Научная статья на тему 'Моделирование процесса теплообмена в пленочных жидкостных аппаратах при получении пресной воды'

Моделирование процесса теплообмена в пленочных жидкостных аппаратах при получении пресной воды Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
291
37
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОПРЕСНИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА / DESALINATION PLANT / МАКСИМАЛЬНОЕ ВЛАГОСОДЕРЖАНИЕ / MAXIMUM MOISTURE CONTENT / КОНДЕНСАЦИЯ / CONDENSATION / ПЛЕНКА ВОДЫ / WATER FILM / ТЕПЛООБМЕН / HEAT EXCHANGE / ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА / НАГРЕВ ВОДЫ / WATER HEATING / RELATIVE AND ABSOLUTE HUMIDITY

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Стаценко Владимир Николаевич, Стаценко Любовь Григорьевна, Бернавская Майя Владимировна

Представлена схема опреснительной установки, где для получения пресной воды предлагается использовать процесс испарения и конденсации влаги в воздухе, который движется по замкнутому контуру. Принцип действия установки основан на свойстве воздуха резко увеличивать свое максимальное влагосодержание с повышением температуры. При снижении температуры на 30-40 градусов Цельсия можно получить до 520 кг пресной воды в час. В настоящей работе представлено авторское экспериментальное исследование теплообмена и длины экономайзерного участка пленки воды, т.е. участка, на котором происходит нагрев воды до температуры мокрого термометра. Получены данные по изменению температур воздуха и пленки воды, а также относительной влажности воздуха по длине контакта, произведено обобщение по теплообмену в виде критериальной зависимости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Стаценко Владимир Николаевич, Стаценко Любовь Григорьевна, Бернавская Майя Владимировна

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

Текст научной работы на тему «Моделирование процесса теплообмена в пленочных жидкостных аппаратах при получении пресной воды»

КОРАБЛЕСТРОЕНИЕ. Судовые энергетические установки

DOI.org/10.5281/zenodo.1408235 УДК 621.791.14:62-97

В.Н. Стаценко, Л.Г. Стаценко, М.В. Бернавская

СТАЦЕНКО ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ - д.т.н., профессор, e-mail: vladsta@mail.ru Кафедра сварочного производства Инженерной школы

СТАЦЕНКО ЛЮБОВЬ ГРИГОРЬЕВНА - д.ф.-м.н., профессор, e-mail: lu-sta@mail.ru Кафедра электроники и средств связи Инженерной школы Дальневосточный федеральный университет Суханова ул., 8, Владивосток, 690091

БЕРНАВСКАЯ МАЙЯ ВЛАДИМИРОВНА - доцент, e-mail: bernavskaya@mail.ru Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург, 195251

Моделирование процесса теплообмена в пленочных жидкостных аппаратах при получении пресной воды

Аннотация: Представлена схема опреснительной установки, где для получения пресной воды предлагается использовать процесс испарения и конденсации влаги в воздухе, который движется по замкнутому контуру. Принцип действия установки основан на свойстве воздуха резко увеличивать свое максимальное влагосодержание с повышением температуры. При снижении температуры на 30-40 градусов Цельсия можно получить до 520 кг пресной воды в час. В настоящей работе представлено авторское экспериментальное исследование теплообмена и длины экономайзерного участка пленки воды, т.е. участка, на котором происходит нагрев воды до температуры мокрого термометра. Получены данные по изменению температур воздуха и пленки воды, а также относительной влажности воздуха по длине контакта, произведено обобщение по теплообмену в виде критериальной зависимости. Ключевые слова: опреснительная установка, максимальное влагосодержание, конденсация, пленка воды, теплообмен, влажность воздуха, нагрев воды.

Введение

Треть населения мира живет в странах, где не хватает воды. Согласно прогнозам экспертов, к 2025 г. их будет уже две трети. За последние 40 лет количество пресной воды на каждого человека в мире уменьшилось на 60%, а ее недостаток к настоящему моменту испытывают более 80 стран мира, расположенных преимущественно в засушливых областях (около 60% всей поверхности земной суши) [4].

