автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Моделирование и расчет тепловых процессов в регенеративных утилизаторах теплоты с циркулирующей гранулированной насадкой

003468В79

И а правах рукописи

Медведев Вячеслав Борисович

МОДЕЛИРОВАНИЕ II РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В РЕГЕНЕРАТИВНЫХ УТИЛИЗАТОРАХ ТЕПЛОТЫ С ЦИРКУЛИРУЮЩЕЙ ГРАНУЛИРОВАННОЙ НАСАДКОЙ

Автореферат диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.17.08 Процессы и аппараты химических технологии

Иваново 2009

003468679

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент СУББОТИН Владимир Иванович

Официальные оппоненты: доктор технических наук Волынский Владимир Юльевнч доктор технических наук, профессор Мурашов Анатолий Александрович

Ведущая организация: ЗАО «Научно - технический центр

Защита состоится «23» марта 2009 г. в 14 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.063.05 Г0УВГ10 «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу: 153000, г. Иваново, проспект Ф. Энгельса, 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет».

Автореферат разослан <Ц(5» февраля 3009 г-:

Ученый секретарь совета,

«ЛАГ Инжиниринг», г. Москва

доктор физико-математических наук

Зуева Г.Л.

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. Повышение эффективности производственных процессов - крупных потребителей тепловой энергии, может быть достигнуто путем утилизации их вторичных энергоресурсов (ВЭР). В химической промышленности, производстве строительных материалов и других отраслях потери теплоты при обжиге цеме1ггного клинкера, извести, керамических изделий, производстве стекла, кирпича, огнеупоров и других изделий иногда достигают 40...50% от подводимой теплоты, а общий потенциал ВЭР данных отраслей оценивается в несколько миллионов тонн условного топлива. При этом наиболее перспективным является использование теплоты уходящих продуктов сгорания топлива для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания.

Наибольшее распространение в таких системах утилизации теплоты получили регенерационные теплообменники различных конструкций. Важнейшей задачей при их проектировании и эксплуатации является определение рациональных конструктивных и режимных параметров, при которых достигается максимальное значение теплоты, полученной единицей массы воздуха. Данные задачи не могут быть решены с помощью известных методов расчета, в которых вместо актуальных значений температур теплоносителей используются значения, осредненные по длине канала и времени цикла, а также ряд других далеко идущих допущений. Особенно это касается нетрадиционных конструкций регенеративных теплообменников, позволяющих преодолеть существующие технологические ограничения.

Одним т типов таких теплообменников является регенератор с циркулирующей гранулированной насадкой, в котором поток огнеупорного сыпучего материала сначала проходит через камеру нагрева, воспринимая теплоту горячего газа и нагреваясь, затем - камеру охлаждения, где отдает полученное тепло холодному воздуху, нагревая его, а затем снова элеватором подается в камеру нагрева. Несомненными преимуществами такого аппарата является отсутствие необходимости переключать потоки горячего газа и холодного воздуха, как это имеет место в регенераторах с неподвижной насадкой, отсутствие массивных вращающихся при высокой температуре частей, как в регенераторах типа «Юнгстрем» с вращающейся насадкой, возможность иметь большую температуру в огнеупорной гранулированной насадке, то есть ее большую теппоаккумулирующую способность.

Процессы теплообмена между теплоносителями и насадкой в таких регенеративных теплообменниках зависят от множества параметров н поэтому весьма сложны для экспериментального исследования. Для решения актуальных технических вопросов проектирования и эксплуатации подобных регенераторов необходима разработка математических моделей процессов нестационарного теплообмена между потоками сыпучего материала и газа, которые могли бы прогнозировать температурный режим регенеративных теплообменников в зависимости от конструктивных и режимных параметров, а также оптимизировать условия их работы по различным целевым функциям.

Разработка таких моделей является актуальной научной и технологической задачей, что и определило цель настоящей работы, которая выполнялась в рамках ФЦП «Интеграция» (2.1 - AI 18 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и планов НИР ИГЭУ, а также частично в рамках международного договора о научно-техническом сотрудничестве между кафедрой прикладной математики ИГЭУ и Горным институтом г. Алби, Франция.

Целью работы является повышение эффективности систем утилизации тепла в регенеративных теплообменниках с циркулирующей гранулированной насадкой в высокотемпературных процессах химической, строительной и других отраслей промышленности.

Объектом исследования является тепловой процесс в регенеративном теплообменнике с циркулирующей гранулированной насадкой.

Предмет исследования - температурный режим насадки, греющего газа и нагреваемого воздуха в тепловом цикле работы насадки и возможности управления им.

Задачи исследования:

1. Разработать математические модели нестационарного теплообмена между потоками гранулированного материала и газа при их прямоточном, протнво-точном и перекрестном движении при локалгаованной и распределенной подаче газа.

2. Выполнить экспериментальную проверку разработанного подхода к моделированию процесса.

3. На основе разработанных моделей построшъ модель регенеративного теплообменника с гранулированной насадкой и метод его компьютерного расчета.

4. Исследовать влияние конструктивных и режимных параметров регенератора на его характеристики и найти рациональные (оптимальные) параметры, обеспечивающие его максимальную компактность.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. Теоретически исследованы закономерности процессов нестационарного теплообмена потока газа с потоком гранулированного материала при локализованной, распределенной и перекрестной подаче газа в канал движения сыпучего материала, позволяющие связать скорость теплопереноса с конструктивными и режимными параметрами процесса.

2. Разработана математическая модель регенеративного процесса в теплообменнике с подвижной гранулированной насадкой, исследованы циклы нагрева и охлаждения насадки и влияние конструктивных и режимных параметров регенератора на температурный режим и эффективность теплообмена.

3. Показано существование оптимального диаметра гранул насадки регенератора, обеспечивающих его максимальную компактность при заданной степени утилизации теплоты уходящего газа.

4. Предложена методика оценки эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха.

Практическая ценность результатов состоит в следующем:

1. Предложена методика построения математических моделей нестационарных процессов теплообмена в регенеративных теплообменниках с подвижной гранулированной насадкой.

2. Разработан компьютерный инженерный метод расчета процесса теплообмена в регенеративных теплообменниках с подвижной гранулированной насадкой и выбора его рациональных конструктивных и режимных параметров.

3. Разработана методика оценки эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха.

4. Разработанные математические модели, инженерные методы расчета и оценки эффективности, а также средства компьютерной поддержки моделирования и расчета нашли практическое применение в практике исследовательских и проектных работ в ЗАО «Научно-технический центр «ЛАГ Инжиниринг», ЗАО «Славнефть - ЯНОС» и ООО НТЦ «Промышленная энергетика».

Автор защищает:

1. Ячеечную модель, описывающую нестационарный конвективно-радиационный теплообмен потока газа с потоком сыпучего материала при локализованной н распределенной подаче газа с учетом стохастической составляющей движения обоих потоков.

2. Результаты расчетного исследования теплового состояния сыпучего материала при его прогреве и охлаждении продольным потоком газа и влияния конструктивных и режимных параметров процесса га аккумулируемую в нем теплоту и скорость ее накопления.

3. Ячеечную модель и результаты расчетного исследования нестационарного теплообмена потока газа с поперечным потоком сыпучего материала. Влияние параметров процесса на двухмерное поле температуры в движущемся сыпучем материале.

4. Математическую модель и компьютерный метод расчета регенеративного процесса в теплообменнике с подвижной гранулированной насадкой.

Апробация работы.

Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и получили одобрение на Международной научной конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии - 14-е Бенардосовскне чтения», Иваново, ИГЭУ, 2007, «15-е Бенардосовскне чтения», Иваново, ИГЭУ, 2009, XV Международной конференции «Информационная среда вуза», Иваново, ИГАСУ, 2008, Международной НТК «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21», Саратов, 2008, а также на научных семинарах кафедры промышленной энергетики и прикладной математики ИГЭУ и кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения ИГАСУ (2006-2009гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах, в том числе в 2-х изданиях, предусмотренных перечнем ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, списка использованных источников и приложения.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, охарактеризована научная новизна и практическая ценность полученных результатов, сформулированы основные положения, выносимые автором на защиту.

