Моделирование тепловых режимов в канале воздушного охлаждения аппарата восстановления титана

Аннотация

Выполнено численное моделирование теплофизических процессов в канале воздушного охлаждения аппарата восстановления титановой губки. Канал охлаждения – это область, ограниченная ретортой, заполненной жидким магнием, и стенкой аппарата, на которую установлены нагревательные элементы. Внутри канала протекает воздух, охлаждая реторту. Математическая модель строится на основе нестационарных уравнений Навье–Стокса в осесимметричной постановке с применением k-ω SST модели турбулентности. В модели учитывается радиационный перенос тепла между стенками реторты и реактора. Рассмотрены четыре варианта тепловых граничных условий. Целью работы является создание математической модели сопряженного теплообмена в воздушном канале. На основании этой модели выполнены расчеты температурных режимов стенки реторты и получены профили коэффициента теплоотдачи вдоль стенки реторты для широкого интервала скоростей подачи воздуха. Показано, что распределения температуры вдоль реторты неоднородны и сильно зависят как от внешних граничных условий, так и от интенсивности охлаждения. Для различных условий прогрева реторты построены распределения коэффициента теплоотдачи от ее внешней стенки, а также предложена эмпирическая формула для расчета профиля этого коэффициента.