На сегодняшний день технологии опреснения морской воды применяются в 150 странах. Средний объем производства пресной воды составляет около 38 млн т в год [4, 5]. Самые мощные опреснительные установки расположены в странах Ближнего Востока. В качестве примера системы опреснения можно привести следующие разработки ведущей транснациональной компании WABAG (Австрия), имеющей представительства в более чем 20 странах [6].

© Стаценко В.Н., Стаценко Л.Г., Бернавская М.В., 2018 О статье: поступила: 04.08.2017; финансирование: бюджет ДВФУ.

1. Установки дистилляционного типа:

• Роттердам (Нидерланды), исходная вода - сточные воды, 24 000 м /сут, питьевая

вода;

Мармара (Турция), исходная вода - морская вода, 3 360 м /сут, питьевая вода; Хомс (Ливия), 30 000 м /сут, питьевая вода. Установки обратного осмоса:

Duqm (Оман), 6 000 м /сут, питьевая и технологическая вода;

• Ченнай (Индия), 100 000 м /сут, питьевая вода.

Наиболее крупная опреснительная установка 8коаЫа 3, построенная на западном побережье Саудовской Аравии, выпускает 880 000 м3 пресной воды в сутки.

Промышленное опреснение морской воды осуществляется одним из следующих методов: дистилляция, обратный осмос, электродиализ, вымораживание и ионный обмен. Из всего объёма получаемой в мире опреснённой воды 96% приходится на долю дистилляцион-ных опреснительных установок, 2,9% - электродиализных, 1% - обратноосмотических и 0,1% - на долю замораживающих и ионообменных опреснительных установок [4, 5, 7].

Важное значение процессы опреснения имеют для морских судов [8], на которых в зависимости от назначения различают следующие виды пресной воды:

• питьевую - для питья и приготовления пищи;

• мытьевую - для умывальников, душевых, прачечных;

• питательную - для питания парогенераторов;

• дистиллированную - для аккумуляторных батарей;

• техническую - для охлаждения судовых двигателей;

• технологическую - для обработки рыбы.

На судах для получения пресной воды применяются дистилляционные опреснительные установки и установки обратного осмоса. Дистилляционные установки подразделяются на кипящие (поверхностные) и мгновенного вскипания (с 3-6 ступенями). Кипящие обычно имеют производительность от 1 до 30 т/сут, мгновенного вскипания - от 30 до 250 т/сут [8].

В работе [5] представлен процесс выработки пресной воды методом конденсации влаги из сжатого атмосферного морского воздуха. Привод этой установки выполнен с использованием возобновляемой энергии морских волн. Необходимо отметить, что установка имеет довольно сложное исполнение и при низкой производительности (около 35 кг/сут) в морских условиях (с интенсивными солеотложением и коррозией) вряд ли работоспособна.

Целью настоящей работы является исследование рабочего процесса теплообмена в пленочных жидкостных аппаратах (прежде всего в авторской опреснительной установке), предназначенных для получения пресной воды.

Описание технического решения

В настоящей работе для получения пресной воды предлагается использовать процесс испарения и конденсации влаги в воздухе (процесс ИКВВ) в авторской опреснительной установке, в которой воздух перемещается по замкнутому контуру.

Принцип действия установки основан на свойстве воздуха резко увеличивать свое влагосодержание с повышением температуры. Так, при атмосферном давлении и температуре 20 оС его максимальное влагосодержание составляет ё = 16 г/кг, а при температуре 60 оС - = 160 г/кг [3]. То есть при нагреве воздуха производится его насыщение влагой в виде пара, при снижении температуры происходит конденсация влаги с получением Аё = -= 144 г/кг воды (с каждого 1 кг воздуха). Таким образом, для принятых условий с каждого 1 кг воздуха возможно получить 0,144 кг воды, при расходе воздуха СВ = 1 кг/с произво-

дительность по пресной воде может составить О = 0,144 кг/с = 520 кг/ч = 12,5 т/сут. Затраты энергии на при-вод насосов и вентиляторов в этих методах соизмеримы; так, в установках дистилляционного типа имеются насосы питательный, рассольный, дистиллятный, в установке ИКВВ - питательный, пресной воды и вентилятор.

