Расчетно-экспериментальное исследование гидродинамических и теплообменных процессов в регенеративном подогревателе кауперного типа

В результате проведенной работы разработана методика определения теплогидравлических характеристик кауперного подогревателя. Методами компьютерного моделирования получены тепловые и гидравлические характеристики пористой среды и сформированы критериальные уравнения по определению числа Nu и коэффициента гидравлического сопротивления ξ для пористой среды. Предложена модификация стандартной «модели пористой среды», учитывающая изменение коэффициента теплоотдачи между рабочим телом и пористой средой в ходе расчета нестационарного процесса нагрева/охлаждения шаровой засыпки кауперного подогревателя. Коэффициент теплоотдачи вычисляется с использованием полученных критериальных уравнений для определения числа Nu. С использованием данной модели получены интегральные характеристики кауперного подогревателя с учетом его конструктивных особенностей. Для оперативной оценки параметров нагрева и охлаждения пористой среды подогревателя разработана одномерная математическая модель нестационарного теплообмена в пористой среде с учетом теплоотвода в стенки кауперного подогревателя. Предложено аналитическое решение в квадратурах системы дифференциальных уравнений в частных производных. Проведены экспериментальные исследования течения и теплообмена кауперного подогревателя. Получены распределения температуры и давления рабочего тела на выходе из шаровой засыпки по времени. Осуществлена валидация результатов, полученных с использованием численного моделирования и одномерной модели, что позволило сделать вывод о применимости методики к расчету кауперных подогревателей.