Гідродинаміка та тепломасообмін у змішуючому конденсаторі з сітчастою насадкою

Размещено на http://www.allbest.ru

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

"КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ"

05.14.05 - Теоретична теплотехніка

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Гідродинаміка та тепломасообмін у змішуючому конденсаторі з сітчастою насадкою

Дубровська Вікторія Василівна

Київ-1999

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі теоретичної та промислової теплотехніки Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", Міносвіти України (НТУУ “КПІ”)

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Дикий Мико- ла Олександрович, НТУУ “КПІ”, професор кафе- дри

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Федоткін Ігор Михайлович, НТУУ “КПІ”, профе- сор кафедри

кандидат технічних наук, доцент Василенко Сергій Михайлович, Український державний університет харчових технологій, доцент кафедри

Провідна організація: Інститут технічної теплофізики НАН України, відділ тепломасообміну в дисперсних системах

Захист дисертації відбудеться “_19 _” квітня 1999 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.002.09 в Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" за адресою: 252056, м.Київ, пр. Перемоги 37, корпус 5, аудиторія 406.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України “'Київський політехнічний інститут”

Автореферат розісланий “_18__” березня 1999 р.

Вчений секретар

спеціалізованої Вченої Ради В.І.Коньшин

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Одним з найбільш перспективних напрямків підвищення коефіціента корисної дії перетворення первинних енергоресурсів в електричну енергію визнано використання парогазових установок (ПГУ).Ефективність їх роботи в значній мірі залежить від раціональної утилізації теплоти відхідних газів. Підвищення ефективності роботи теплоутилізуючого контура ПГУ може бути досягнуто при використанні в якості теплообмінного обладнання контактних тепломасообмінних апаратів. Найбільш поширеними серед них є змішуючі апарати насадкового типу. Високі тепломасообмінні характеристики цих апаратів обумовили доцільність їх засто-сування в теплоутилізуючому контурі парогазотурбінних установок (ПГУ), де вони виконують роль конденсатора пари з парогазової суміші. Але їх впровадження можливе на основі дослідження закономірностей процесів тепломасообміну та гідродинаміки.

Дослідження гідродинаміки течії газу та рідини і тепломасообміну при контактній конденсації пари з парогазової суміші з великим вмістом газів, що не конденсуються (єг > 0.3. ..0.7), виконані в досить обмежених умовах і стосуються специфічних проблем.

Зв'язок роботи з науковими програмами, темами. Дослідження виконувалися на кафедрі теоретичної та промислової теплотехніки Національного технічного університету України “КПІ”. Матеріали дисертації узагальнюють результати досліджень, які виконані в рамках основних програм.:

Програма досліджень Міносвіти України з проблеми “Екологічно чиста енергетика і ресурсо-зберігаючі технології” на 1990-1997 рр.

Програма досліджень Міннауки і технологій за напрямком “Ресурсозбереження”(шифр 5.51).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - встановити закономірності тепло- і масообміну, гідродинаміки течії рідини і газу в контактному апараті з сітчастою насадкою та розробити методику його розрахунку.

Досягнення поставленої мети потребувало вирішення наступних задач:

Розробити експериментальні стенди для дослідження гідродинаміки і тепломасообміну у змішуючому апараті з сітчастою насадкою.

Експериментально дослідити гідродинамічні характеристики змішуючого апарату з сітчастою насадкою.

Встановити граничні режими роботи змішуючого апарату з сітчастою насадкою.

Визначити коефіцієнти тепло- і масовіддачі при конденсації пари з парогазової суміші з великим вмістом газів, що не конденсуються.

Отримати узагальнюючі залежності для розрахунку гідродинамічних характеристик і тепломасообміну у змішуючому апараті з сітчастою насадкою.

Розробити методику розрахунку змішуючого апарату з сітчастою насадкою.