С увеличением давления воздуха в корпусе установки эффективность ИКВВ возрастает, так как при этом увеличивается значение максимального влагосодержания воздуха [5, 6]. Схема опреснительной установки типа ИКВВ приведена на рис. 1. Она представляет собой герметичный корпус 1, в котором по замкнутому контуру под воздействием вентилятора 5 перемещается воздух. После увеличения температуры в нагревателе воздух направляется в пленочный испарительный аппарат 2, в котором с помощью пленкообразователя 12 по обеим сторонам пластин растекается пленка морской воды. При взаимодействии воздуха с этой пленкой происходит интенсивное испарение влаги в воздух, охлаждение воздуха и нагрев пленки воды.

Пленочные аппараты имеют низкое гидравлическое сопротивление, относительно низкую скорость движения пленки жидкости (0,05-0,1 м/с при пленочном движении и 0,3-1,5 м/с при форсуночном распылении воды и свободном падении капель размером 50-100 мкм) и большую площадь контакта, что способствует интенсивному тепло- и массообмену между воздухом и пленкой жидкости. По прохождении через пленочный аппарат морской воды 2 после испарения пресной воды часть полученного рассола сбрасывается, а большая часть питательным насосом 8 возвращается в пленочный аппарат 2, при этом производится его подпитка свежей морской водой.

Насыщенный влагой воздух после жалюзийного сепаратора 7 направляется в аналогичный пленочный охладительный аппарат пресной воды, где происходит понижение температуры воздуха и конденсация пара на поверхности пленки воды. Вода охлаждается в охладителе 6, циркуляция ее обеспечивается насосом 9, охлажденный воздух после сепаратора 7 направляется снова в нагреватель 4, и цикл его движения повторяется.

1

мор. вода

Вид А

10 рассол

Рис. 1. Схема опреснительной установки типа ИКВВ: 1 - корпус; 2 - пленочный аппарат морской воды; 3 - пленочный аппарат пресной воды; 4 - нагреватель воздуха; 5 - электродвигатель с вентилятором; 6 - охладитель пресной воды; 7 - жалюзийный сепаратор; 8 - насос питательной (морской) воды; 9 - насос пресной воды; 10 - рассол; 11 - пресная вода; 12 - пленкообразующее устройство.

Постановка задач исследования, описание стенда

При движении газов с температурой более высокой, чем у жидкости, происходит ее нагрев до определенного предела, который определяется температурой мокрого термометра

В пленочных контактных аппаратах при дальнейшем движении пленки это значение не изменяется. Если газы имеют ненасыщенное состояние, то в этой зоне происходит интенсивное испарение. Вся теплота, поступающая из газов в пленку жидкости, идет на ее испарение.

В настоящей работе приводятся результаты экспериментального исследования теплообмена и длины экономайзерного участка пленки воды, т.е. участка, на котором происходит нагрев воды до температуры мокрого термометра, начальная температура при этом задается постоянной: I =10 0С.

Исследования проводились на экспериментальном стенде, предназначенном для моделирования восходящего и нисходящего течения жидкой пленки на вертикальной поверхности и исследования тепло- и массообмена между пленкой и газом.

Для моделирования пленочного течения пресной и морской воды в этом аппарате использован вертикальный теплоизолированный металлический канал прямоугольного сечения (Ъ*8 =200*20 мм) длиной 1,5 м. В верхней части канала установлены коллекторы для создания пленочного течения жидкости. Пресная вода в аппарат поступает из водопровода или из термостата.