В первой главе выполнена оценка потенциала вторичных энергетических ресурсов в тепловых процессах химической и ряда смежных отраслей промышленности, представлено описание основных типов регенеративных подогревателей, используемых для утилизации теплоты продуктов сгорания, а также проанализировано современное состояние проблемы математического моделирования происходящих в них теплообменных процессов и инженерных методов их расчета. В традиционном регенеративном теплообменнике физическая сущность рассматриваемого теплового процесса состоит в теплообмене массивного протяженного тела, называемого насадкой, с обтекающим его потоком газа. В регенераторах с неподвижной насадкой необходима достаточно сложная и малонадежная система переключения потоков горячего и холодного газа, обеспечивающая цикл нагрева и охлаждения насадки. В регенераторах с вращающейся насадкой каналы для горячего и холодного газа неподвижны, а элементы насадки периодически пересекают их. Здесь возникает проблема надежного вращения очень массивного ротора с элементами насадки, часть из которых находится при высокой температуре. Одной из перспективных конструкций регенеративного теплообменника является регенератор с подвижной гранулированной насадкой, поток которой последовательно пересекает потоки горячего (нагрев насадки) и холодного (ее охлаждение) газа, передавая теплоту от одного потока к другому. Ввиду отсутствия значительных механических нагрузок, гранулы из огнеупорного материала можно прогревать до весьма высоких температур, недопустимых для других типов аппаратов. Однако, надежный расчет теплового процесса в подобных аппаратах и выбор на его основе рациональных (оптимальных) конструктивных и режимных параметров процесса требует решения ряда мало изученных задач продольного и поперечного теплообмена между стохастически движущимися потоками газа и сыпучего материала. Известные интегральные методы его расчета, в которых вместо локальных распределенных значений температур теплоносителя и насадки используются значения, ос-редненные по длине канала и сечению насадки, а также по времени цикла нагрева или охлаждения насадки, не могут обеспечить требуемую точность расчетных прогнозов. Тепловые потоки между газом и насадкой, рассчитываемые по этим температурам, оказываются не адекватными реальным. Более точное решение задачи могло бы быть выполнено на основе дифференциальных уравнении процесса теплопереноса в газе и насадке, но в этом случае модель сводится к двум сопряженным через граничные условия дифференциальным уравнениям, как минимум одно из которых является уравнением в частных производных. Это исключает возможность их аналитического решения, а численные методы трудно адаптируются к широкому спектру разнообразных условий процесса. В последнее время в работах В.Е. Мизонова, H. Berthiaux, C.B. Федосова

п ряда других шпорой для решения подобных задач были эффективно использованы ячеечные модели и связанный с ними математический аппарат теории цепей Маркова. Несомненным достоинством этого подхода является универсальность их алгоритмического обеспечения и инженерная ясность внесения изменений в модели и алгоритмы при изменении условий протекания процесса. Он был успешно использован для моделирования прогрева тел перемещающимися локальными источниками теплоты, сушки дисперсных материалов и химических реакций в них и других процессов. Поэтому ячеечная модель была выбрана методологической основой настоящей работы.

Кроме этого, были проанализированы подходы к оценке тепловой и экономической эффективности регенеративного подогрева воздуха в промышленных печах. Под тепловой эффективностью здесь понимается степень утилизации теплоты уходящего печного газа при заданных габаритах регенератора (экономия условного топлива) или габариты регенератора при заданной степени утилизации теплоты (экономия капитальных затрат). Отмечено, что эти показатели должны оцениваться не по регенератору как отдельному аппарату (в ряде случаев это просто невозможно), а по его работе в составе тепловой установки, где он (или просто регенеративный подогрев) применяется.

В заключение главы сформулированы детализированные задачи исследования.

Вторая глава посвящена разработке ячеечных математических моделей теплового взаимодействия между стохастически движущимися потоками газа и сыпучего материала. Из всего многообразия возможного взаимодействия газа с гранулированной насадкой выбраны схемы, показанные на рис.1, где для вариантов а) и б) движение газа по отношению к насадке может осуществляться как прямотоком, так и противотоком.

Гранулы Гранулы Гранулы

Рис. I. Схемы основных вариантов взаимодействия массопотоков гранулированной насадки и газа. 7

Сначала была рассмотрена одномерная задача продольного движения материала и газа. Его расчетная схема и ячеечное представление показано на рис.2.

Рабочая длина теплообменника разбита на т ячеек идеального смешения длиной

Дх=1Ут одинакового объема ДУ=АДх, где А - площадь поперечного сечения канала. Масса материала и газа в ячейке рассчитывается по

формуле Ма=(1 -е^Д V, М4|=ер^,Д V, е - порозность материала в ячейке, р51 и р8, - плотности материала и газа. В модели цепи ячеек для материала и для газа разнесены с учетом е, хотя в реальном процессе они вложены друг в друга.

Текущее состояние процесса представлено распределением его параметров по ячейкам в виде векторов-столбцов температуры Т, теплоты и О массы М, каждый из которых имеет размер тх1. Выберем продолжите ль ность перехода между последовательными состояниями Дт настолько малым, чтобы в течение него среда и переносимая с ней теплота могли перейти только в соседние (как вперед, так и назад) ячейки, но не далее. Текущее время тк=(к-1)Дт, где к - номер временного перехода. Кинетика процесса определяется рекуррентными матричными равенствами

Рис.2. Схема прям сточного теплообмена с распределенной подачей газа него ячеечная модель.

О^'^О^+С^ -Л«?,.",

(1) М,к+' =Р,М8к+Мг,к, (2)

(3) о5к+1=РЛк+д*к+л(}е,\ (4)

где движение массы и теплоты вдоль цепей контролируется переходными матрицами Р8 и Р, и векторами внешних источников М^к, и Мг,к, а теплообмен между цепями - вектором передаваемой за переход теплоты от газа к сыпучему материалу Д08,к.

Подача материала всегда локализована на входе, а его векторы источников имеют единственный ненулевой элемент для первой ячейки Мг,|к=<5аэДт, где во - массовый расход сыпучего материала, с„ Та) - его теплоемкость и температура на входе. При распределенной подаче газа его суммарный расход С8о распределен между ячейками в виде расходов (08о=1ХЗ^;) и представляет собой вектор Тогда при прямотоке (показан на рис.2) вектор расходов газа через ячейки цепи для газа рассчитывается как

Св=сип1$ит((>ъ), где сишвит - оператор кумулятивной суммы для вектора. Струкгура переходных матриц имеет вид

1-с1-V, с1 О

<1 + V! 1-2С1-У2 с1 О (1 + \'2 1 -2с1- v,

где с!=ОДт/Лх2 - вероятность чисто случайных (симметричных) переходов, О -коэффициент макродиффузии, у=УДт/Дх - вероятность конвективного переноса, V - осредненная скорость продольного движения. Для сыпучего материала \'5 постоянна, а для газа с распределенной подачей определяется по формуле

\6=С8Д1/Ме, (6)

где.! - оператор поэлементног о деления векторов.

Вектор теплообмена между ячейками параллельных цепей рассчитывается

как

Д0^=ак.*5.*(Цк - (к)Дт, (7)

где ак - вектор коэффиппентов конвективной теплоотдачи в ячейках, Б - поверхность теплообмена в ячейке, зависящая от крупности частиц сыпучего материала. В методе расчета программа дополнена зависимостями для радиационной теплоотдачи.

Рассчитываемые на каждом переходе температуры сред связаны с теплотой и массой формулой

Тк=Ок^(сМк). (8)

Формулы (1)-(8) полностью описывают процесс теплообмена, начиная с подачи горячего газа с заданным распределением его по ячейкам, при известном начальном распределении по ячейкам температур в средах.

Некоторые результаты численных экспериментов с разработанной моделью показаны на рис.3-5. Рис.3 иллюстрирует установившееся распределение температур в средах при прямоточном теплообмене с различным распределением подаваемого газа с температурой 1000°С по длине аппарата: 1 - подача газа на вход аппарата, 2 - распределенная убывающая по длине подача, 3 - равномерно распределенная по длине подача. Локалшованная подача газа в первую ячейку дает распределение температур, типичное для прямоточного теплообмена. При любой распределенной подаче расход газа через первые ячейки мал, а время пребывания в них относительно велико. Поэтому газ сильно охлаждается, но мало прогревает материал. По мере подачи газа с исходной температурой в последующие ячейки ситуация выправляется, и на выходе температура газа има-

териала не очень существенно различаются для ратных программ подачи газа. Тем не менее, наилучшей остается подача газа в первую ячейку.