Наукову новизну дисертаційної роботи складають такі основні результати:

- експериментально визначений гідравлічний опір сітчастих насадок;

- вперше встановлені граничні режими роботи змішуючого апарату з сітчастою насадкою; гідродинаміка тепломасообмін конденсатор насадка

- експериментально визначена утримуюча здатність сітчастих насадок;

- вперше експериментально встановлені закономірності тепломасовіддачі при конденсації пари з парогазової суміші з великим вмістом газів, що не конденсуються;

- одержанні узагальнюючі співвідношення для розрахунку гідродинамічних характеристик сітчастих насадок і тепломасовіддачі при кон-денсації пари з парогазової суміші у змішуючому конденсаторі.

Практична цінність. Матеріали дисертаційної роботи впроваджені в учбовий процес Київського політехнічного інституту і використовуються в дослідницькій діяльності студентів, в курсовому і дипломному проектуванні.

Результати експериментальних досліджень дозволили одержати узагальнюючі залежності для розрахунку тепломасообміну і гідродинамічних характеристик, які покладені в основу методики розрахунку конденсатора змішуючого типу.

Результати дисертаційної роботи використанні при проектуванні ПГУ типу "Водолій", розробленої в НВП "Машпроект".

Апробація роботи. Основні результати роботи викладені на 2ій науково-технічній конференції "Гідродинаміка, тепломасообмінні процеси в рідинних плівках" ( Бургас,1989 р.); на II Всесоюзній школі-семінарі "Сучасні проблеми тепло- і масообміну в хімічній технології. Колонні апарати і хімічні реактори" (м. Звенігород, 1990 р.); на 8ій Всесоюзній конференції "Двофазний потік в енергетичних машинах і апаратах ( м.Ле-нінград, 1990 р.); на УІІІ симпозиумі з тепло і масопереносу ( Польща, 1992 р.); на III Міжнародному форумі по тепло- і масообміну (м.Мінськ, 1996 р.); на Міжнародному симпозиумі по фізиці процесів теплопередачі при кипінні і конденсації ( м. Москва, 1997 р.), на семінарі кафедри теоретичної і промислової теплотехніки НТУУ "КПІ", 1998 р.

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 7 наукових статтей.

Структура і об'єм роботи. Дисертація складається з вступу, 5 розділів, загальних висновків, списку використаної літератури з 104 найменувань та додатків. Зміст роботи викладено на 168 сторінках машинописного тексту, враховуючи 3 таблиці і 48 рисунків.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі показана актуальність теми дисертації та обгрунтована необхідність проведення досліджень гідродинаміки і тепломасообміну у змішуючому конденсаторі з сітчастою насадкою.

У першому розділі проведений огляд різних конструкцій насадкових апаратів і зроблений висновок про перевагу використання апарату з сітчастою насадкою для реалізації процесу конденсації пари з парогазової суміші у теплоутилізуючих контурах енергетичного обладнання.

На підставі літературних даних розглянуто сучасний стан питання експериментальних і теоретичних досліджень процесів гідродинаміки і тепломасообміну при контактній конденсації пари з парогазової суміші.

Проаналізовані наявні залежності для визначення гідродинамічних і тепломасообмінних характеристик, а також основні підходи до опису меж граничних режимів при двофазній протитоковій взаємодії газу та рідини.

Встановлено, що існуючі розрахункові співвідношення мають протиречний характер і стосуються розв'язання конкретних задач, тому не можуть бути використанні для розрахунку в контактному апараті з сітчастою насадкою.

На підставі аналізу літературних даних сформульовані задачі дисертаційної роботи.

У другому розділі описана експериментальна установка, методики проведення досліджень гідродинамічних характеристик сітчастих насадок і закономірностей тепломасопереносу при конденсації пари з парогазової суміші в насадковому апараті; наведена оцінка похибки експериментів.

Основним елементом установки є модель змішуючого конденсатора з сітчастою насадкою, парогенеруючий контур з сепараційною камерою, системи подачі води, підготовки і подачі повітря та контрольно-вимірювальна апаратура. Зрошування насадки здійснювалося за допомогою кільцевого зрошувача, конструкція якого забезпечувала створення рівномірної плівки рідини на поверхні сітчастої насадки.