Воздух на стенд подается от высоконапорного вентилятора, его расход регулируется шибером. Подогрев воздуха перед подачей в рабочий канал осуществляется в электрическом нагревателе с подводом энергии от сварочного трансформатора.

Отборы проб воздуха на анализ производятся через пробоотборные трубки (в количестве 5 штук), отстоящие друг от друга на расстоянии 0,3 м.

Методика измерения параметров и обработки результатов

Измерение расхода воды производится объемным методом, с помощью мерной емкости и секундомера. Максимальная относительная погрешность измерений 2,6%.

Измерение расхода воздуха производится с помощью трубки Прандтля и жидкостного микроманометра ММН-240. Максимальная относительная погрешность измерения расхода воздуха не превышает 10%.

Измерение температуры воздуха и воды на входе и выходе из аппарата, а также воздуха по длине контакта производится с помощью лабораторных ртутных термометров, ГОСТ 21573. Абсолютная погрешность измерения температуры воды ±1°С, воздуха ±2°С.

Испарение пленки воды определялось по величине относительной влажности воздуха (ръ поступающего через пробоотборные трубки, она измеряется аспирационным психрометром МВ-4М по разности показаний сухого и «мокрого» термометров с использованием психрометрического графика. Психрометр имеет вытяжной вентилятор для подсоса проб воздуха непосредственно к чувствительной части прибора, относительная погрешность прибора не превышает 2...11% в диапазоне влажности воздуха 20...100% и его температуры 10...60 °С.

Расчет результатов измерений проводился по следующей методике.

1. Орошение пластины пленкой жидкости:

^ = Ов/П, м2/с,

(1)

3

где ОВ - объемный расход воды, м/с; П = 0,4 м - периметр рабочего канала. 2. Критерий Рейнольдса (пленочный):

^пл = ^ /ив,

(2)

2

где ив - вязкость воды, м /с [1].

3. Эквивалентный диаметр

(3)

3 2

где S = в-8= 4-10" м - площадь сечения рабочего канала.

4. Критерий Рейнольдса (газовый)

Явг =Цгёэкв/и, (4)

где иГ - скорость воздуха в рабочем канале, м/с; иг - вязкость воздуха, м /с [1].

5. Расход воздуха

Ог = Цг*£, м3/с, (5)

где иГ - скорость воздуха на входе в рабочий канал, м/с.

6. Максимальное содержание водяных паров в воздухе, кг/кг:

ётах= возд)

определяется по /^-диаграмме воздуха.

7. Содержание водяных паров в воздухе

ё = (р*ётах , кг/кг. (6)

Результаты исследования теплоотдачи

Расчеты, приведенные в [9], показали, что температура мокрого термометра tм зависит от температуры газов, входящих в контактный аппарат, их влагосодержания ё (кг/кг) и давления Р. Чем выше начальные влажность и температура газа, а также давление среды, тем выше температура мокрого термометра. При атмосферном давлении, начальной температуре воздуха ^ = 150-400 °С и его влагосодержании йн = 0,15 кг/кг можно получить температуру мокрого термометра ^ = 60-75 °С. При увеличении давления до Р = 0,5 МПа эта температура повышается до 120 °С.

Наше исследование теплоотдачи при нагреве пленки потоком воздуха проводилось при следующих параметрах: начальная температура воздуха ^=100...120 °С; начальная тем-

о

пература пленки воды = 10 °С; критерии Яег = (13...25)-10 и Яепл = 28...108.