Переход от прямотока к противотоку требует очень незначительных изме-

s 10 15 20

Рис.3. Распределение тем [кратур при

гтпем rrrnuwvu rC["iiv>rM J' Пй 1 к t FU №Y lí

Ъ 10 '5 20

Рис.4. Распределение тем ператур при противоточном теплообм cie c различной подачей горячего risia по схемам рйс.2

If, l¡

нений в модели. Во-первых, вектор источников для i аза записывается с последней, а не с первой ячейки, а во-вторых, в переходных матрицах (5) следует поменять местами диагонали, примыкающие к главной. Пример моделирования протцветочного теплообмена показан на рис.4. где проявляется та же специфика распределенной подачи, что и при прямоточном теплообмене. На рис,5 показана эволюция температур сред, начиная с холодного состояния насадки для схемы 2 рис.3, Этог график показывает, что модель может описывать и переходный процесс в аппарате, что важно при моделировании регенеративного теплообмена.

В главе 3 рассмотрен следующий этап моделирования: перекрестное движение газа и материала. Расчетная схема процесса, его ячеечная схематизация и структура потоков в ячейках показана на рис.6. Поток сыпучего материала пересекается проникающим через него потоком горячего газа, теплота которого передается нагреваемому сыпучему материалу. Рассматривается плоская модель процесса, когда размер, перпендикулярный плоскости рисунка, считается равным единице. Для каждого потока строится двухмерная сетка ячеек размером nxrn, где п - число строк ячеек в направлении потока материала, а ш - число столбцов ячеек в направлении потока газа. Возможные направления иереио-

40 60 к/10

Рис.5. Эволюция распределение температур при прямоточном теплообмене с подачей горячего газв по схеме 1 рис.3.

са теплоты н массы внутри цепей и между цепями показаны стрелками на рис.66.

Состояние каждой сетки ячеек представлено векторами-столбцами: () - распределение теплоты по ячейкам, Т -распределение температуры и М -распределение массы. Все векторы имеют размер птх1. При построении этих векторов используется сквозная нумерация ячеек по столбцам. На каждом временном переходе Дг с векторами состояния происходят изменения, описание которых в матрично-векторной форме полностью совпадает с таковым для одномерной модели, построенной в предыдущей главе.

Движение сред по ячейкам контролируется матрицами переходных вероятностей Р5 и Ре. Эти матрицы имеют размер птхпт. Каждый столбец матрицы принадлежит ячейке сетки в соответствии с принятой нумерацией ячеек. В этом столбце в строке с номером ячейки, куда имеется возможный переход, размещена вероятность этого перехода за время Дт, или доля среды, переходящая в эту ячейку за это время. На главной диагонали матрицы размещены вероятности остаться в ячейке в течение Дт. Остальные элементы столбца -нули. Принятая в модели структура возможных переходов в обеих средах показана на рис.бв стрелками. Стрелки с обозначениями и \я соответствуют ос ре дне иным движениям частиц насадки и газа, а стрелки с обозначениями с! -чисто случайной миграции сред по соответствующим направлениям. Переходные матрицы Р удобно представлять в виде блочных матриц. Тогда, например, матрица Р, для сетки, показанной на рис.66, может быть записана в виде

рт Ъ

р,« (9)

ъ р г/>.н р /'33 _

где на главной диагонали находятся матрицы переходов между строками в столбцах, а на примыкающих к ней диагоналях - матрицы переходов между

¡ару*?, я р

Насадка

Рис5. Ракетная схемапроцесса(а), его (неечная шлея ь(б) и стру кту ралото ю в в »1 а"| кгк (в).

столбцами вперед и назад, соответственно. Например, матрица, описывающая переходы в первом столбце насадки имеет вид

Р,п =

1-(у5+24) С!5 О

у,+с15 1-К+34) с!, О у,+с15 1-(Ч+24)

(Ю)

а матрица переходов и строк первого столбца во второй

ч 0 0

р,21 = 0 <». 0

0 0 Л,

(И)

В этих матрицах для краткости записи смоталось, что ячейки являются квадратными со стороной Дх, а стохастическая составляющая движения, характеризуемая величиной с^, - изотропной. Тогда

а. = о,

5 Дх2

v. = V.

= О^М 'Дх М. '

(12) (13)

где - дисперсионный коэффициент для частиц насадки, - скорость движения частиц насадки, принимаемая одинаковой в каждом столбце ячеек, М5 -масса частиц насадки в ячейке в установившемся режиме работы, также считаемая одинаковой для всех ячеек в силу очевидной несжимаемости этой среды. При расчете соответствующих матриц для газа из-за меняющейся его плотности в процессе глубокого теплообмена величина М8 уже не может считаться постоянной и должна рассчитываться для каждой ячейки индивидуально в зависимости от плотности газа р^, рассчитываемой по уравнению состояния газа в ячейке.

Базовые кинетические уравнения (Ю)-(15) с описанными комментариями к построению источниковых членов и переходных матриц позволяют полностью рассчитывать эволюцию температур в газе и насадке, начиная с их подачи в зону теплообмена. Средние температуры сред на выходе го зоны рассчитываются по формулам

^ п

¿Дрем)

<Т >т*- <Т >= —-. (14)

' ш 1 п

При достаточно глубоком поперечно-поточном теплообмене с прогревом насадки (как и при противоточном) <Тр> больше, чем <18>, однако средняя но

всей зоне теплообмена температура газа, естественно, больше средней по всей зоне температуры частиц, поскольку их разность определяет шггегральный тепловой поток от газа к насадке.

На рис.7 показан пример численного моделирования процесса в виде установившихся распределений температур газа и насадки по ячейкам зоны теплообмена, которая в. данном случае представлена сетками 10x10 ячеек. Расчет выполнен в относительных единицах при температуре входящего греющего газа, равной единице, и температуре входящей насадки, равной нулю. Параметры процесса следующие: безразмерная относительная ско-Рис.7. Установившееся распределение рость частиц насадки vp=0,l, газа - vg=0,5, тем нературы н газе и насадке. приведенный безразмерный коэффициент

тегшоотдачи а=0,05. При принятых условиях температурный перекос в насадке на выходе невелик, и она прогревается практически до температуры газа. Температура же газа на выходе распределена по сечению весьма неравномерно, однако очевидно, что при дальнейшем его турбулентном движении по проточной части установки произойдет ее быстрое выравнивание.

В регенераторе с гранулированной насадкой на следующей стадии процесса горячая насадка попадает в другую секцию регенератора, где происходит ее взаимодействие с холодным газом, нагреваемым уже от насадки. Процесс теплообмена в этом случае описывается той же системой кинетических уравнений, но с другими начальными температурами. Это позволяет на базе единого универсального алгоритма моделировать циклы нагрева и охлаждения газа и насадки, то есть описывать и опт им тировать процесс во всем регенераторе. Технологическая схема потоков теплоты в регенераторе и в его ячеечной модели показана на рнс.8. „Потери теплоты в

'Холодная на-i . садка. '

транспортере

; Холодная на-I..........садка...........

ÍÍ 1Г 1Г 1Í ÍÍ

Нагретая насадка

С=>

л U и Л

т

Охлажденный газ Горячий газ Нагретый ХолодныП всялух

воздух

Рнс.8. Технологическая схема потоков теплоты в регенераторе и в ячеечной модели.

♦-(..0-1,

ГорячиП 1П1

ч-Н^

.....

0 5 10 15 20. 25 30 1$ 40

.........у^ ;

5 10 15 Я) 35 30 Ы

; %

Рис.9. Изменение температуры теплоносителей в зонах нагрева и охлаждения насадки.

ау, Вт/м'ф 3*10*

О 5 10 Ч Я а XI 35 »

Рис.10. ВЛ1МШЮ перераспределения длины зон нагрева и охлаждения насадки на распределение температур теплоносителей (0„/0а=1, 0«/Оа=2).

