборудование, системы отопления, вентиляции и т.п.). такие системы принято называть системами комплексного использования теплоты продуктов сгорания природного газа.

Преимуществом систем комплексного использования теплоты продуктов сгорания является:

- при комплексном использовании теплоты, во многих случаях, можно обеспечить нужды систем отопления, горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха только за счет теплоты уходящих газов от технологического оборудования;

- коэффициент использования теплоты в системах комплексного использования теплоты может быть доведен до 95% и выше;

- установки комплексного использования теплоты в значительной степени способствуют уменьшению загрязнения воздушного бассейна (уменьшение количества сжигаемого топлива и снижение температуры уходящих газов); удельные капиталовложения в установки комплексного использования теплоты ниже, чем в добычу 1 т у.т.

Основные отрасли промышленности по количеству В ЭР кратко характеризуются следующими данными.

Черная металлургия по количеству и температурному потенциалу ВЭР занимает в промышленности первое место вследствие характера и большого масштаба производства. При огнетехнических процессах плавления и нагрева металла температуры его и продуктов сгорания, отводимых от теплообменной зоны рабочей установки, являются высокими. Значит, коэффициент использования теплоты сжигаемого топлива низок, т. е. количество ТВЭР большое. Велико и количество ГВЭР при получении чугуна, производстве кокса. Вследствие высокой температуры получаемого кокса имеет место и значительный выход ТВЭР. Черная металлургия расходует около 12% всей топливодобычи страны и около 15% электроэнергии, потребляемой промышленностью, что также требует много топлива. Использование ГВЭР обеспечивается почти полностью, что дает экономию условного топлива около 30 млн. т/год, а уровень утилизации ТВЭР совершенно недостаточен.

Нефтепереработка и нефтехимия по количеству В ЭР занимает второе место (после черной металлургии), расходует более 30 млн. т условного топлива в год.

Химическая промышленность по количеству ВЭР находится на третьем ^ месте, расходует более 30 млн. т/год условного топлива и около 10% электроэнергии, потребляемой всей промышленностью. В себестоимости продукции энергетическая составляющая близка к 30 %.

Газовая промышленность бурно развивается вследствие быстрого наращивания добычи природного газа, в основном в Западной Сибири. Отрасль расходует очень большое количество топлива на собственные нужды, прежде всего для газотурбинного привода компрессоров перекачивающих станций. Протяженность газопроводов и число их значительны, поэтому необходимая мощность компрессоров * перекачивающих станций весьма велика. Соответственно большим является и количество ТВ ЭР в виде физической теплоты выхлопных газов турбин с температурой 200.300 °С и других газомоторных двигателей. Мощный источник ТВЭР - физическая теплота отходящих газов сжигания сероводорода в цехах очистки газа и получения серы на газоперерабатывающих заводах.

В машиностроении ГВЭР практически нет, ТВЭР намного меньше, чем в цветной, а тем более в черной металлургии. Но все же в тепловом балансе ^ предприятий использование ТВЭР может занимать значительное место. Возможная экономия условного топлива за счет использования ТВЭР в машиностроении может составить 2,5 млн. т/год. Расход топливно-энергетических ресурсов и выход ТВЭР больше для предприятий тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения, меньше - для среднего. Преобладающая часть годового расхода теплоты затрачивается на отопление и вентиляцию (около 75%), меньшая - на технологические нужды (около 25

Подавляющее большинство ВЭР этой отрасли относится к тепловым в температурном диапазоне от 400 до 1400 °С при расходе теплоносителя (почти всегда продуктов сгорания) от 500 до 10000 м /ч от отдельной технологической установки. В таблице 1 приведены основные характеристики промышленных печей, которые являются источниками тепловых вторичных энергетических ресурсов.