Результаты измерений температуры «сухого» воздуха по длине рабочего канала приведены на рис. 2. Из этих данных следует, что резкое изменение температуры происходит на начальном участке рабочего канала. Так, на начальной длине рабочей пластины £=0,1 м температура воздуха снижается с 100...120 °С до 20...80 °С. Интенсивность уменьшения температуры определяется расходами воздуха и пленки воды (критериями Яег и Яепл). При малых значениях Яег и Яепл их влияние на температуру более значительно. Так, при Яег = 13-10 на

начальном рабочем участке температура уменьшалась со 150 до 75 °С. При увеличении Яег

з з

до (18...25)-10 влияние Яепл уменьшается. При Яег = 25-10 и Яепл = 43...108 уменьшение

температуры на том же участке произошло со 100 до 25...20 °С.

Изменение температуры воды в рабочем канале представлено на рис. 3 для

Яег = 25-10 и Яепл = 43, 40 и 108. Эти данные получены расчетом по величине теплоты, пере-

3 3

данной от воздуха к воде. Аналогичные данные получены для Яег = 13-10 и

Яег = 18-103. Эти

результаты показывают, что нагрев пленки воды (как и охлаждения воздуха) происходит на начальном участке контакта воздуха и воды длиной 150-200 мм, при этом температура воды повышается на 17-20 оС.

Изменение относительной влажности воздушного потока по длине рабочей пластины представлено на рис. 4. Анализ этих данных и сопоставление их с изменением температуры воздушного потока показывает следующее.

Интенсивность повышения влажности потока воздуха по длине пластины зависит от Яег и Яепл и от начальных параметров воздушного потока. При малом Яег с увеличением Яепл растет изменение относительной влажности. При более высоком Яег = (18...25)-10 критерий Яепл оказывает слабое влияние на интенсивность изменения относительной влажности.

140 120 100 U ао

о

я

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

60 40 20 О

\

V

Yv

\

ч 5 ^ --

м

0,2 од 0,6 о,а длина контакта L, II

1,2

в

120 100 ао

U

60 40 20

\

\

\

V7 g

О 0,2 0,4 0,6 0,0 1 1,2

длина контакта L: Н

Рис. 2. Изменение температуры воздуха в рабочем канале. а - Rer = 13-103 : 1 - Ren„ = 28; 2 - 40; 3 - 58; б - Rer = 18-103 : 4 - Ren„ = 45; 5 - 40; 6 - 93; в - Rer = 25-103 : 7 - Ren„ = 43; 8 - 40; 9 - 108

а

б

Рис. 3. Изменение температуры воды в рабочем канале: Rer = 25-103: 1 - Ren„ = 43; 2 - 40; 3 - 108.

Ч1

о4

loo

90

ао

70 60 50 ФО 30 20 1С

о

0,2 0,4 0,6 о,а

длина контакта 13

А

_ 4 _. 1

6,7 Л 5 ' у/ 2

1,2

Рис. 4. Изменение относительного влагосодержания воздушного потока: Rer = 13103 : 1 - Re^ = 28; 2 - 40: 3 - 58;

-пл

Rer = 18-103 : 4 - Reпл = 45; 5 - 40: 6 - 93; Rer = 25-103 : 7 - Reпл = 43; 8 - 40: 9 - 108.

Максимальное значение относительной влажности при исследуемых параметрах и на рабочем участке Ь = 1,05 м составляет 80...90%, причем увеличение относительной влажности происходит за счет уменьшения температуры воздушного потока (рис. 2). Этот процесс сопровождается не испарением с поверхности пленки, а конденсацией на нее из потока воздуха водяных паров. Это подтверждается расчетом абсолютной влажности потока воздуха, которое показывает, что по длине пластины происходит уменьшение этой величины с 0,05 кг/кг до йж = 0,01...0,02 кг/кг.

Аналогичные данные получены в [9] при контактном нагреве пленки воды дымовыми газами в насадочной, форсуночной, эрлифтной и других видах камер. Этот результат объясняется тем, что при контакте горячих газов с водой, имеющей температуру ниже точки росы, они будут непрерывно осушаться за счет конденсации водяного пара, так как парциальное давление водяных паров в массе воздуха выше парциального давления над пленкой воды.

