Том 330 № 3 (2019)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2019/3/180

О ВЛИЯНИИ ПРОЦЕССОВ ИСПАРЕНИЯ ВОДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ В ГРАДИРНЯХ

Представлены результаты теоретического исследования охлаждения капель воды при их движении в потоке холодного воздуха в условиях, характерных для башенных градирен большой производительности, и результаты численного анализа распределений температуры по радиусу капель. Вследствие больших перепадов температур и значительных скоростей движения в рассматриваемой системе распределение температур внутри капель принято изменяющимся по радиусу. Учтено повышение влажности воздуха в пристеночной области за счет испарения воды. Полученная система нестационарных дифференциальных уравнений в частных производных решена методом конечных разностей с использованием неявной четырехточечной разностной схемы. Решение задачи с подвижной границей проведено методом ловли фронта в узел пространственной сетки. Для решения нелинейных уравнений применялся метод итераций. Цель работы – численная оценка вклада процессов конвективного и испарительного охлаждения в формирование температурного поля капли воды в условиях, типичных для современных градирен. Анализ проведен для двух характерных значений температуры окружающего воздуха, соответствующих летнему и зимнему периодам года. Выполнен анализ влияния охлаждения капель за счет испарения воды и теплопроводности. Получены распределения температуры по радиусу для различных значений характерных размеров капель. Показано, что изменение радиуса для всего диапазона характерных размеров капель за время их полета составляет менее 0,73 % и не оказывает значительного влияния на величину охлаждения воды в градирне. Установлено, что поглощение теплоты испарением играет важную роль в формировании распределения температур в каплях оборотной воды на выходе из градирен. Показано, что при отрицательных температурах наружного воздуха чрезмерное дробление капель является нецелесообразным.

Ключевые слова:

Оборотная вода, тепломассоперенос, градирня, испарение воды, конвекция

Авторы:

Шевелев Сергей Анатольевич (Sergey A. Shevelev)

Зяблова Наталия Николаевна (Natalia N. Zyablova)

Скачать PDF