Дослідні насадки були виготовлені з нержавіючої сітки і являли собою циліндричний пакет, який складався з трубчастих каналів щільно укладених під невеликим кутом до вертикалі, що утворюють канали круглого і трикутного поперечного перерізу (рис.1). Величина вічка у світлі у сітці була обрана S =0.5мм, а кут нахилу елементів до вертикалі- 80. Геометричні характеристики насадок вказані у таблиці 1.

Досліди проводились на системі повітря-вода і пароповітряна суміш вода.

Таблиця 1. Геометричні характеристики дослідних насадок

м Кількість	Еквівалентний	Висота	Змочуваний
трубок, шт.	Діаметр, м	насадки, м	периметр, м
15	3.3 10-3	0.11	0.927
12	4.3 10-3	0.11	0.791
7	6.3 10-3	0.11	0.597
3	8.9 10-3	0.11	0.424
12	4.3 10-3	0.04	0.791
12	4.3 10-3	0.08	0.791
12	4.3 10-3	0.155	0.791

Пароповітряна суміш утворювалась шляхом змішування повітря з водяною парою у змішуючій камері і подавалась у модель конденсатора з сітчастою насадкою. Необхідний рівень кількості газів, що не конденсуються забезпечувався регулюванням витратами пари і повітря.

Температура повітря, пароповітряної суміші і води визначались термопарами, які встановлювались у центрі потоку.

Максимальна похибка при визначенні коефіцієнтів тепловіддачі не перевищувала 9,5%.

У третьому розділі викладені результати експериментального дослідження гідродинамічних характеристик сітчастих насадок.

В процесі експериментів визначався опір сухих і зрошуваних сітчастих насадок при зрошуванні їх робочими рідинами в умовах протиточного руху середовищ. Дослідження проводились на "холодній моделі". В якості робочих рідин були використані вода, етиловий спирт, гліцерин і 73% водний розчин гліцерину.

В результаті досліджень виявлена залежність гідравлічного опору від густини зрошування, еквівалентного діаметру насадки і поверхового натягу рідини.

Проведені спостереження за режимами течії для усіх досліджуваних рідин показали, що як і у випадку використання насипних насадок відмічено існування основних гідродинамічних режимів. Проте, режим підвисання не був зафіксований. Ця особливість була виявлена і в роботах Стефанова при дослідженні сітчастих насадок іншої геометрії.

На рис. 2 показано вплив густини зрошування на гідравлічний опір насадки. На усіх графіках є злам (лінія I-І), який свідчить про перехід від плівкової течії до початку режиму захлинання. Місце зламу співпадає з візуально відміченними явищами, які характерні для переходу до цього режиму. Після зламу відбувається різке зростання опору в міру того, як накопичується рідина в насадці при постійній швидкості. З рисунку також видно, що гідравлічний опір насадки із збіль-

шенням густини зрошування зростає, що пов'язано із зменшенням прохідного перерізу каналів через утримання рідини на насадці, внаслідок змочування поверхні елементів насадки.

Зіставлення дослідних даних питомого опору сухих насадок різних типів приведене на рис. 3 показало, що досліджувана насадка має опір значно менший, ніж сітчаста насадка з трапецієвидними каналами, гофрована і з кільцями Рашига.

На підставі спеціально розробленого алгоритму визначення безрозних критеріїв подібності, що базується на використанні теореми, було одержано рівняння загального типу для визначення гідравлічного опору сітчастої насадки.

В результаті апроксимації дослідних даних було отримано рівняння для області стійкої роботи апарату виду:

Eu_зр = Eu _сух[1 + 1,8 10^-7 Re^-1 Fr^0,98 We^-0,18 Ga^1,34 (_г/)^-2,75

(_ж/_г)^2,9 (Н/d_е)^-0,66 , (1)

де Eu _сух = 0,25 Re^-0,27(Н/d_е)^-0,64 (2)

Враховуючи безпосередній вплив кількості утриманої рідини (КУР) сітчастою насадкою на характеристики процесу взаємодії середовищ і на ефективність процесу масопереносу, в роботі були проведені відповідні дослідження на сітчастій насадці і вертикальній полосі. В якості робо-чих рідин використовувались вода, спирт і гліцерин.