Таблица 1

Промышленные печи - источники тепловых вторичных энергетических ресурсов

Тип печи Температура в рабочем пространстве, °С Средняя температура уходящих газов, °С КПД печи, % Потери теплоты с уходящими газами, %

Нагревательные кузнечные:

Камерные 1300-1450 1100-1200 10-15 55-65

Проходные 1300-1450 700-1200 30-40 30-45

Термические:

Камерные 850-1100 800-950 15-20 35-50 проходные 850-1100 500-700 25-35 25-35

Для плавки:

Алюминиевого литья 700-800 500-700 30-43 40-50

Вагранки 1100-1350 1000-1100 20-30 50-60

Печи на машиностроительных предприятиях в основном небольшие, и количество их в цехах часто значительно, что, как безосновательно считается, затрудняет организацию использования ТВЭР. Однако утилизация ТВЭР машиностроительных предприятий в действительности весьма проста, обычно она осуществляется легче и дешевле, чем в других отраслях промышленности.

Экономия условного топлива за счет использования ВЭР может составлять более 115 млн. т/год, причем на ТВЭР приходится около 63 млн. т. (таблица 2) [75].

Таблица 2

Возможная экономия условного топлива за счет использования ВЭР, млн. т/год (по литературным данным)

Отрасль промышленности Утилизация ВЭР

ТВЭР ГВЭР Всего

Черная металлургия 20 30 50

Цветная металлургия 2 0,6 2,6

Машиностроение 2,5 - 2,5

Химическая промышленность 10,5 4,5 15

Нефтепереработка и нефтехимия 11 10 21

Газовая промышленность 12 3 15

Целлюлозно-бумажная промышленность 1,5 4 5,5

Промышленность строительных материалов 1,75 - 1,75

Пищевая промышленность 2 - 2

Итого 63,25 52,1 115,35

Разумеется, приведенные цифры приближены.

Как отмечено в [3] недостаток соответствующей переработки ГОСТов, СНиПов и Правил технической эксплуатации не способствует внедрению проектов повышенной энергоэффективности. Это обусловлено тем, что энергоэффективные решения не закладываются в проекты, пока нет утвержденной методики. Кроме того, новые нормативные документы должны определять требования не только к элементам конкретной конструкции, но и ко всей конструкции в целом.

В установках комплексного использования теплоты продуктов сгорания природного газа, наряду с разнообразными конвективными теплообменниками, применяются гладкотрубные теплообменники для нагрева воды высокотемпературной газовой средой. Этот тип теплообменников имеет ряд достоинств, которые способствуют его широкому применению в практике:

- простая и соответственно дешевая конструкция;

- вариация поверхности нагрева возможна в большом диапазоне;

- реализация разработок возможна собственными силами любого промышленного предприятия.

Необходимой предпосылкой для создания и широкого внедрения таких теплообменных аппаратов является наличие достаточно простых и надежных способов расчета процессов нагрева жидкостей с применением ЭВМ и соответствующим программным обеспечением.

Цель работы заключается в повышении эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, посредством применения высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов.

В представленном исследовании получены простые, но обладающие необходимой для инженерной практики точностью методы приближенного расчета процессов радиационно-конвективного нагрева жидкостей высокотемпературной газовой средой.

Основные требования к полученным в работе методам исследования заключались в простоте и доступности расчетчикам, в широком диапазоне охвата задач переноса, поставленных теорией и практикой, в гарантии опытного подтверждения результатов методов.

Программа исследований была выполнена в три этапа. На первом этапе проведено изучение ряда инженерных задач нестационарного радиационно -конвективного нагрева, когда температура жидкости на входе в канал менялась вместе со временем.

Второй этап состоял в получении данных по распределению температур и тепловых потоков для стабилизированного течения.

Разработанная методика позволяла эффективно проводить как поверочные, так и конструкторские расчеты теплообменников.

Третий подход учитывал особенности радиационно-конвективного нагрева в термическом начальном участке канала.