2*10"

140'

Расчетный пример изменения температур теплоносителей в цикле нагрева-охлаждения насадки показан на рис.9 (без учета тепловых потерь). Процесс расчета требует итераций, так как низшая температура насадки заранее неизвестна. Расчеты показывают, что в большинстве случаев сходимость достигается через 3-4 итерации. В диссертации приведены результаты численных экспериментов, показывающих влияние конструктивных и режимных параметров зон нагрева и охлаждения на степень охлаждения газа и нагрева воздуха. В качестве примера на рис. 10 показано влияние длин зон нагрева и охлаждения при постоянной их сумме. Интересно, что короткая зона нагрева не приводит к повышению температуры охлажденного газа, так как при этом снижается входная температура насадки. Но при этом заметно снижается температура нагретого воздуха. При принятых параметрах моделирования из трех представленных случаев наилучшим с тепловой точки зрения является средний вариант, но это не значит, что он останется таковым при других параметрах.

" 5 10 15 20 25 30 4,мм

Рис. 11. Влияние диаметра гранул на коэффициент теплоотдачи, отнесенный к едшпце объёма гранулированной насадки.

В четвертой главе рассмотрены вопросы практического применения полученных результатов. Разработанная математическая модель позволяет описывать распределение всех локальных характеристик процесса в регенераторе и

рассчитывать его интегральные тепловые характеристики. Модель является по существу компьютерным методом расчета теплового процесса в регенераторе и нуждается только в обеспечении эмпирической информацией. При поверочном расчете дополнительной информацией являются только данные по коэффициенту теплоотдачи от газа к насадке, для которого в диссертации подобраны известные критериальные зависимости. При конструкторском расчете встает вопрос о выборе размеров зон теплообмена, скоростей воздуха и газа, расхода и диаметра гранул насадки. Для рекомендаций по выбору этих параметров рассмотрен противоточный теплообмен с предельной скоростью газа, еще не приводящей к выносу гранул. Показано, что с ростом диаметра гранул (с учетом соответствующего роста допустимой скорости газа) коэффициент теплоотдачи сначала растет до размера 10... 15мм, а затем практтескиостается постоянным. Однако, если отнести теплоотдачу к объему насадки (компактности регенератора), то зависимость такого коэффициента теплоотдачи имеет экстремум при диаметре гранул 7...10мм. Характер этой зависимости показан на рис.11. Именно такой размер гранул и рекомендуется для регенераторов подобного типа. При известном размере гранул и скорости газа размеры зоны теплообмена рассчитываются по уравнению неразрывности и уравнению теплового баланса (соответствующие формулы приведены в диссертации). После выбора основных параметров регенератора уточненный расчет проводится по схеме поверочного расчета, обеспеченного средствами компьютерной поддержки.

Экспериментальная проверка модели и метода поверочного расчета выполнена по опытным данным о физически аналогичном процессе - обжиге кусков ювестняка в шахтной обжиговой печи, где поток прогреваемых кусков (гранул) сырья движется вниз по цилиндрическому каналу печи, а вверх движутся продукты сгорания газа, подавае-

500 1000 1500

►Прогре

Обжиг

•.«ада.*

На охлаждение

Рис. 12. Экспериментальная проверка модели на процессе в шахтной обжиговой печи.

мые несколькими ярусами в нижней половине печи (распределенная подача газа при противотоке). Схема процесса и сравнение расчетного и опытного распределения по высоте печи температуры газа показана на рис.12. Несколько завышенная расчетная температура объясняется тем, что в модель не была включена теплота эндотермической реакции обжига.

Особое внимание уделено работе регенератора в составе теплового технологического процесса на примере одной из установок Ярославского нефтеперерабатывающего завода.

Подробно рассмотрен тепловой баланс установки, состоящей из промышленной печи и регенеративного подогревателя воздуха, исследована технологическая эффективность существующей системы утилизации теплоты уходящих продуктов сгорания (общий потенциал и глубина утилизации ВЭР, параметры работы теплообменного оборудования). Рассмотрены технические решения, направленные на сокращение капитальных затрат на систему утилизации теплоты, а также на уменьшение расхода топлива за счет подогрева уходящими продуктами сгорания воздуха, подаваемого в печь. Разработаны предложения по реконструкции системы утилизации теплоты уходящих продуктов сгорания, которые включены в план реконструкции 2009 года.

Разработанная математическая модель и ее программно-алгоритмическое обеспечение внедрены в ЗАО «Научно-технический центр «ЛАГ Инжинии-ринг», а также приняты к внедрению рекомендации по расчету тепловой и экономической эффективности регенеративного подогрева направляемого на сгорание воздуха в ЗАО «Славнефть - ЯНОС».

Основные результаты диссертации

1. Теоретически исследованы закономерности процессов нестационарного теплообмена потока газа с потоком гранулированного материала при локализованной, распределенной и перекрестной подаче газа в канал движения сыпучего материала, позволяющие связать скорость теплопереноса с конструктивными и режимными параметрами процесса.

2. На основе выполненных исследований разработан компьютерный метод расчета регенеративных теплообменников с подвижной циркулирующей гранулированной насадкой, включающий циклы нагрева и охлаждения насадки и позволяющий выбирать рациональные конструктивные и режимные параметры регенеративных теплообменников.

3. Достоверность разработанных моделей и метода расчета экспериментально проверена на примере процесса теплообмена в шахтной обжиговой печи »в-вестняка с распределенной многоярусной подачей газа.

4. Установлено, что наибольший теплосъем с единицы рабочего объема регенеративного теплообменника с гранулированной насадкой при наиболее выгодном противоточном движении газа достигается при диаметре гранул 7...10мм.

5. Разработана методика оценки эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха, базирующаяся на сравнении затрат на создание дополнительной поверхности теплообмена (регенератора) с экономией затрат на топливо, достигаемой вследствие подогрева воздуха.

6. Разработанные математические модели, инженерные методы расчета и оценки эффективности, а также средства компьютерной поддержки моделирования и расчета нашли практическое применение в практике исследовательских и проектных работ в ЗАО «Славнефть - ЯНОС», Ярославль, ЗАО «Научно-технический центр «ЛАГ Инжиниринг», Иваново и в ООО НТЦ «Промышленная энергетика», Иваново.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих печатных работах автора

Медведев, В.Б. Ячеечная модель поперечно-поточного теплообмена между сыпучим материалом и газом [Тексту В.Б. Медведев, В.Е Мшонов, H.H. Елин, В.И. Субботин // Изв. вузов «Химия и хим. технология». - 2008. т.53. - №5. - С. 135-137.

Медведев, В.Б. Моделирование теплообмена между потоками газа и сыпучего материала при распределенной подаче газа [Текст]/ В.Б. Медведев,

B.И. Субботин, В.Е Мшонов, H.H. Елин // Вестник ИГЭУ. - 2008. -№3. -С. 32-33.

Медведев, В.Б. Моделирование теплообмена потока газа с поперечным потоком гранулированного материала [Текст]/ В.Б. Медведев, В.Е Мшонов, H.H. Елин, В.И. Субботин // Труды Международной НТК «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21». - Саратов. - 2008. - т.5. -

C.31-32.

Медведев, В.Б. Моделирование процессов прогрева и охлаждения насадки в регенеративном теплообменнике [Текст] // Тезисы МНТК «Состояние и перспективы развития энерготехнологий - 14-е Бенардосовские чтения». -Иваново.-2007.-С.36.

Елии, H.H. Математическое моделирование процессов гидродинамики и теплообмена в кипящем слое./ H.H. Елин, В.Е Мшонов, В.Б. Медведев// Сб. ст. XV Междунар. конф. «Информационная среда вуза». - Иваново. ИГАСУ. -2008. - С. 345-347.

Курчев, А.О. Сравнение тепловых характеристик насадок регенерацион-ных теплообменников./ А. О. Курчев, В.Б. Медведев, H.H. Елин // Сб. ст. XV Междунар. конф. «Информационная среда вуза». - Иваново. ИГАСУ. -2008. - С. 347-349.