КУР визначалась ваговим способом у відсутності потоку газу. Для усунення впливу кінцевих ефектів досліди проводились на зразках різної довжини. В експериментах безпосередньо вимірювалась повна кількість утриманої рідини та її статична складова.

Встановлено, що кількість утриманої рідини залежить від фізичних властивостей рідини і густини зрошування. КУР для гліцерину значно більша, ніж для води і спирту, що пояснюється великим значенням в'язкості гліцерину. Збільшення густини зрошування приводить до зростання величини КУР.

На підставі даних по КУР і використовуючи рішення рівняння Навье-Стокса для визначення середньої швидкості плівки рідини, яка рухається під дією сили тяжіння, було одержано рівняння для визначення середньої швидкості плівки рідини на ділянці сітчастої полоси.

Аналіз одержаних результатів виявив вплив в'язкості рідини на величину швидкості.

Зіставлення середніх швидкостей руху рідини по гладкій і шерхатій поверхнях різних видів показало вплив геометрії шерхатості на її величину.

h_п = 17,7 Re^0,38 Ga^-0,27 (3)

У четвертому розділі проведений теоретичний аналіз режимів течії плівки рідини при протитечії газу в поодинокому каналі насадки і реакцій системи на зовнішні подразнення на основі графічних залежностей (товщини плівки від швидкості газу при різних швидкостях течії рідини), який показав існування трьох режимів взаємодії рідини і газу, кожному з яких відповідає свій тип кривої.

Для визначення границь стійкої роботи контактного апарату з сітчастою насадкою також були проведені експериментальні дослідження.

Точка захлинання апарату визначалася по різкому зростанню гідравлічного опору і виникненню пінного шару рідини з інтенсивним перемішуванням над верхнім торцем насадки. При досягненні визначеного співвідношення витрат взаємодіючих середовищ рідина, яка накопичується у нижній частині насадки, підхоплюються газом нагору і виникає режим захлинання.

При проведенні експериментів було досліджено вплив на швидкість захлинання апарату слідуючих факторів: фізичних властивостей рідини, геометричних характеристик насадок і витрати рідини.

Аналіз фізичних властивостей рідини на початок режиму захлинання для насадки з de= 3.3 10 -3 м при зрошуванні її робочими рідинами, показаний на рис .5.З рисунку видно, що криві розташувалися у порядку зростання величини їх поверхового натягу, внаслідок чого при однакових витратах рідини найменша швидкість захлинання досягається при зрошуванні насадки етиловим спиртом, й має найменший поверховий натяг. Зона, обмежена відповідною лінією G=f(L) і осями координат відповідає робочим режимам роботи апарата.

На основі розробленого алгоритму були одержані критерії подібності, що описують процес захлинання в контактному апараті з сітчастою насадкою і одержано критеріальне рівняння:

К = 5.7 Fr ^-0,49 We ^-0,49 Ga ^0,02 (_г/)^0,65 (_ж/_г)^0,04 (Н/d_е)^-0,06 (4)

Узагальнення результатів експериментів наведено на рис.6. Як видно з рисунка середне відхилення точок графіку не перевищує 8%.

В процесі обробки експериментів до масиву даних були включенні результати досліджень режимів захлинання інших авторів у вертикальних трубах при використанні різних робочих середовищ (відкриті газорідинні системи і замкнена двофазна система при зміні тиску).

K = 0,146 Fr^--0,29 We ^-0,41 Ga ^0,073 (_г/)^0,1 (_ж/_г)^0,1

яка може бути використана для визначення граничних режимів роботи контактного апарату з сітчастими насадками і вертикальних труб.

У п'ятому розділі викладені результати експериментальних дослід-жень тепломасообміну при конденсації пари з парогазової суміші в кон-тактному апараті з сітчастою насадкою. .