Проведенное сравнение с экспериментальными и проектными данными высокотемпературных аппаратов утилизации теплоты систем теплоснабжения показало вполне удовлетворенное схождение с теоретическими результатами.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- уточнена математическая модель процессов теплопереноса при стационарном и нестационарном радиационно-конвективном нагреве жидкостей в трубах;

- по результатам численных экспериментов получены значения обобщенных переменных, характеризующих процессы переноса теплоты от высокотемпературной газовой среды к нагреваемой воде;

- получены экспериментальные зависимости влияния определяющих параметров на значение и распределение температур в нагреваемой жидкости;

- получены закономерности процесса радиационно-конвективного нагрева жидкостей в каналах с использованием моделей стержневого и ламинарного течений.

Методы исследования включали: аналитическое обобщение известных научных и технических результатов, математическое моделирование, численный эксперимент и статистическую обработку данных с применением ПЭВМ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована применением классических положениях теории тепломассообмена и аэродинамики, при моделировании изучаемых процессов, подтверждена удовлетворительной сходимостью полученных результатов исследований и расчета. На защиту выносятся:

1. Методы поверочных и конструкторских расчетов высокотемпературных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения, которые позволяют достаточно просто и с высокой точностью находить величины температур и тепловых потоков.

2. Новые обобщенные переменные, объединяющие теплофизические характеристики процесса радиационно-конвективного нагрева жидкости в трубах с геометрическими размерами теплообменного аппарата.

3. Результаты теоретического изучения стационарных и нестационарных процессов теплообмена в трубах, учитывающие влияние излучения наружных поверхностей.

4. Данные о расчетных и проектных (экспериментальных) значениях температур и геометрических размерах, полученных для конкретных высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения.

5. Закономерности процесса радиационно-конвективного нагрева жидкостей в каналах с использованием моделей стержневого и ламинарного течений. Особенности явлений теплообмена в начальном участке канала.

Практическая ценность и реализация результатов исследований - разработана методика для проведения поверочных и конструкторских расчетов высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов;

- определены зависимости, позволяющие определять и выбирать теплофикационный режим высокотемпературного теплообменного аппарата в реальном диапазоне изменения рабочих параметров;

- результаты работы использованы в ОАО "Озон" при проведении расчетов высокотемпературных теплообменных аппаратов;

- материалы диссертационной работы использованы кафедрой теплогазоснабжения Ростовского государственного строительного университета в курсах лекций и дипломном проектировании при подготовке инженеров по специальности 290700 «Теплогазоснабжение и вентиляция».

Апробация. Основные результаты работы представлены:

-на Международной научно-практической конференции "Строительство-2003", Ростовский государственный строительный университет, 2003г;

- юбилейной научно-практической конференции "Строительство-2004", Ростовский государственный строительный университет, 2004г;

- Международной научно-практической конференции "Строительство-2005", Ростовский государственный строительный университет, 2005г;

- XV Школе-семинаре молодых ученных и специалистов "Проблемы газодинамики и теплообмена в энергетических установках", Калужский филиал Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана, 2005г;

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы, содержит 160 страниц основного машинописного текста, 46 рисунков, 13 таблиц. Библиография включает 109 наименований.

ВЫВОДЫ

В диссертационной работе изложены основы решения актуальной задачи по повышению эффективности использования топливно-энергетических ресурсов, посредством применения высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов.

1. Уточнена математическая модель процессов теплопереноса при стационарном и нестационарном радиационно-конвективном нагреве жидкостей в теплообменных аппаратах систем теплоснабжения.

2. Установлены аналитические зависимости, позволяющие определять и выбирать теплофикационный режим высокотемпературного теплообменного аппарата в реальном диапазоне изменения рабочих параметров.

3. Предложен метод параметрического анализа процессов высокотемпературного нагрева для различных видов течения жидкостей в трубах, при различных теплофизических условиях.

