6 / 12
А.В. Костюков, А.Р. Макаров, В.Г. Мерзликин
134
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 1
борна (2), а также зависимостями линейного и квадратичного коэффициентов
сопротивления пористо-сетчатой матрицы [19, 20]:
2
Re
ζ
,
0,075 (1 Re )
3
x
x
p μ
d p
ρRe
β ζ
,
(1 Re )
x
x
d p
где
1
ζ 0,5
1
Re
x
kd
— фактор трения;
4
d p k
— гидравлический диаметр
каналов матрицы теплообменника;
k
— компактность матрицы; ρ — плотность
воздуха.
Для имитации условий, в которых работает теплопередающий элемент
вращающегося теплообменника, в течение одного вычислительного цикла рас-
четная модель (рис. 4) продувалась попеременно то газом, то воздухом. Пооче-
редная продувка газом и воздухом ячейки теплообменника проводилась до вы-
хода на установившийся режим. Такому режиму соответствовало отличие не
более чем на 1 % количества переданной от газа к воздуху теплоты за два смеж-
ных оборота.
Рис. 4.
Расчетная модель конического пористо-сетчатого элемента роторного
теплообменника (осевой плоский разрез):
1
— сектор теплопередающего конического пористо-сетчатого теплопередающего элемента;
2
—
распределительная решетка для поочередного протока газа и воздуха (жалюзи);
3
— сектор ячей-
ки теплообменника;
4
и
5
— входные патрубки по воздуху и газу;
6
— стенка каркаса тепло-
обменника
При выполнении расчетов были использованы следующие исходные данные:
частота вращения теплообменника
n
= 24 мин
–1
; расход газа (воздуха), проходящего
через модельную матрицу,
G
= 1,334
∙ 10
–5
кг/с (соответствует расходу газа или воз-
духа через весь теплообменник,
G
∑
= 2 кг/с); температура газа
T
gas
= 965 K и воздуха
T
air
= 470 K на входе в теплообменник; на входе в теплообменник давление газа
P
gas
= 101325 Пa и воздуха
P
air
= 395167 Пa.
В результате численного моделирования были получены распределения
температуры и давления в теплопередающей матрице пакета теплообменника
(рис. 5, 6), а также значения потерь давления в теплообменнике и температур
газа и воздуха на выходе из роторного теплообменника в каждый момент вре-
мени его вращения.