В процесі проведення експериментів визначались коефіцієнти тепло-і масовіддачі від пароповітряної суміші до плівки рідини і вплив на їх величину слідуючих факторів: швидкості руху пароповітряної суміші, густини зрошування рідини, еквівалентного діаметру, висоти насадки і кількості газів, що не конденсуються.

Встановлено, що із збільшенням швидкості руху пароповітряної су-міші, її вологовмісту і густини, зрошування зростають коефіцієнти тепло і масовіддачі і . із збільшенням еквівалентного діаметра насадки спостерігається зростання коефіцієнта тепловіддачі .

Оскільки в разі насадкових апаратів доцільно оперувати коефіцієнтами тепловіддачі віднесеними до об'єму, який займає насадка, то при обробці експериментальних даних визначались і об'ємні коефіцієнти v .

На рис.8 наведені графіки залежності об'ємного коефіцієнта тепловіддачі v від швидкості пароповітряної суміші при різному значенні кількості газів, що не конденсуються г. З приведених графіків видно, що v збільшується при зростанні швидкості пароповітряної суміші у всьому діапазоні досліджуваних параметрів.

Експериментальні дослідження температури газів на виході з апарату виявили суттєву залежність її від коефіцієнту зрошування ( Gр/Gг ) і величини вологовмісту d. Чим нижче значення d, тим до більш низької температури можна охолодити відходящі гази при тому ж значенні коефіцієнта зрошування. Зменшення висоти насадки приводить до зростання t ух .

На підставі експериментальних досліджень запропоновані узагальнюючі співвідношення для розрахунку середніх коефіцієнтів тепло- і масовіддачі виду:

(6)

Порівняння результатів досліджень об'ємних коефіцієнтів тепловіддачі при конденсації пари з пароповітряної суміші в насадкових апаратах різного типу показало, що інтенсивність процесу тепловіддачі в апаратах з сітчастими насадками вище в 1.3 рази, ніж в апараті з кільцями Рашига.

ВИСНОВКИ

Вперше проведені експериментальні дослідження гідравлічних характеристик контактного апарату з сітчастими насадками в умовах протиточного руху рідини і газу. Встановлено, що на величину гідравлічного опору впливають: густина зрошування, еквівалентний діаметр і висота насадки, а також властивості зрошуючої рідини.

Вперше визначені граничні режими роботи апарату. Встановлено, що нормальна робота апарату обмежена явищем “захлинання” пов'язаного з порушенням стійкості плівки рідини при її взаємодії з газовим потоком. Виявлено, що режим захлинання залежить від швидкостей рідини і газу, геометричних характеристик насадок і поверхового натягу рідини.

Порівняння граничних режимів роботи контактних апаратів насадкового типу показало, що апарат з сітчастою насадкою працює з більшими граничними швидкостями, ніж апарати з насипними і гофрованими насадками.

Дослідним шляхом визначена утримуюча здатність сітчастих насадок в залежності від фізичних властивостей робочої рідини .Виявлено вплив в'язкості рідини і густини зрошування на кількість утриманої рі-дини.

Вперше виконані експериментальні дослідження по визначенню середніх коефіцієнтів тепло-і масовіддачі при конденсації пари з парога-зової суміші з великим вмістом газів, що не конденсуються (єг = 0.3... 0.7). Встановлено, що інтенсивність тепло-і масовіддачі зростає при збільшенні швидкості суміші і густини зрошування, але зменшується при збільшенні вмісту повітря у пароповітряній суміші. Збільшення еквіва-лентного діаметру насадки і зменшення її висоти приводить до зростання коефіцієнта тепловіддачі.

Порівняння результатів досліджень об'ємних коефіцієнтів тепло-віддачі при конденсації пари з пароповітряної суміші показало, що ін-тенсивність тепловіддачі в апараті з сітчастою насадкою вище в 1.3 ра-зи, ніж в апараті з кільцями Рашига.

Розроблений алгоритм одержання критеріїв подібності гідродина-мічних характеристик з програмним забезпеченням.

Вперше запропоновані залежності для розрахунку гідродинамічних характеристик та тепловіддачі при контактній конденсаці пари з парога-зової суміші в апараті змішуючого типу..

