Сравнение аналитического решения эффективности регенеративного вращающегося теплообменного аппарата с результатами численных расчетов

Статья посвящена теплогидравлическому расчету вращающегося теплообменника газотурбинного двигателя. Более конкретно - целью данной работы является определение погрешности известного аналитического расчета эффективности регенеративного теплообменного аппарата в сравнении с численным расчетом. Выполнены аналитические и численные расчеты вращающегося теплообменника. Основная проблема создания методики аналитического решения процессов, протекающих во вращающихся теплообменных аппаратах, состоит в том, что необходимо решать задачу нестационарной теплопередачи от горячего теплоносителя к холодному теплоносителю через набивку регенератора. Решение любого нестационарного процесса теплопередачи требует знания начальных условий процесса. В качестве начальных условий необходимо использовать неизвестную зависимость поля температур в набивке регенератора на установившемся режиме его работы. Такая зависимость может быть получена только после завершения расчета. В таком случае решение задачи теплопередачи во вращающемся теплообменнике возможно использованием двух методических подходов. Первая из возможностей - это решение последовательными приближениями. Помимо того, что такая методика весьма трудоемка, она позволяет получить только лишь численное решение задачи, возможности анализа ограничены. Вторая возможность - использование одного или нескольких допущений. Такое аналитическое решение получил Степанов Г.Ю. Понятно, что использование в аналитическом анализе или в аналитических расчетах допущений требует оценки точности методики. Оценка точности аналитического решения эффективности вращающегося теплообменного аппарата приведена в предлагаемой работе. Показано, что погрешность аналитического решения эффективности регенератора в зоне высоких значений степени регенерации в сравнении с численными расчетами незначительна. Аналитические решения, предложенные Степановым Г.Ю., доступны и эффективны в процессе создания регенераторов. Особую значимость аналитические расчеты эффективности регенераторов приобретают при записи решений в виде, требуемом теорией подобия. Запись решений в критериальной форме также приведена в работе. Отмечено увеличение погрешности аналитического расчета эффективности регенератора при уменьшении отношения водяных эквивалентов теплопередающей набивки вращающегося теплообменника и теплоносителей (газа и воздуха).

теплообменный аппарат, регенератор, эффективность регенератора, теория подобия, критерии подобия в процессах теплопередачи, водяной эквивалент