ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Модель процесса и подобие условий однозначности из "Лучистый теплообмен в печах и топках " Процессы, происходящие в печах и топках, очень сложны. В них протекают явления переноса лучистой энергии, переноса тепла конвекцией и теплопроводностью, явления гидродинамики, горение, диффузия. Происходит загрязнение поверхностей нагрева. В печах возникают различные физико-химические явления, связанные с технологией производства. Поэтому дать полное и точное математическое описание всех этих процессов практически невозможно. Необходимо внести допущения и ограничения, упрощающие процесс,, и только после этого составить совокупность уравнений, описывающую изучаемые процессы, и подобрать к ним условия однозначности. [c.357] Явления гидродинамики описывают обычно уравнением Навье — Стокса. Последнее получено для ламинарного режима. Оно может ыть, по-видимому, распространено и на турбулентный режим, если пользоваться при этом так называемыми виртуальными (действительными, мгновенными), а не усредненными скоростями. Однако практически можно пользоваться только усредненными скоростями, а виртуальные бывают неизвестны. При пользовании же усредненными скоростями к уравнению Навье—Стокса добавляют члены с пульсационными составляющими, благодаря чему получаются шесть новых неизвестных, которые не определяются из системы уравнений. Последняя ока вает-ся в этом случае незамкнутой. [c.358] При сжигании газового топлива процессы горения определяются условиями перемешивания, т. е. явлениями гидродинамики и диффузии. При сжигании жидкого и твердого топлив процессы эти настолько сложны, что в настоящее время невозможно представить их точными математическими зависимостями. [c.358] В число простейших условий однозначности входит температура пространства, окружающего печь. При этом следует рассматривать перенос тепла в кладке печи и от наружной поверхности кладки к окружающему воздуху (первый способ). Можно, однако, отказаться от такого рассмотрения и ограничиться исследованием теплообмена в рабочем пространстве печи до внутренних границ кладки. При такой постановке задачи (второй способ) в числе условий однозначности вместо температуры окружающего пространства должна оказаться либо потеря тепла кладкой, либо температура ее внутренней поверхности. Выбор той или другой из них определяется условиями постановки задачи по разделению переменных на заданные и определяемые величины. [c.358] При первом способе рассмотрения задачи необходимо учитывать параметры, определяющие качество кладки (ее толщину, коэффициент теплопроводности материала) и условия ее теплообмена с окружающим воздухом (например, скорость воздуха). Несмотря на то, что при втором способе выбора условий однозначности последние зависят от явлений, происходящих в самой печи, этот способ дает для исследователя, изучающего работу печи, более ценный материал, чем первый, так как он позволяет более четко определить влияние на работу печи ее охлаждения. Благодаря этому способу, который значительно проще первого, исследование освобождается от ряда лишних критериев. [c.358] В соответствии с принятыми условиями представляем себе изучаемую модель (печь, топку) в виде камеры, в которой движутся топливо и воздух. Среда серая, не рассеивающая. Характер движения среды как на границе камеры, так и внутри ее задан полем вектора массовой скорости среды в объеме. Также задано поле химического тепловыделения в объеме. [c.359] Цроцессы, происходящие в камере, описываются двумя уравнениями уравнением переноса (2-41) и уравнением энергии (2-191). [c.359] Ограничивающие камеру поверхности являются либо поверхностями нагрева, либо поверхностями кладки. Действительные лучевоспринимающие поверхности заменяют плоской эффективной лучевоспринимающей поверхностью. Все они серые. Собственное и отраженное излучения поверхностей подчиняются закону косинуса. [c.359] Для лучевоспринимающих поверхностей принимаем заданными температуры. Плотности результирующего теплообмена будут для них определяемыми величинами. Для поверхностей кладки считаем заданными плотности результирующего теплообмена, температуры же для них будут неизвестными. Напомним, что первые поверхности (лучевоспринимающие) названы поверхностями I рода, а поверхности кладки — поверхностями II рода. [c.359] Заданные на границах камеры величины надо связать с излучением объема камеры. Это можно сделать при помощи уравнений (2-194) и (2-195). [c.359] При анализе явлений методом теории подобия рассматривают группу систем, для которой соблюдено подобие условий однозначности. Сформулируем эти условия в соответствии с принятой моделью процесса, не рассматривая пока вопроса о реальной возможности их осуществления. [c.359] Вернуться к основной статье