Медведев, В.Б. Тепловые характеристики различных типов насадки в регенеративных теплообменниках./ В.Б.Медведев, А.О. Курчев, В.А. Огурцов, H.H. Епни// Ученые записки инженерно-строительного факультета / ИГАСУ - Иваново. - 2008. - Вып. 4. - С.226-231

Подписано в печать 13 февраля 2009 г. Формат 60x84 1/16. Тираж 100 экз. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановский государственный химико-технологический университет» 153000 г.Иваново, пр-т Ф.Энгельса, 7

Отпечатано на полиграфическом оборудовании кафедры экономики и финансов ГОУ

ВПО «ИГХТУ»

Условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Использование регенеративного подогрева для утилизации вторичных энергоресурсов технологических установок.

1.1. Оценка потенциала вторичных энергетических ресурсов в теп-лотехнологических процессах и анализ основных направлений их использования.

1.2. Основные типы регенеративных теплообменных аппаратов, их конструкции и принцип действия.

1.3. Оценка эффективности эксплуатации регенеративных теплообменных аппаратов.

1.4. Методы расчета регенеративных теплообменников.

1.5. Математическое моделирование взаимодействия газа с насадкой. Ячеечные модели прогрева одно- и двухмерных объектов.

1.6. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Моделирование теплообмена между потоками гранулированного материала и газа.

2.1. Схематизация потоков в регенераторах с гранулированной насадкой.

2.2. Параметры состояния процесса в элементарной ячейке.

2.3. Одномерная модель процесса движения потоков газа и гранул и теплообмена между ними.

2.4. Расчетное исследование теплообмена между одномерными потоками газа и насадки

2.5. Выводы по главе 2.

Глава 3. Моделирование поперечно-поточного теплообмена и циклов нагрева-охлаждения гранулированной насадки.

3.1. Двухмерная ячеечная модель теплообмена газа с гранулированной насадкой.

3.2. Расчетное исследование распределения параметров газа и насадки при поперечно-поточном теплообмене.

3.3. Ячеечная модель циклов нагрева-охлаждения в регенеративном теплообменнике с гранулированной насадкой.

3.4. Выводы по главе 3.

Глава 4. Метод расчета регенератора с подвижной гранулированной насадкой и его экспериментальная проверка.

4.1. Метод расчета тепловых процессов в регенераторе с гранулированной насадкой.

4.2. Экспериментальная проверка модели.

4.3. Оценка эффективности использования теплоты уходящих дымовых газов для подогрева воздуха, подаваемого в топку промышленной печи.

4.4. Сведения о практическом использовании результатов работы.

4.5. Выводы по главе 4.

Основные результаты диссертации.

Актуальность темы диссертации. Повышение эффективности производственных процессов - крупных потребителей тепловой энергии, может быть достигнуто путем утилизации их вторичных энергоресурсов (ВЭР). В химической промышленности, производстве строительных материалов и других отраслях потери теплоты при обжиге цементного клинкера, извести, керамических изделий, производстве стекла, кирпича, огнеупоров и других изделий иногда достигают 40.50% от подводимой теплоты, а общий потенциал ВЭР данных отраслей оценивается в несколько миллионов тонн условного топлива. При этом наиболее перспективным является использование теплоты уходящих продуктов сгорания топлива для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания.

Наибольшее распространение в таких системах утилизации теплоты получили регенерационные теплообменники различных конструкций. Важнейшей задачей при их проектировании и эксплуатации является определение рациональных конструктивных и режимных параметров, при которых достигается максимальное значение теплоты, полученной единицей массы воздуха. Данные задачи не могут быть решены с помощью известных методов расчета, в которых вместо актуальных значений температур теплоносителей используются значения, осредненные по длине канала и времени цикла, а также ряд других далеко идущих допущений. Особенно это касается нетрадиционных конструкций регенеративных теплообменников, позволяющих преодолеть существующие технологические ограничения.

Одним из типов таких теплообменников является регенератор с циркулирующей гранулированной насадкой, в котором поток огнеупорного сыпучего материала сначала проходит через камеру нагрева, воспринимая теплоту горячего газа и нагреваясь, затем - камеру охлаждения, где отдает полученное тепло холодному воздуху, нагревая его, а затем снова элеватором подается в камеру нагрева. Несомненными преимуществами такого аппарата является отсутствие необходимости переключать потоки горячего газа и холодного воздуха, как это имеет место в регенераторах с неподвижной насадкой, отсутствие массивных вращающихся при высокой температуре частей, как в регенераторах типа «Юнгстрем» с вращающейся насадкой, возможность иметь большую температуру в огнеупорной гранулированной насадке, то есть ее большую теплоаккумулирующую способность.

Процессы теплообмена между теплоносителями и насадкой в таких регенеративных теплообменниках зависят от множества параметров и поэтому весьма сложны для экспериментального исследования. Для решения актуальных технических вопросов проектирования и эксплуатации подобных регенераторов необходима разработка математических моделей процессов нестационарного теплообмена между потоками сыпучего материала и газа, которые могли бы прогнозировать температурный режим регенеративных теплообменников в зависимости от конструктивных и режимных параметров, а также оптимизировать условия их работы по различным целевым функциям. Разработка таких моделей является актуальной научной и технологической задачей, что и определило цель настоящей работы, которая выполнялась в рамках ФЦП «Интеграция» (2.1 - А118 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и планов НИР ИГЭУ, а также частично в рамках международного договора о научно-техническом сотрудничестве между кафедрой прикладной математики ИГЭУ и Горным институтом г. Алби, Франция.

Целью работы является повышение эффективности систем утилизации тепла в регенеративных теплообменниках с циркулирующей гранулированной насадкой в высокотемпературных процессах химической, строительной и других отраслей промышленности.

Объектом исследования является тепловой процесс в регенеративном теплообменнике с циркулирующей гранулированной насадкой.

Предмет исследования - температурный режим насадки, греющего газа и нагреваемого воздуха в тепловом цикле работы насадки и возможности управления им.

В первой главе выполнена оценка потенциала вторичных энергетических ресурсов в тепловых процессах химической и ряда смежных отраслей промышленности, представлено описание основных типов регенеративных подогревателей, используемых для утилизации теплоты продуктов сгорания, а также проанализировано современное состояние проблемы математического моделирования происходящих в них теплообменных процессов и инженерных методов их расчета.

Показано, что одной из перспективных конструкций регенеративного теплообменника является регенератор с подвижной гранулированной насадкой, поток которой последовательно пересекает потоки горячего (нагрев насадки) и холодного (ее охлаждение) газа, передавая теплоту от одного потока к другому.

Методологической основой настоящей работы выбраны ячеечные модели и связанный с ними математический аппарата теории цепей Маркова, успешно использованные для решения подобных задач в работах В.Е. Мизонова, Н. Berthiaux, С.В. Федосова и ряда других авторов.

В заключение главы сформулированы детализированные задачи исследования.

Во второй главе разработаны ячеечные математические модели теплового взаимодействия между стохастически движущимися потоками газа и сыпучего материала для трех основных вариантов взаимодействия массопотоков гранулированной насадки и газа, позволяющие рассчитывать распределения температур газа и насадки в переходном и установившемся процессах при локализованной и распределенной по любому закону подаче газа в прямоточном и противоточном режимах.

Выполнены численные эксперименты по исследованию влияния способа подачи газа на прогрев насадки и охлаждение газа, в результате которых показано, что максимальный прогрев насадки достигается при локализованном противоточном режиме, но при распределенной подаче газа обеспечивается наиболее равномерное распределение его температуры по длине канала, благоприятное для его аппаратурного оформления.

Исследовано влияние длины канала на прогрев насадки и показано, что при незначительной доле местных сопротивлений по сравнению с сопротивлением собственно насадки энергетически выгоден короткий канал, а при их возрастающей доле имеется оптимальная длина канала.

В третьей главе рассмотрен следующий этап моделирования: поперечно-поточное движение газа и материала.

Разработана двухмерная ячеечная модель поперечно-поточного теплообмена газа с гранулированной насадкой, позволяющая рассчитывать распределения температур газа и насадки в переходном и установившемся процессе и средние температуры газа и насадки на выходе из зоны теплообмена. Описана структура моделирования циклов нагрева-охлаждения насадки и построена модель цикла для противоточного теплообмена.