Обгрунтовано практичне застосування змішуючих конденсаторів в теплоутилізаційних контурах енергетичних агрегатів.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ ДИСЕРТАЦІЇ ОПУБЛІКОВАНІ В СЛІДУЮЧИХ РОБОТАХ

Дикий М. О., Колоскова Н.Ю., Орлянський В. В., Дубровська В. В "Гідродинаміка плівкової течії рідини в пористій насадці контактного теплообмінного апарата. //36. Кипіння і конденсація.-1990.-С.73-79.

Дикий М.О., Колоскова Н.Ю., Орлянський В.В., Дубровська В.В “Про граничні режими роботи контактних насадкових тепломасообмінних апаратів // Вісті вузів. Енергетика.-1991.Т1.-С.102-105.

Дикий М.О., Колоскова Н.Ю., ІІікляр В.1., Дубровська В.В. "Розробка і дослідження конденсатора змішуючого типу з пористою насад-кою" // Промислова теплотехніка .-1992 .-т. 14 .-ТІ-З .-С. 11-15.

N.А. Diky, N.Yu. Коlоskova, V.Е. Тuz, V.V. Dubгоvskaya “Heat and Mass Transfer and Hydrodynamics of liquid Evaporation in contact Apparatus with porous Packing.//Experimental Thermal and Fluid Science.- 1996. -t. 13. -№ 2.-P.85-91.

Дубровська В.В., Колоскова Н.Ю., Орлянський В.В. " Особли-вості гідродинаміки контактних насадкових тепломасообмінних апаратів. Промислова тепло техніка.-1996.-Т4.-С. 69-73.

Дубровська В.В., Орлянський В.В., Колоскова Н.Ю., Шкляр В. 1. "Граничні швидкості середовищ у протитечійних газорідинних систе-мах". Промислова теплотехніка.-1998.-т.20. -Т 1.-С. 58-61.

Шкляр В.І.,Колоскова Н.Ю., Дубровська В.В., ОрлянськийВ.В. Тепломасообмін і гідродинаміка в контактному апараті з щілинним підводом парогазової суміші // Промислова теплотехніка.-1998.-т.20.-№1. С.11-14.

Особистий внесок в роботах, опублікованих у співавторстві: [1,2,5,6] - розробка методики дослідженнь, участь у проведені експериментів і отримання узагальнюючих залежностей; [3,4,4,7] - проведення експериментів іобробка результатів дослідженнь.

АНОТАЦІЇ

Дубровська Вікторія Василівна. Гідродинаміка і тепломасообмін у змішуючому конденсаторі з сітчастою насадкою.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.05 - теоретична теплотехніка - Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", Київ, 1999.

Дисертація містить результати експериментальних досліджень проце-сів гідродинаміки і тепло- і масопереносу при конденсації пари з парогазової суміші у змішуючому конденсаторі з сітчастою насадкою. Встановлено вплив геометричних параметрів насадок і фізичних властиво-стей робочих рідин на гідродинамічні характеристики насадок.Запропоновані емпіричні залежності для розрахунку гідравлічного опору, утримуючої властивості рідини і граничних режимів роботи змішуючого конденсатора.

На основі дослідження середніх коефіцієнтів тепло- і масовіддачі виявлено вплив геометричних параметрів насадок, швидкості руху суміші на інтенсивність процесів тепло- і масовіддачі. Запропоновані емпіричні залежності для розрахунку цих процесів.

Ключові слова: пароповітряна суміш, густина зрошення, змішуючий конденсатор,сітчаста насадка.

Дубровская Виктория Васильевна. Гидродинамика й тепломассообмен в смешивающем конденсаторе с сетчатой насадкой.-Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.05 - теоретическая теплотехника.- Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”, Киев,1999.

В диссертации представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамики течения жидкости и газа и процесса тепломассообмена при конденсации пара из парогазовой смеси с большим содержанием неконденсирующихся газов ( г >0.3....0.7) в смешивающем конденсаторе с сетчатой насадкой.

