Using quasi two-dimensional mathematical model for calculation of the thermal and hydraulic modes tube gas heater

V. V. Tkachova, V. F. Irodov

Abstract


Abstract.  Purpose.  Tube  gas  heaters  reliability  (TGH)  poorly  understood.  Study  unit  property  of  reliability  -  failure  –  free  operation is one of the important areas to improve the efficiency of design solutions and quality performance. Known dimensional  mathematical model (TGH) [3]. However, this model does not take into account properties such as the irregularity of heating of the  tube  heater.  The  approach  to  the  use  of  two-dimensional  mathematical  model  of  turbulent  combustion  in  complex  channel  [5,6]  requires rather cumbersome definition of empirical indicators. The proposed by the authors quasi -two-  dimensional  mathematical  model  [4,8]  takes  into  account  the  dependence  of  the  surface  temperature  of  the  heater  not  only  linear,  but  also  on  the  angular  coordinates.  The  calculation  using  the  latest  model  will  provide  the  experimental  dependence  for  further  study  of  the  issues  of  reliability.  Methodology.  Quasi  two-dimensional  mathematical  model  TGH  consists  of  two  groups  of  equations  -  heat  transfer  equations and the equations of motion. The equation of the temperature distribution on the surface of the tubular connection  part  TGH depending on the angular coordinate should be added to the equations of this group. This equation, in our opinion, is expedient  to determine the results of experimental studies. The experiments have vary parameters such as flow rate, diameter and depend ence is represented in a dimensionless form.  Findings.  The method of calculation of the thermal and hydraulic modes TGH allows you to  take a temperature distribution along the length and along the perimeter surface of the heater. In particular temperature val ues may be  obtained in the upper part of the heater surface which is considerably higher than the diametrically opposite direction.  Originality.  The article shows that the quasi two-dimensional mathematical model of the empirical distribution of temperature with dependence  of  the  parameters  used  to  calculate  the  surface  temperature  distribution of  the  heater.  Practical  value.  This  calculation  makes  it  possible to evaluate the possibility of failure due to overheating of the surface of the TGH, which may appear burnouts of its linear  part.


Keywords


tube gas heaters; calculation; reliability; failure – free operation; quasi two dimensional mathematical model; systems of equations

References


Dudkin K.V., Tkacheva V.V. and Irodov V.F. Trubchatye gazovye nagrevateli dlya teplosnabzheniya v selskoy mestnosti [Tube gas heaters for heat supply in the countryside]. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014, 156 p. (in Russian)

Іrodov V.F., Tkachova V.V. and Chornomorets H.Ya. Evoliutsіynyy poshuk rіshen zadach sustemnogo analіzu u teplopostachannі z trubchastymy hazovymy nahrіvachamy [The evolutionary search for solutions to problems of heat supply systems analysis of tubular gas heaters]. Matematychne ta programne zabezpechennia іntelektualnikh system – [Mathematical and software of intelligent systems], 2015, pp. 81-82. (in Ukrainian).

Kamalova G.A. and Naymalova A.Zh. Matematicheskoe modelirovanie gazodinamicheskikh protsessov dvukhfaznoy sredy v ustroystvakh razlichnoy konfiguratsii [Mathematical modeling of dynamic processes in the two-phase protection devices of various configurations]. Matematicheskij zhurnal – Mathematical Journal, 2005, no. 1, pp. 52-66. (in Russian).

Naymanova A.Zh. Matematicheskoe modelirovanie turbulentnogo gorenija v slozhnom kanale [Mathematical modeling of turbulent combustion in complex channel]. Matematicheskij zhurnal [Mathematical Journal], 2009, no. 1, pp. 55-64. (in Russian).

Tkachova V.V. and Barsuk R.V. Induktyvne modeliuvannia trubchastoho hazovoho nahrivacha ta palnyka na peletakh [Inductive modeling of tubular gas heater and burner on pellets] Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroenie : Sb. nauch. trudov [Construction, materials science, mechanical engineering : Coll. scientific. works], 2014, issue 78, pp. 275–281. (in Ukrainian).