Выполнены численные эксперименты по исследованию циклов нагрева-охлаждения и выявлено влияние параметров процесса на распределения температур теплоносителей. Показано, что предложенная модель содержит всю информацию для расчета регенераторов с подвижной гранулированной насадкой и поиска их рациональных (оптимальных) параметров при проектировании.

В четвертой главе рассмотрены вопросы практического применения полученных результатов.

Сформулирован метод поверочного и конструкторского расчета регенератора с гранулированной насадкой и разработано его программно-алгоритмическое обеспечение.

Показано, что существует оптимальный размер гранул, обеспечивающий максимальный коэффициент теплоотдачи от газа к гранулированной насадке, отнесенный к объему насадки, то есть обеспечивающий максимальную компактность регенератора.

Выполнена экспериментальная проверка модели по опытным данным с шахтной обжиговой печи и показано хорошее соответствие расчетных результатов с опытными данными.

Разработана методика оценки эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха.

Представлены сведения о практическом использовании результатов диссертации.

Научная новизна результатов работы заключается в следующем:

1. Теоретически исследованы закономерности процессов нестационарного теплообмена потока газа с потоком гранулированного материала при локализованной, распределенной и перекрестной подаче газа в канал движения сыпучего материала, позволяющие связать скорость тепло-переноса с конструктивными и режимными параметрами процесса.

2. Разработана математическая модель регенеративного процесса в теплообменнике с подвижной гранулированной насадкой, исследованы циклы нагрева и охлаждения насадки и влияние конструктивных и режимных параметров регенератора на температурный режим и эффективность теплообмена.

3. Показано существование оптимального диаметра гранул насадки регенератора, обеспечивающих его максимальную компактность при заданной степени утилизации теплоты уходящего газа.

4. Предложена методика оцеики эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха.

Практическая ценность результатов состоит в следующем:

1. Предложена методика построения математических моделей нестационарных процессов теплообмена в регенеративных теплообменниках с подвижной гранулированной насадкой.

2. Разработан компьютерный инженерный метод расчета процесса теплообмена в регенеративных теплообменниках с подвижной гранулированной насадкой и выбора его рациональных конструктивных и режимных параметров.

3. Разработана методика оценки эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха.

4. Разработанные математические модели, инженерные методы расчета и оценки эффективности, а также средства компьютерной поддержки моделирования и расчета нашли практическое применение в практике исследовательских и проектных работ в ЗАО «Научно-технический центр «ЛАГ Инжиниринг», ЗАО «Славнефть - ЯНОС» и ООО НТЦ «Промышленная энергетика».

Автор защищает:

1. Ячеечную модель, описывающую нестационарный конвективно-радиационный теплообмен потока газа с потоком сыпучего материала при локализованной и распределенной подаче газа с учетом стохастической составляющей движения обоих потоков.

2. Результаты расчетного исследования теплового состояния сыпучего материала при его прогреве и охлаждении продольным потоком газа и влияния конструктивных и режимных параметров процесса на аккумулируемую в нем теплоту и скорость ее накопления.

3. Ячеечную модель и результаты расчетного исследования нестационарного теплообмена потока газа с поперечным потоком сыпучего материала. Влияние параметров процесса на двухмерное поле температуры в движущемся сыпучем материале.

4. Математическую модель и компьютерный метод расчета регенеративного процесса в теплообменнике с подвижной гранулированной насадкой.

Апробация работы.

Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и получили одобрение на Международной научной конференции «Состояние и перспективы развития энерготехнологии - 14-е Бенардосовские чтения», Иваново, ИГЭУ, 2007, «15-е Бенардосовские чтения», Иваново, ИГЭУ, 2009, XV Международной конференции «Информационная среда вуза», Иваново, ИГАСУ, 2008, Международной НТК «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21», Саратов, 2008, а также на научных семинарах кафедры промышленной энергетики и прикладной математики ИГЭУ и кафедры гидравлики, водоснабжения и водоотведения ИГАСУ (2006-2009гг.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 7 печатных работах, в том числе в 2-х изданиях, предусмотренных перечнем ВАК.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, списка использованных источников и приложения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Теоретически исследованы закономерности процессов нестационарного теплообмена потока газа с потоком гранулированного материала при локализованной, распределенной и перекрестной подаче газа в канал движения сыпучего материала, позволяющие связать скорость теплопереноса с конструктивными и режимными параметрами процесса.

2. На основе выполненных исследований разработан компьютерный метод расчета регенеративных теплообменников с подвижной циркулирующей гранулированной насадкой, включающий циклы нагрева и охлаждения насадки и позволяющий выбирать рациональные конструктивные и режимные параметры регенеративных теплообменников.

3. Достоверность разработанных моделей и метода расчета экспериментально проверена на примере процесса теплообмена в шахтной обжиговой печи известняка с распределенной многоярусной подачей газа.

4. Установлено, что наибольший теплосъем с единицы рабочего объема регенеративного теплообменника с гранулированной насадкой при наиболее выгодном противоточном движении газа достигается при диаметре гранул 7.10 мм.

5. Разработана методика оценки эффективности использования теплоты уходящих продуктов сгорания промышленных печей для подогрева подаваемого в них воздуха, базирующаяся на сравнении затрат на создание дополнительной поверхности теплообмена (регенератора) с экономией затрат на топливо, достигаемой вследствие подогрева воздуха.

6. Разработанные математические модели, инженерные методы расчета и оценки эффективности, а также средства компьютерной поддержки моделирования и расчета нашли практическое применение в практике исследовательских и проектных работ в ЗАО «Славнефть - ЯНОС», Ярославль, и в ЗАО «Нучно-технический центр «ЛАГ Инжиниринг», Москва, ООО НТЦ «Промышленная энергетика», Иваново.

1. Андреев, В. Н. Эти замечательные цепи / В. Н. Андреев, А. Я. Иоффе. -М.: Знание, 1987. 188 с.

2. Бакластов, A.M. Проектирование, монтаж и эксплуатация теп-ломассообменных установок/ A.M. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г.Удыма. -М.: Энергоиздат, 1981. 336 с.

3. Бажан, П.И. Справочник по теплообменным аппаратам / П. И. Ба-жан, Г. М. Каневец, В. М. Селиверстов. М.: Машиностроение, 1989. - 366 с.

4. Баруча-Рид, А. Т. Элементы теории Марковских процессов и их приложения / А. Т. Баруча-Рид. М.: Наука, 1969. - 511 с.

5. Бояринов, А. И. Методы оптимизации в химической технологи / А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. М.: Химия, 1969. - 218 с.

6. Бродянский, В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа / В. М. Бродянский; -М.: Энергия, 1973. 217 с.

7. Варгафтик, Н.Б. Теплофизические свойства веществ: справоч-ник/Н.Б. Варгафтик М.: Машиностроение, 1972,- 720 с.

8. Высокотемпературные теплотехнические процессы и установки / И.И. Перелетов, JI.A. Бровкин, Ю.И. Розенгарт и др., Под ред. А.Д. Ключникова. -М.: Энергоатомиздат, 1989.- 336 с.

9. Гельперин, Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах / Н. И. Гельперин. М.: Химия, 1981. - 812 с.

10. Данилов, О. JI. Теория и расчет сушильных установок/О.JI. Данилов М.: МЭИ 1977. 72 с.

11. Дацковский, В.М. О расчете вращающегося регенератора/В.М. Дацковский В.М. // Теплоэнергетика. 1965. - №8. - с. 93-95.

12. Дейч, М.Е. Газодинамика двухфазных сред. / М.Е. Дейч, Г.А. Филиппов. 2-е изд. - М.: Энергоиздат, 1981. - 432 с.

13. Дорохов, И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Интеллектуальные системы и инженерное творчество в задачах интенсификации химико-технологических процессов и производств / И. Н. Дорохов, В. В. Меньшиков. — М.: Наука, 2005 584 с.

14. Елин, Н.Н. Математическое моделирование процессов гидродинамики и теплообмена в кипящем слое./ Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов, В.Б. Медведев.// Сб. ст. XV Междунар. конф. «Информационная среда вуза», Иваново, ИГАСУ. 2008. - с.345-347.