4. Разработан и реализован комплекс мероприятий по использованию высокотемпературных теплообменников, утилизирующих теплоту вторичных энергоресурсов, в системах теплоснабжения.

5. Разработана, экспериментально исследована и внедрена методика проведения поверочных и конструкторских расчетов высокотемпературных теплообменных устройств систем теплоснабжения, использующих теплоту вторичных энергоресурсов.

1. "Основные направления энергетической политики Российской Федерации на период до 2010 года", утвержденные Указом Президента Российской Федерации от 7 мая 1995г., №472.

2. Федеральный закон "Об энергосбережении", принят Государственной Думой 13 марта 1996г.

3. Реутов Б.Ф., Наумов А.Л., Семенов В.Г., Муравьев В.О., Пыжов И.Н., Национальный доклад "Теплоснабжение Российской федерации. Пути выхода из кризиса" // Новости теплоснабжения. 2001. 72 с.

4. Тепловой расчет котлов (Нормативный метод). Изд. 3, переработанное и дополненное. Издательство НПО ЦКТИ, СПб, 1998.

5. Хаузен X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрестном токе: М.: Энергоиздат, 1981.-384 с.

6. Глинков М.А. Основы общей теории тепловой работы печей. М., Металлургоиздат, 1959.

7. Гольдфарб Э.М. Теплотехника металлургических процессов. М., "Металлургия", 1967.

8. Канторович Л.В., Крылов В.И. Приближенные методы высшего анализа. М., Физматгиз, 1962.

9. Соколов В.Н. Расчеты нагрева металла в металлургических печах. Металлургоиздат, 1956.

10. Цой П.В. Методы расчета отдельных задач тепломассопереноса. М., "Энергия", 1971.

11. П.Шехтер Р. Вариационный метод в инженерных расчетах. М., "Мир", 1971.

12. Видин Ю.В. Инженерные методы расчета процессов теплопереноса. Красноярск: Изд-во КПИ, 1974.

13. Био М. Вариационные принципы в теории теплообмена. М., "Энергия", 1975.-209с. Сил.

14. Кривандин В.А., Марков Б.Л. Металлургические печи. М., "Металлургия", 1977. -463с. С ил.

15. Саломатов В.В. Методы расчеты нелинейных процессов теплового переноса. Томск: Изд-во Томского университета. 4.1, ,1976. Ч.Н, 1978.

16. Беляев Н.М., Рядно А.А. Методы теории теплопроводности. Ч.2.- М., Высшая школа, 1982.- 304с.

17. Карташов Э.М. Аналитические методы в теплопроводности твердых тел: Учебное пособие для вузов.- М.: Высшая школа, 1985.- 480с.

18. Иванов В.В., Видин Ю.В., Колесник В.А. Процессы прогрева многослойных тел лучисто-конвективным теплом. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1990, - 160с.

19. Зарубин B.C. Инженерные методы решения задач теплопроводности. -М.: Энергоиздат, 1983. 328с.

20. Рвачев В.Л., Слесаренко А.П. Алгебро-логические и проекционные методы в задачах теплообмена. Киев: Наукова думка, 1978. - 139с.

21. Федоткин И.М., Айзен A.M. Асимптотические методы в задачах тепломассопереноса.- Киев: Вища школа, 1975. 198с.

22. Гудмен Т. Применение интегральных методов в нелинейных задачах нестационарного теплообмена. Сб.: "Проблемы теплообмена". М., Атомиздат, 1967, с. 41-96.

23. Лыков А.В. Методы решения нелинейных уравнений нестационарной теплопроводности. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1970.- № 5.-С.109-150.

24. Потольник Ю.С. Лучистый нагрев тел простейшей формы. Инж-физ. ж., т.8, 1965.-№ 1.-С. 64-72.

25. Сидляр М.М. О применении метода возмущений к расчету температурных полей. Сб.: Тепловые напряжения в элементах конструкций, вып. 4. Киев, Наукова думка, 1964. - С.9-14.