Исследования были проведены на специально разработанной установке основным элементом которой является модель смешивающего конденсатора с расположенной в его внутренней полости сетчатой насадкой. Для орошения насадки использовался кольцевой ороситель, конструкция которого позволяла создавать равномерную пленку жидкости на поверхности насадки.

Опытные насадки были изготовлены из нержавеющей сетки и представляли собой цилиндрический пакет, состоящий из трубчатых каналов плотно уложенных под небольшим углом к вертикали, образующих каналы круглого и треугольного поперечного сечения. Эксперименты проводились на системах вода-воздух и паровоздушная смесь-вода.

Паровоздушная смесь образовывалась путем смешения воздуха с водяным паром в смешивающей камере и подавалась в конденсатор. Необходимый уровень количества неконденсирующихся газов обеспечивался регулировкой расхода пара и воздуха.

В процессе экспериментов определено сопротивление сухих и орошаемых сетчатых насадок при орошении их рабочими жидкостями в условиях противоточного движения сред. В качестве рабочих жидкостей были использованы вода, этиловый спирт, глицерин и 73% раствор глицерина. В результате исследований выявлена зависимость гидравлического сопротивления от плотности орошения, эквивалентного диаметра насадки и физических свойств жидкости.

На основании специально разработаного алгоритма определения безразмерных критериев подобия, базирующегося на использовании П-теоремы, было получено обобщающее уравнение для определения гидравлического сопротивления сетчастых насадок.

Проведены исследования по определению удерживающей способности жидкости (КУЖ) сетчатой насадки и вертикальной полосы. Установлена зависимость КУЖ отфизических свойств жидкости и плотности орошения. Получена обобщающая зависимость для определения полного количества удерживаемой жидкости.

Приведен теоретический анализ режимов течения пленки жидкости при противоточном течении газа в одиночном канале насадки и реакций системы, который показал качественную картину работы системы.

Определены предельные режимы работы смешивающего конденсатора с сетчатой насадкой и выявлено влияние физических свойств жидкости, геометрических характеристик насадок и плотности орошения на скорость захлебывания аппарата. На основании экспериментальных данных получено критериальное уравнение для определения скорости захлебывания аппарата.

На основании экспериментальных исследований тепломассообмена при конденсации пара из парогазовой смеси с большим содержанием неконденсирующихся газов определены средние коэффициенты тепло-и массоотдачи. Выявлено влияние геометрических параметров насадок, скорости движения смеси и содержания неконденсирующихся газов в смеси на интенсивность процессов тепломассоотдачи. Получены обобщающие зависимости для расчета тепломассоотдачи при контактной конденсации пара в аппарате смешивающего типа. Разработана методика расчета смешивающего конденсатора с сетчатой насадкой.

Ключевые слова: паровоздушная смесь, плотность орошения, смешивающий конденсатор, сетчатая насадка.

Dubrovskaya V. V. Hydrodynamics and Heat and Mass Transfer In the mixing condenser with netting packing.- Manucript.

Thesis for the degree ol candidate of technical sciences by speci-ality 05.14.05 - theoretical principles of heat engineering. National technical university of Ukraine "Kiev polytechnical institute^, Kiev, 1998.

The thesis contains the experimental investigations results of the hydrodynamics and heat and mass transfer processes during the steam condensation from the gas-steam mixture in the mixing condenser with netting packing.

The influence of geometrical packing parameters and. physical pro-perties of working liquids on the hydrodynamics packing characteris-tics has been established.

The empirical dependences for the calculation of hydraulic resis-tance, hold-up ability of the liquid and limit working regimes of the mixing condenser were suggested.

On the base of investigation average coefficient of heat and mass transfer ascertained were: the influence of geometrical packing para-meters; mixture speed moving and contain of non-condensing gases in the mixture on the Intensity of heat and mass transfer processes.

The empirical dependences to calculate these processes were offered.

Key words: air-steam mixture, irrigation density, mixing condenser, netting packing/

Размещено на Allbest.ru

...