15. Жуков В. П. Применение теории цепей Маркова к динамическому моделированию теплообменных аппаратов / В. П. Жуков, Е. В. Барочкин, В. Е. Мизонов, Г. В. Ледуховский // Изв.ВУЗов, Химия и химическая технология. 2005. - Т. 48. - Вып. 4. - С. 87-89.

16. Исаченко, В. П. Теплопередача: учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел; 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энерго-атомиздат, 1981. - 416 с.

17. Калафати, Д.Д. Оптимизация теплообменников по эффективности теплообмена/Д.Д. Калафати, В.В. Попалов М.: Энергоатомиздат, 1986.- 152 с.

18. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин; М.: Химия, 1971. - 784 с.

19. Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии/В. В. Кафаров.-М.: Химия, 1971.-381 с.

20. Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической тех-нологии/В.В. Кафаров М.: Химия. 1985. 380 с.

21. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов. М.: Наука, 1976, -500 с.

22. Кафаров, В. В. Оптимизация тепломассообменных процессов и систем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, JI. В. Гурьева. М.: Энергоатомиздат, 1988.-192 с.

23. Кейс, В.М. Компактные теплообменники/В.М. Кейс, A.JI. Лондон- М.: Энерия, 1967. 472 с.

24. Кемени, Дж. Счетные цепи Маркова: Пер. с англ. / Дж. Кемени, Дж. Снелл, А. Кнепп. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 416 с.

25. Кириллов, П.Л. Справочник по теплогидравлическим расче-там/П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев, В.П. Бобков М.: Энергоатомиздат, 1984. -296 с.

26. Кирсанов, Ю.А. Двухмерная теплопроводность в твердом теле при циклических четырехпериодных граничных условиях третьего рода/ Ю.А. Кирсанов// Известия АН СССР Энергетика, 1966.- №2.- с. 69-74.

27. Кирсанов, Ю.А. Математическое моделирование тепловых процессов в регенеративном воздухоподогревателе/ Ю.А. Кирсанов // Теплоэнергетика. 1999. № 1. - с. 51-54.

28. Кирсанов, Ю.А. Выбор уравнения для замыкания сопряженной задачи циклического теплообмена твердого тела с холодным и горячим теплоносителями/ Ю.А. Кирсанов //Изв. Вузов. Проблемы энергетики. 2003. -№1-2.

29. Кирсанов, Ю.А. Тепловой расчет регенеративного воздухоподогревателя/ Ю.А. Кирсанов // Изв. Вузов. Авиац. Техника. 1999. - №1. -с.32-35.

30. Кирсанов, Ю.А. Влияние нестационарности на теплоотдачу в регенеративном воздухоподогревателе/ Ю.А. Кирсанов //Изв. Вузов. Авиац. Техника. 2003. - №1. - с.22-25.

31. Кирсанов, Ю.А. Циклический сопряженный теплообмен потоков теплоносителей с твердым телом/ Ю.А. Кирсанов// Известия АН СССР -Энергетика, 1998.-№5.-с. 113-119.

32. Кисельников, В. Н. Техника сушки во взвешенном слое/ В.Н. Ки-сельников, В.В. Вялков, B.C. Романов М.: ЦИНТИхимнефтемаш. 1966. т.2. с. 80-87.

33. Кошкин, В. В. Нестационарный теплообмен / В. В. Кошкин, Г. А. Дрейцер, С.А. Ярхо; М.: Машиностроение, 1973. - 347 с.

34. Кулинченко В.Р. Справочник по теплообменным расчетам/В.Р. Кулинченко Киев: Техника, 1990. - 165 с.

35. Кунии, Д. Промышленное псевдоожижение/ Д. Кунии, О. Левен-шпиль М.: Химия. 1976, 448 с.

36. Курчев, А.О. Сравнение тепловых характеристик насадок регене-рационных теплообменников./ А. О. Курчев, В.Б. Медведев, Н.Н. Елин. // Сб. ст. XV Междунар. конф. «Информационная среда вуза», Иваново, ИГАСУ. 2008. - с.347-349.

37. Ли, Ц. Оценивание параметров марковских моделей по агрегированным временным рядам / Ц. Ли, Д. Джадж, А. Зельнер. М.: Статистика, 1977.-355 с.

38. Лыков, А. В. Теория тепло- и массопереноса / А. В. Лыков, Ю. А. Михайлов. М. - Л., Госэнергоиздат, 1963. - 536 с.

39. Лыков, А. В. Тепломассообмен. Справочник. /А.В. Лыков М.: Энергия. 1972, 560 с.

40. Лыков, А. В. Теория сушки/А.В. Лыков М.: Энергия, 1968. 472с.

41. Лыков, А. В. Сушка в химической промышленности/А.В. Лыков,-М: Химия 1970 -432с.

42. Медведев, В.Б. Моделирование процесса прогрева и охлаждения насадки в регенеративном теплообменнике./ В.Б. Медведев//Тезисы докладов международной научно-технической конференции «XIII Бенардосов-ские чтения». 6-8 июня. Иваново. - 2007. - с.36.

43. Медведев, В.Б. Моделирование теплообмена между потоками газа и сыпучего материала при распределенной подаче газа./ В.Б. Медведев, В.И. Субботин В.Е. Мизонов, Н.Н. Елин.// Вестник ИГЭУ, вып.З, 2008, с.42-44.

44. Моисеев, Н. Н. Математические задачи системного анализа / Н. Н. Моисеев. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.-488 с.

45. Муштаев, В. Н. Сушка дисперсных материалов / В.Н. Муштаев, В. М. Ульянов М.: Химия. 1988. 352 с.

46. Новожилов, Ю.Н. Схема рециркуляции дымовых газов в котлах с вращающимися регенеративными воздухоподогревателями/Ю.Н. Новожилов // Промышленная энергетика, 2002. - № 7. - с. 26-30.

47. Островский, Г. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических систем / Г. М. Островский, Ю. Н. Волин. М.: Химия, 1970.-286 с.

48. Островский, Г. М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика. / Г. М. Островский, Т. А. Бережинский. М.: Химия, 1984.-329 с.

49. Островский, Г. М. Пневматический транспорт сыпучих материалов в химической промышленности/ Г. М. Островский JL: Химия. 1984. 104 с.

50. Перегудов, Ф. И. Введение в системный анализ: Учеб. пособие для вузов / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. М.: Высшая школа, 1989. -367 с.

51. Перегудов, Ф.И. Основы системного анализа / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. Томск: Изд-во НТЛ, 1997.- 210 с.

52. Плановский, А. П. Сушка дисперсных материалов в химической промышленности/Плановский А. П., Муштаев В. П., Ульянов В. М. М.: Химия. 1979. 288 с.

53. Плановский, А. Н. Процессы и аппараты химической и нефтегазовой технологии / А. Н. Плановский, П. И. Николаев. М.: Химия, 1987. -496 с.

54. Пономарев, Д.А. Нелинейная математическая модель транспорта сыпучего материала в лопастном смесителе/Д.А. Пономарев, В.Е. Мизонов, Н. Berthiaux, Е.А.Баранцева// Изв. вузов: Химия и хим. технология, т.46, вып.5, 2003,-с. 157-159.

55. Промышленные тепломассообменные процессы и установки: Учебник для вузов. / Под ред. A.M. Бакластова. М.: Энергоатомиздат, 1986.

56. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 1. Основы теории процессов химической технологию./ под ред. A.M. Кутепова. М.: Логос, 2000.-480 с.

57. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 2. Механические и гидромеханические процессы / под ред. A.M. Кутепова. М.: Логос. 2001. -600 с.

58. Псевдоожижение: Пер. с англ./Под ред. Н. И. Гельперина. М.: Химия. 1974. 728 с.

59. Разумов, И. М. Псевдоожижение и пневмотранспорт сыпучих материалов/И. М. Разумов М.: Химия. 1972, 239 с.

60. Разумов, И. М. Пневмо- и гидротранспорт в химической промышленности/И. М. Разумов М.: Химия. 1979. 248 с.

61. Романков, П. Г. Гидромеханические процессы химической технологии/ П. Г. Романков, М. И. Курочкина JL: Химия. 1974. 288 с.