26. Иванов В.В. Исследование процессов переноса при нелинейных граничных условиях // Теплофизика высоких температур, АН СССР. -1973. Т.12. - № 4. - С. 898-900.

27. Иванов В.В. Метод линеаризующих функций. Оценка погрешности и области применения //Физика и химия обработки материалов, АН СССР. -1973.-№3.-С. 34-38.

28. Видин Ю.В., Иванов В.В., Медведев Г.Г. Расчет теплообмена при ламинарном течении жидкости в каналах. Красноярск: Изд-во КПИ, 1971.- 136с.

29. Иванов В.В., Дунин И.Л. Исследование переноса тепла в пограничном слое с учетом излучения поверхности // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1972. - № 2. - С. 167-172.

30. Иванов В.В., Дунин И.Л., Медведев Г.Г. Расчет пограничного слоя прозрачного газа на излучающей поверхности // Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа. 1972. - № 1. - С. 107-110.

31. Иванов В.В., Дунин И.Л. Температура излучающего конуса в сверхзвуковом потоке прозрачного газа // Теплофизика высоких температур, АН СССР. 1972. Т.10 - № 5. - С. 1124-1126.

32. Иванов В.В., Дунин И.Л. Теплопередача излучением к пограничному слою охлаждающей жидкости // Теплофизика высоких температур, АН СССР. 1974. Т.12 - № 4. - С. 898-900.

33. Иванов В.В., Дунин И.Л. Сложный теплообмен и числа Нуссельта при обтекании прозрачным газом нагреваемой поверхности // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1975. - № 1. - С. 131-135.

34. Дунин И.Л. Иванов В.В, Кореньков А.И. Теплообмен при обтекании излучающей пластины турбулентным потоком прозрачного газа //теплофизика высоких температур, АН СССР. 1976. - Т. 14. - № 2. - С. 416-418.

35. Дупин И.Л. Исследование переноса тепла в пограничных слоях на излучающих поверхностях: Диссертация канд. техн. наук. Новосибирск,1973.-144с.

36. Диденко О.И. Сопряженные задачи конвективного теплообмена излучающих тел переменной толщины: Диссертация канд. техн. наук. -Киев, 1979. 134с.

37. Диденко О.И. Теплопередача через тонкую излучающую пластинку при наличии на ее поверхности ламинарных и турбулентных сжимаемых пограничных слоев. Теплообмен и гидродинамика. Респ. межвед. сб., К., 1977.-С. 184-189.

38. Диденко О.И. Сопряженный теплообмен при обтекании тонких излучающих тел переменного профиля. Теплофизика и теплотехника. Респ. межвед. сб., К., 1979, вып. 37. - С. 89-94.

39. Дунин И.Л. Иванов В.В. Сопряженная задача теплообмена с учетом излучения поверхности. Изв. АН СССР. Механика жидкости и газа,1974, №4.-С. 187-190.

40. Кумар И.Дж., Бартман А.Б. Сопряженная задача теплопереноса в ламинарном пограничном слое сжимаемого газа с излучением. В кн.: Тепло- и массоперенос, Минск: Наука и техника, 1968, т.9, с. 481-489.

41. Sohal M.S., Howell J.R. Determination of plate temperature in gase of combined conduction, convection and radiation heat exchange. Int. I. Heat and Mass Transfer, 1973, V.16, № 11, p. 2055-2066.

42. Chen I.C. Laminar heat transfer in tube with nonlinear radiation heat-flux boundary condition. Internat. I. Heat and Mass Transfer, v.9, № 5. 1966.

43. Беницо И., Дуссен В., Ирвин Т. Теплоотдача при ламинарном течении в круглой трубе и наличии лучистого теплового потока с наружной поверхности трубы. Сб. Достижения в области теплообмена. Мир, 1970.