Tkacheva V.V. and Irodov V.F. Kvazidvumernaya matematicheskaya model teplovogo i gidravlicheskogo rezhimov trubchatogo gazovogo nagrevatelya [Quasi two-dimensional mathematical model of the thermal and hydraulic regimes of the tube gas heater]. Stroitelstvo, materialovedenie, mashinostroenie : Sb. nauch. trudov [Construction, materials science, mechanical engineering : Coll. scientific. works], 2015, issue 84, pp. 192-196. (in Russian).

Tkacheva V.V. Raschet teplovogo i gidravlicheskogo rezhimov trubchatogo gazovogo nagrevatelya s ispolzovaniyem kvazidvumernoy matematicheskoy modeli [Сalculation of the thermal and hydraulic regimes of the tube gas heater using quasi twodimensional mathematical model]. Zbiur raportuw naukowych. «Inzynieria I technologia. Osiagniecia naukowe, rozwojm, propozycj» [Collection of scientific papers. "Engineering and technology. Scientific advances, development, proposals], (29.0 9.2016 – 30.09.2016). Warszawa, 2016, pp. 11-21. (in Russian).


GOST Style Citations


1.  Дудкин  К.  В.  Трубчатые  газовые  нагреватели  для  теплоснабжения  в  сельской  местности  /  К. В.  Дудкин,  В. В. Ткачева, В. Ф. Иродов. – LAP LAMBERT Academic Publishing, 2014. – 156 с.

2.  Іродов  В.  Ф.  Еволюційний  пошук  рішень  задач  системного  аналізу  у  теплопостачанні  з  трубчастими  газовими нагрівачами / В. Ф. Іродов,  В. В. Ткачова, Г. Я. Чорноморець  // Математичне та програмне забезпечення інтелектуальних систем / ДНУ ім. О.Гончара. – Дніпропетровськ, 2015. – С. 81–82.

3.  Камалова  Г.  А.  Математическое  моделирование  газодинамических  процессов  двухфазной  среды  в  устройствах  различной конфигурации / Г. А. Камалова, А. Ж. Наймалова // Математический журнал. – 2005. – №1. – С. 52-66.

4.  Найманова  А.  Ж.  Математическое  моделирование  турбулентного  горения  в  сложном  канале  /  А.  Ж.  Найманова  // Математический журнал. – 2009. – №1. – С. 55-64.

5.  Ткачова  В.  В.  Індуктивне  моделювання  трубчастого  газового  нагрівача  та  пальника  на  пелетах  /  В.  В.  Ткачова,  Р. В. Барсук // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр. гос. акад. стр-ва и архитектуры ;  под  общ.  ред.  В.  И.  Большакова.  –  Днепропетровск,  2014.  –  Вып.  78.  –  С.  275–281.  –  (Компьютерные  системы  и  информационные технологии в образовании, науке и управлении).

6.  Ткачева В. В. Квазидвумерная математическая модель теплового и гидравлического режимов трубчатого газового  нагревателя / В. В. Ткачова, В. Ф. Иродов // Строительство, материаловедение, машиностроение : сб. науч. тр. / Приднепр.  гос.  акад.  стр-ва  и  архитектуры  ;  под  общ.  ред.  В.  И.  Большакова.  –  Днепропетровск,  2015.  –  Вып.  84.  –  С.  192–196.  – (Энергетика, экология, компьютерные технологии в строительстве). 

7.  Ткачева  В.  В.  Расчет  теплового  и  гидравлического  режимов  трубчатого  газового  нагревателя  с  использованием  квазидвумерной  математической  модели  /  В.  В. Ткачева  //  Zbiуr  raportуw  naukowych.  «Inzynieria  i  technologia.  Osiagniecia naukowe, rozwoj, propozycje» (29.09.2016 – 30.09.2016) - Warszawa, 2016. – рр. 11 – 21.



Refbacks

  • There are currently no refbacks.