62. Романков, П. Г. Сушка во взвешенном состоянии/ П. Г. Романков, Н. Б. Рашковская Л.:Химия. 1979. 272 с.

63. Романков, П. Г. Теплообменные процессы химической технологии / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов Л.: Химия, 1982. - 328 с.

64. Рудобашта, С. П. Массоперенос в системах с твердой фазой/ С. П. Рудобашта М.: Химия. 1980. 248 с.

65. Рудобашта, С. П. Кинетика массопередачи в системах с твердой фазой. Учебное пособие/С. П. Рудобашта М.: МИХМ, 1976. 96 с.

66. Сажин, Б. С. Основы техники сушки/Б. С. Сажин М.: Химия. 1984. 320 с.

67. Семененко, Н.А. Вторичные энергоресурсы промышленности и энерготехнологическое комбинирование/Н.А. Семененко М.: Энергия, 1968.-296 с.

68. Систер, Г. В. Принципы повышения эффективности тепломассо-обменных процессов / В. Г. Систер, Ю. В. Мартынов. — Калуга: Издательство Н. Бочкаревой. 1998. - 508 с. ISBN 5 - 89552 - 036 - 7.

69. Таганов, И. Н. Моделирование процессов массо- и энергопереноса/ И. Н. Таганов Л.: Химия. 1979. 204 с.

70. Теория теплообмена. Учеб. для вузов/Под ред. А. И. Леонтьева. М., Высш. шк., 1979. 495 с.

71. Телегин, А.С. Теплотехника и нагревательные устройства/А.С. Телегин, В.Г. Авдеева М.: Машиностроение, 1985. - 247 с.

72. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Е.В. Аметистов, В. А. Григорьев, Б.Т. Емцев и др.; под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

73. Теплотехническое оборудование и теплоснабжение промышленных предприятий: Учебник для техникумов / Голубков Б.Н., Данилов О.Н., Зосимовский JI.B. и др.; Под ред. Б.Н. Голубкова. 2-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1979.-554 с.

74. Троянкин, Ю.В. Реконструкция регенераторов промышленных печей с целью экономии топлива/Ю.В. Троянкин// Промышленная энергетика. 2004. - № 5. - с. 22-23.

75. Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. Справочник / X. Уонг. М.: Атомиздат, 1979. - 265 с.

76. Цой, П. В. Системные методы расчета краевых задач тепломассо-переноса / П. В. Цой; М.: Издательство МЭИ, 2005. 568 с.

77. Фалеев, В.В. Исследование межфазного теплообмена в регенеративном теплообменнике с дисперсной насадкой/В.В. Фалеев, А.В. Бараков// Промэнергетика, 2003, №6, с. 35

78. Фан-Лянь-Цэнь. Дискретный принцип максимума / Фан-Лянь-Цэнь, Валь Чу-сен. М.: Мир, 1967. - 183 с.

79. Федосов, С. В. Моделирование тепловых процессов в регенеративных утилизаторах теплоты уходящих газов промышленных печей. / С. В. Федосов, В.Е. Мизонов, Н. Н. Елин, С. В. Хавер // Строительные материалы. -2007.-№9.-С. 14-16.

80. Фраас, А. Расчет и конструирование теплообменников/А. Фраас, М. Оцисик. Пер. с англ. - М.: Атомиздат. 1971. - 326 с.

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

82. Хейлигенштедт, В. Теплотехнические расчеты/В. Хейлиген-штедт М.: ОНТИ, 1937. - 432 с.

83. Хоблер, Т. Теплопередача и теплообменники/Т. Хоблер Пер. с польск. - JL: Госхимиздат, 1961. - 820 с.

84. Хоблер, Т. Теплопередача и теплообменники/Т. Хоблер, М. Тадеуш Пер. с польского А.В. Плиса. Под ред. П.Г.Романкова.- JL: Госхимиздат,, 1961.-820 с.

85. Шак, А. Промышленная теплопередача/ А. Шак М.: Метал-лургиздат, 1961.-528с.

86. Хавер С.В. Моделирование прогрева и охлаждения насадки регенеративного теплообменника/С.В. Хавер, Н.Н. Елин, В.Е. Мизонов, А.Б. Иванов// Изв. вузов «Химия и хим. технология», т. 50, вып. 12, 2007, с.105-107.

87. Эксергетический метод и его приложения / под ред. В. М. Бродян-ского. М.: Мир, 1967. -172 с.

88. Яблонский, П.А. Проектирование тепло- и массообменной аппаратуры химической промышленности/ П.А. Яблонский JL: ЛТИ им. Ленсовета, 1978. - 85 с.

89. Application of the theory of markovian chains to simulation and analysis of processes with granular media / V. Mizonov, H. Berthiaux, V. Zhukov. //

90. With contributions by K. Marikh, E. Barantseva, D. Ponomarev. Albi -2002.

91. Berthiaux, H. Analysis of Grinding Processes by Markov Chains / H. Berthiaux // Chemical Engineering Science, 55 (2000), P. 4117-4127.

92. Berthiaux, H. Applications of Markov Chains in Particulate Process Engineering: A Review/ H. Berthiaux, V. Mizonov // The Canadian Journal of Chemical Engineering. V.85, No.6, 2004, pp.l 143-1168.

93. Berthiaux, H. Application of the theory of Markov chains to model different processes in particle technology/ H. Berthiaux, V. Mizonov, V. Zhukov //. Powder Technology 157 (2005) 128-137.

94. Djerroud, D. A non-linear cell model of the drying process in a paddle dryer/D. Djerroud, V. Mizonov, P. Arlabosse, H. Berthiaux // Proc. of Int. Conf. "Science and Technology of Particles", May 23-25 2007, Albi, France. -CD edition, Paper 137.

95. Fan, L.S. A Stochastic Model for Particle Disintegration / L.S. Fan, , R.C. Srivastava // Grinding Mechanism, Chemical Engineering Science, 36 (1981), P. 1091-1096.

96. Marikh, K. Flow Analysis and Markov Chain Modelling to Quantify the Agitation Effect in a Continuous Mixer/K. Marikh, H. Berthiaux, V. Mizonov, E. Barantseva, D. Ponomarev //. Chemical Engineering Research and Design. 2006, 84(A11), pp.1059-1074.

97. Marikh, K. Algorithme de construction de mod6Ies markoviens multidimensionnels pour le melange des poudre / K. Marikh, V. Mizonov,

98. H. Berthiaux, Е. Barantzeva, V. Zhukov // Congms Francophone de Gnnie des Precedes GP 2001-Nancy 17-19 october 2001.

99. Mizonov, V. Application of Multi-Dimensional Markov Chains to Model kinetics of Grinding with Internal Classification / V. E. Mizonov, et al Proc. of the 10-th symposium on Comminution Heidelberg, 2002, 14 p.

100. Mizonov, V. Application of the Theory of Markovian Chains to Processes Analysis and Simulation/ V. Mizonov, H. Berthiaux, K. Marikh, V. Zhukov // Ecole des Mines d'Albi, 2000, 61p.

101. Mizonov, V. Application of the Theory of Markov Chains to Simulation and Analysis of Processes with Granular Materials/ V. Mizonov, H. Berthiaux., V. Zhukov // Ecole des Mines d'Albi, 2002, 64p.

102. Mizonov, V. On Possible Instability of Throughputs in Complex Milling Circuits / V. Mizonov, et al Proc. of the 4th International Conference for Conveying and Handling of Particulate Solids, v.l. Budapest, Hungary, May 2003, pp. 8.23-8.26.

103. Tamir, A. Applications of Markov Chains in Chemical Engineering / A. Tamir. Amsterdam: lsevier publishers, 1998, - 604 p.1. СПРАВКАоб использовании результатов диссертационной работы

104. МЕДВЕДЕВА Вячеслава Борисовича

105. Директор ООО НТЦ "Промышленнг к.т.н., доцент1. П.А. ШОМОВ

106. УТВЕРЖДАЮ и^равнефть—ЯНОС"1. А.А.Никитин 2008 г.1. АКТрезультатов научно-исследовательской работы "Моделирование и расчёт тепловых процессов в регенеративных утилизаторах теплоты с циркулирующей гранулированной насадкой"