44. Ирвин Т.Ф., Штейн Р.П., Симон Г.А. Влияние излучения на конвекцию в плоском канале. Тепло- и массоперенос. Наука и техника, т.2, 1965.

45. Нусупбекова Д.А., Сакипов З.Б., Сухоносов А.А. Влияние излучения на теплообмен в трубах сложной формы. Проблема теплоэнергетики и прикладной теплофизики. Наука, вып.7, 1971.

46. Каданер Я.С., Рассадкин Ю.П., Спектор Э.Л. Теплообмен при ламинарном течении жидкости в трубе, отводящей тепло излучением. Инж.-физ. журнал, т.ХХ, № 1, 1971.

47. Спектор Э.Л., Рассадкин Ю.П. Теплообмен и сопротивление несжимаемой жидкости в начальном участке круглой трубы при различных законах теплоотвода. Инж.-физ. журнал, t.XXI, № 4, 1971.

48. Иванов В.В., Видин Ю.В. Сопряженный теплообмен в системах с излучающими поверхностями.// Тепломассообмен ММФ-92. Радиационный и комбинированный теплообмен. Т.2. - Минск: АНК "ИТМО им. А.В.Лыкова" АНБ, 1992. - С. 166-169/

49. Дунин И.Л., Иванов В.В., Савенко В.В. Влияние излучения и термического сопротивления стенок на теплообмен при течении в трубах // Теплофизика высоких температур. -1984. Т.22, № 5. С. 1020-1021.

50. Дунин И.Л., Иванов В.В., Савенко В.В. Радиационно-конвективное охлаждение жидкостей в трубах с учетом осевой растечки тепла. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1985. - № 1. - С. 106-110.

51. Иванов В.В, Дунин И.Л., Савенко В.В. Влияние излучения наружных поверхностей на сопряженный теплообмен в трубах // Пром. Теплотехника. 1986. - Т.8, № 5. - С. 25-27.

52. Иванов В.В, Дунин И.Л., Савенко В.В. Сопряженный теплообмен в трубах с излучающими наружными поверхностями. // Теплофизика высоких температур 1986. Т.24, № 4. - С. 725-729.

53. Нестационарный теплообмен Кошкин В.К., Калин Э.К., Дрейцер Г.А., Костюк В.В., Берлин И.И. -М.: Машиностроение, 1973.- 328с.

54. Дрейцер Г.А., Кузьминов В.А. Расчет разогрева и охлаждения трубопроводов.- М.: Машиностроение, 1977.- 128с.

55. Методы расчета сопряженных задач теплообмена Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Костюк В.В., Берлин И.И. М.: Машиностроение, 1983.- 232с.

56. Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Интенсификация теплообмена в каналах 2-е изд. -М.: Машиностроение, 1981.- 205с.

57. Фахри М., Спэрроу Э.М. Совместное влияние осевой теплопроводности в стенке и в жидкости на процесс теплообмена при ламинарном течении в трубе. Тр. Американск. Об-ва инж.-мех. Теплопередача, 1980, Т.102, № 1. С. 65-73.

58. Campo A., Auguste I. с. Laminar heat transfer in ducts with viscous dissipation and convective-radiative exchange at the walls. -ASME Paper, 1976, № 76 - WA/HT - 59, p. 1-8.

59. Campo A., Auguste I. c. Axial conduction in laminar pipe flows with nonlinear wall heat fluxes. - Int. I Heat and Mass Transfer, 1978,v.21, № 12, p. 1597-1607.

60. Joshi S.D., Bergeles A.E. Experimental study of laminar heat transfer to in tube flow of non-Newtonian fluids.- Trans. ASME. J. Heat Transfer, 1980, v.102,№3, p. 397-400.

61. Joshi S.D., Bergeles A.E. Analytical study of heat transfer to laminar in tube flow of non-Newtonian fluids.- Trans. ASME. J. Heat Transfer, 1980, v.102,№3, p. 397-400.

