Научная статья на тему 'Интенсификация теплообмена при конденсации паровоздушной смеси'

Интенсификация теплообмена при конденсации паровоздушной смеси Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

CC BY
152
35
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
ПЛЕНКА / ШЕРОХОВАТОСТЬ / ОХЛАЖДЕНИЕ / БАРОМЕТРИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР / FILM / ROUGHNESS / THE BAROMETRIC CONDENSER

Аннотация научной статьи по нанотехнологиям, автор научной работы — Макарова И.Л., Кожухов В.А.

Представлены результаты исследования теплообмена в пленочном конденсаторе с гладкой и шероховатой поверхностью.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

INTENSIFICATION CONDENSATION HEAT EXCHANGE STEAM-AIR MIXTURE

Results of a research of heat exchange in the sheet condenser with a smooth and rough surface are presented.

Текст научной работы на тему «Интенсификация теплообмена при конденсации паровоздушной смеси»

Решетневские чтения. 2018

УДК 66.015.23

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

И. Л. Макарова*, В. А. Кожухов

Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31

E-mail: irinka_makarova_97@mail.ru

Представлены результаты исследования теплообмена в пленочном конденсаторе с гладкой и шероховатой поверхностью.

Ключевые слова: пленка; шероховатость; охлаждение; барометрический конденсатор.

INTENSIFICATION CONDENSATION HEAT EXCHANGE STEAM-AIR MIXTURE

I. L. Makarova*, V A. Kozhukhov

Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: irinka_makarova_97@mail.ru

Results of a research of heat exchange in the sheet condenser with a smooth and rough surface are presented.

Keywords: film; roughness; the barometric condenser.

Одними из перспективных видов теплообменных аппаратов являются контактные теплообменники, применяемые в процессах нагрева, охлаждения, выпаривания, кристаллизации и конденсации паров в химической и нефтехимической промышленности.

В контактных конденсаторах используют различные способы формирования межфазной поверхности: барботаж пара через охлаждающую жидкость, распределение жидкости в виде струй (в том числе встречных), капель, пленок и др. [1].

Обычно конденсация пара в контактных конденсаторах происходит в присутствии неконденсирующихся газов (азота, кислорода и др.), концентрация которых зависит от растворимости их в жидкости, герметичности аппарата и режима отведения неконденсирующихся газов. В промышленных аппаратах эта концентрация составляет 0,05-0,3 кг/кг и более. В процессе движения парогазовой смеси, по мере конденсации пара, концентрация неконденсирующихся газов повышается.

При снижении содержания в паре неконденсирующихся газов (больше 0,001 кг/кг) интенсивность теплообмена при конденсации существенно снижается.

С повышением концентрации неконденсирующихся газов значение коэффициента теплоотдачи заметно уменьшается, что объясняется дополнительным сопротивлением переносу молекул пара к поверхности конденсации вследствие наличия пограничного слоя,

содержащего молекулы неконденсирующегося компонента [1].

Наиболее существенным, на наш взгляд, является способ интенсификации процесса конденсации при стекании пленки с винтовой шероховатостью, за выступами которой возникают вихри и зоны интенсивного перемешивания [2]. Для изучения работы конденсатора при различных параметрах, были проведены исследования в условиях отсутствия неконденсирующихся газов. Конструкция конденсатора представлена на рис. 1.

Исследование процесса конденсации осуществлялось на системе водяной пар-вода при атмосферном давлении 0,15 МПа. Длина трубы выполнена равной 2 м, диаметр 51 мм, высоте выступа шероховатости h = 4 мм при отсутствии воздуха в конденсируемых парах (рис. 2).

Результаты проведенного эксперимента свидетельствуют о, практически, двукратном повышении коэффициента теплоотдачи, при создании пленки жидкости на поверхности с винтовой шероховатостью. Это подтверждает данные [3] об образовании во впадинах шероховатости полости пониженного давления, куда устремляется пар с образованием газожидкостной смеси.

Дальнейшие исследования процесса работы барометрического конденсатора будут направлены на изучения влияния различного содержания в газожидкостной смеси неконденсируемых газов на процесс теплообмена.

Комплексная переработка возобновляемого сырья

а б

Рис. 1. Схема пленочного конденсатора с винтовой шероховатостью: А - устройство конденсатора; б - винтовая шероховатость

акондХт

Вт Ш2К)2^5

1,5

0,5

ш □ п □

□и □

□ □ 1 ♦ 2

""" ♦ ♦

L, мП/час

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Рис. 2. Зависимость коэффициента теплоотдачи от расхода подаваемой воды при конденсации пароводяной смеси о поверхность пленки: 1 - с винтовой шероховатостью; 2 - с гладкой трубой

Библиографические ссылки

1. Контактные теплообменники / Е. И. Таубман, В. А. Горнев, В. Л. Мельцер и др. М. : Химия, 1987. 256 с.

2. Войнов Н. А., Николаев А. Н. Теплосъем при пленочном течении жидкости. Казань : Отечество,

2011. 224 с.

3. Войнов Н. А., Жукова О. П., Николаев А. Н. Теплоотдача при конденсации и кипении в пленочном трубчатом испарителе // Теор. основы хим. технол.

2012. Т. 46, № 3. С. 1-9.

References

1. Kontaktnyye teploobmenniki / Ye. I. Taubman, V A. Gornev, V L. Mel'tser et al. M. : Khimiya, 1987. 256 р.

2. Voynov N. A., Nikolaev A. N. Teplos"em pri plenochnom techenii zhidkosti. Kazan' : Otechestvo Publ.,

2011. 224 р.

3. Voynov N. A., Zhukova O. P., Nikolaev A. N. Teplootdacha pri kondensatsii i kipenii v plenochnom trubchatom isparitele // Teoret. osnovy khim. tekhnol.

2012. T. 46, № 3. Р. 1-9.

© Макарова И. Л., Кожухов В. А., 2018

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.