T. 329, №3 , 2018 г.

Разработка математической модели системы высокотемпературных керамических теплообменников периодического действия

Актуальность исследования обусловлена необходимостью создания и освоения теплоэнергетических установок, в которых процессы выработки электрической энергии объединены с процессами газификации угля. Интерес к этому направлению объясняется большими природными запасами угля и минимальными вредными выбросами в атмосферу при сжигании газа, полученного в процессе газификации. Как правило, для улучшения качества процесса газификации используется обогащение воздуха кислородом, что весьма дорого. Альтернативным способом повышения калорийности генераторного газа является подача нагретого до высокой температуры (более 1500 °С) воздуха в газогенератор. Подогрев до такой температуры в трубчатых рекуперативных теплообменниках невозможен. Единственный реальный способ нагрева воздуха до указанного уровня температур - это его подогрев в регенеративных теплообменниках периодического действия с керамической засыпкой. Цель исследования: создание математической модели системы керамических теплообменников периодического действия для получения высокотемпературного воздуха и пригодной для использования в оптимизационных расчетах ПГУ с газификацией угля. Методы. Используется подход, основанный на применении условия стационарности, состоящего в том, что температуры слоев керамических шаров в начале стадии нагрева должны быть равны этим же температурам в конце стадии охлаждения. Такой подход позволяет учесть зависимость теплоемкости и коэффициента теплопередачи от температуры без значительных затрат вычислительных ресурсов. Результаты. Разработана математическая модель системы регенеративных теплообменников периодического действия с керамической шаровой засыпкой, позволяющая моделировать процесс нагрева воздуха до высоких температур. С помощью разработанной математической модели проведены расчеты. Определено, что увеличение числа пар теплообменников в системе с двух до шести приводит к уменьшению колебаний температур теплоносителей в 6,25 раз. Показано, что при рассмотренных исходных данных увеличение числа пар теплообменников выше 10 не приводит к значительному снижению колебаний температур на выходе.

Ключевые слова:

высокотемпературный подогрев воздуха, регенеративные керамические теплообменники, внутрицикловая газификация угля, газификация в воздушном потоке, математическое моделирование, высокотемпературные процессы, регенеративные теплообменные аппараты, керамические теплообменники, внутрицикловая газификация, уголь, воздушные потоки, электронный ресурс

Авторы:

Клер Александр Матвеевич

Маринченко Андрей Юрьевич

Потанина Юлия Михайловна

Скачать PDF