62. Колобков П.С. Использование тепловых вторичных энергоресурсов в теплоснабжении. Харьков: Основа, 1991.

63. Мезенцев А.П. Эффективность применения утилизаторов теплоты в огнетехнических агрегатах. Л.: Недра, 1987.

64. Карпис Е.Е. Утилизация производственных тепловых энергоресурсов на цели отопления, вентиляции и горячего водоснабжения. М.: ВНИИИС, 1988.

65. Ключников А.Д. Высокотемпературные теплотехнические процессы и установки. М.: Энергоиздат, 1989.

66. Хохендорф у. Повышение эффективности комплексного использования теплоты продуктов сгорания природного газа для отопления, вентиляции и горячего водоснабжения: Диссертация канд. техн. наук. Ростов-на-Дону: РИСИ, 1990.

67. Богословский В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Стройиздат, 1983.

68. Друскин Л.И. Эффективное использование природного газа в промышленных установках: Справочное пособие. М.: Энергоиздат, 1992.

69. Колобков П.С., Демин В.М. Использование вторичных тепловых энергоресурсов машиностроительных предприятий в теплоснабжении промышленных узлов // Изв. вузов. Сер. энергетики. 1984. № 12.- С. 67-72.

70. Колобков П.С. Комплексное использование тепловых вторичных энергоресурсов для отопления и вентиляции // Изв. вузов. Сер. строительства и архитектуры. 1983. № 6. сС. 103-108.

71. Колобков П.С., Осипенко В.Д. Использование вторичных энергоресурсов черной металлургии. К.: Техника, 1979. 168с.

72. Экономия энергетических ресурсов в машиностроении / Д.И. Поляков, З.И. Квасенкова, А.Е. Бирюков, Ю.Н. Ковальчук. М.: Машиностроение, 1982.223с.

73. Новгородский Е.Е. и др. Комплексное энерготехнологическое использование газа и охрана воздушного бассейна. М.: Дело, 1997. - 368 с.

74. Новгородский Е.Е. Энергосберегающие установки теплоснабжения, вентиляции и кондиционирование воздуха. Ростов-на-Дону.: Изд-во РИСИ, 1991.-124 с.

75. Шанин Б.В., Новгородский Е.Е., Широков В.А. Энергосберегающие установки в промышленности. Н.-Новгород: Волго-Вятское изд-во, 1991. -256 с.

76. Широков В.А., Новгородский Е.Е. Энергосберегающие установки на машиностроительных предприятиях // Информационный сборник. М.: ЦНИИТЭ стройдормаш. 1989. Вып. 18. СЗ-8.

77. Новгородский Е.Е. и др. Методы решения задач оптимизации систем комплексного использования теплоты // Энергосбережение и водоподготовка, 1998, № 4. С. 78-83.

78. Новгородский Е.Е. и др. Теплообменники для одновременного нагрева нескольких сред // Энергосбережение и водоподготовка, 2000, № 3. С. 3640.

79. Новгородский Е.Е., Широков В.А. Основные предпосылки и преимущества комплексного использования природного газа // Энергосбережение и водоподготовка, 1997, № 2. С. 23-31.

80. Новгородский Е.Е., Коган A.M. Повышение эффективности использования тепла продуктов сгорания природного газа в машиностроении. М.: ЦНИИТЭ стройдормаш. Экспресс-информация. Сер. 15. 1984. Вып. 5. С.5-12.

81. Проект основных положений общеакадемической программы биосферных и экологических исследований на период до 2015 года // Вестник Академии наук СССР. 1988, № 10.

82. Бугато В.М., Ганшин А.А., Козлов А.И. Вторичные энергетические ресурсы резерв экономии. Минск: Беларусь, 1985.

83. Новгородский Е.Е. Установки комплексного использования теплоты продуктов сгорания для санитарно-технических печей // Газовая промышленность, 1993, С. 21-23.

84. А.с. 1334029 Теплообменник типа "труба в трубе" / Новгородский Е.Е. и др. // Бюллетень изобретений. 1987. Вып. 8.

85. Жуков Н.И., Новгородский Е.Е., Сафарян Б.Р. Повышение эффективности использования природного газа на Минераловодском стекольном заводе // Газовая промышленность. 1986, № 8. С. 32-33.

86. Новгородский Е.Е., Жуков Н.И., Одокиенко Е.В. Рекуперативно-эжекционные системы воздушного отопления. Экспресс-информация. М.: ЦНИИТЭ стройдормаш. Сер 8, 1988. Вып.1 С.8-11.

87. Широков В.А. Установка комплексного ступенчатого использования тепла продуктов сгорания в эмалированном производстве // Труды МИНХаиГП. 1982. Вып. 167.-С. 18-26.

88. Кавадеров А.С., Самойлович Ю.А. Нагрев "тонких" тел одновременно излучением и конвекцией.// Инж.-физ. ж. Т.2, №7, 1959,-с. 110-113.

89. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах. М.: Энергия, 1967, 411 с.

90. Самарский А.А. Теория разностных схем. М.: Наука, 1977. - 656 с.

91. Яненко Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. Новосибирск: Наука, 1966. -255 с.

92. Марчук Г.И. Методы вычислительной математики. Новосибирск: Наука, 1976.-351 с.

93. Саульев В.К. Интегрирование уравнений параболического типа методом сеток. М.: Физмат, 1960.-324 с.

94. Берковский Б.М., Ноготов Е.Ф. Разностные методы исследования задач теплообмена. Минск: Наука и техника, 1976. - 144 с.

95. Вазов В., Форсайт Дж. Разностные методы решения дифференциальных уравнений в частных производных. М.: Ил, 1963. - 437 с.

96. Рихтмайдер Р.Д., Мортон К.В. Разностные методы решения краевых задач. М.: Наука, 1972.-418 с.

97. Пасконов В.М., Полежаев В.И., Чудов JI.A. Численное моделирование процессов тепло- и массообмена. М.: Наука, 1984. - 228 с.

98. Майснер А. Комплексное использование теплоты продуктов сгорания природного газа для теплоснабжения и вентиляции на машиностроительных предприятиях: Дисс. канд.техн.наук. Ростов-на-Дону: 1990

99. Померанцев А.А. Курс лекций по теории тепло-массообмена.- М.: Высшая школа, 1965.-350с.

100. Блум Э.Я., Михайлов Ю.А., Озолс Р.Я. Тепло- и массообмен в магнитном поле.-Рига, Зинатне, 1980.-354с.

101. Видин Ю.В., Иванов В.В., Медведев Г.Г. Расчёт теплообмена при ламинарном течении жидкостей в каналах Красноярский политехнический институт, 1971.-136 с.

102. Иванов В.В., Медведев Г.Г. К расчету высокотемпературного нагрева потоков теплоносителей // Теплофизика высоких температур, АН СССР-1971-Т. 9-№5-С. 1087-1089.

103. Видин Ю.В., Иванов В.В., Медведев Г.Г. Исследование высокотемпературных процессов нагрева теплоносителей при течении в каналах // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт-1971-№3-С. 117-122

104. Иванов В.В., Видин Ю.В. Температурное поле в длинном цилиндре, нагреваемом конвекцией и радиацией одновременно Известия вузов. Сер. Черная металлургия. 1965. - №2.-С.140-142.

105. Малкин В.М. Нестационарный теплообмен в жидкости при ламинарном ее течению Сб. научных трудов ВНИИМТ, №8, 1962.

106. Ваничев А.П. Приближенный метод решения задач теплопроводности при переменных константах. Известия АН СССР, ОТН, №12, 1946

107. Ланс Дж. Н. Численные методы для быстродействующих вычислительных машин. ИЛ, 1962.