При контакте горячего воздуха с водой, нагретой до температуры мокрого термометра, сразу происходит интенсивное испарение без изменения температуры воды и с охлаждением воздуха. При достижении максимальной влажности в воздушном потоке начнется про-

цесс конденсации, сопровождающийся интенсивным снижением температуры воздуха (за счет теплоты конденсации).

Эти выводы подтверждаются нашими измерениями относительной и абсолютной влажности воздуха при малых значениях критерия Rепл = 28, когда по ходу пленки воды она успевает нагреваться до температуры 40...50 °С. При этом начинает происходить интенсивное испарение с резким увеличением относительной влажности (рис. 4, а, кривая 1).

Для критериального обобщения наших данных по теплообмену между газовой фазой и пленкой воды выбрана зависимость, полученная в [2] при обобщении данных по испарению и конденсации водяных паров. Нами эта зависимость уточнена с введением поправки на длину рабочей

пластины, так как теплоотдача по длине пластины резко уменьшается с а = (2...5) кВт/м -К на

2 „

начальном участке до (0,1...0,5) кВт/м -К на длине рабочей пластины Ь = 0,75...1,05 м.

При расчете критериев их составляющие определялись по следующей методике. Тепло-«-» 2 вой поток, кВт/м2, рассчитывался по зависимости

а = °шг

П - А£ 21 , (7)

!,=£/, + <*, (г + Щ )

где GmГ - массовый расход воздуха, кг/с; П = 2Ь - смоченный периметр рабочего канала на его ширине Ь, м; АЬ - участок рабочего канала, м; Д - энтальпия воздуха, кДж/кг; ер, ер"-теплоемкость воздуха и пара при температуре и в сечении канала соответственно, кДж/(кг-К); di - абсолютное влагосодержание воздуха в сечении рабочего канала, кг/кг; г -теплота парообразования, кДж/кг.

Средний логарифмический температурный напор Аилог определялся по стандартной зависимости при противотоке пленки и воздуха. Коэффициент теплоотдачи,

кВт/(м2-К), находился по формуле

а = . (8)

Яе. 12,8

6,4

3,2 1,6

0,8 0,4

Ыи г№ Де™Си-*2Рг0 33 1

# ^

♦ ♦

0,06 0,12 0,24 0,48 0,96

Рис. 5. Обобщение экспериментальных данных по теплоотдаче.

Экспериментальные данные по теплообмену обобщаются критериальным уравнением Ми = 18,1 Rег0'65RепЛ0ЛGu0'2Pr0'33(dэ/L/'2. (9)

Nu = а ^экв - критерий Нуссельта; Gu = ——— - критерий Гухмана; Тг, Тж - абсолютные Ä TГ

температуры газа и жидкости, К.

Результаты критериального обобщения по уравнению (9) представлены на рис. 5, разброс экспериментальных данных относительно этого уравнения составляет ±(20...40)%, достоверность аппроксимации не превышает R2 = 0,94.

Заключение

Полученные данные по теплообмену показывают, что при заданных условиях интенсивный процесс отдачи теплоты происходит на начальном экономайзерном участке контакта горячего воздуха и пленки воды, длина которого не превышает 0,2-0,4 м. При этом температура воздуха снижается с 100-150 оС до 15-30 оС, а температура воды повышается с 10 оС до 35-40оС.

При контакте воздуха с пленкой воды происходит повышение ее температуры до температуры мокрого термометра, его значение для атмосферного давления составляет 60-75 оС. Если воздух имеет ненасыщенное состояние, то в этой зоне происходит интенсивное испарение. Вся теплота, поступающая из воздуха в пленку жидкости, идет на ее испарение.

Таким образом, для предотвращения испарения с пленки воды необходимо поддерживать ее начальную температуру ниже точки росы. Для получения интенсивного испарения необходимо повышать предварительно начальную температуру воды до температуры мокрого термометра.

Представленные данные могут быть использованы для расчета процесса теплообмена на испарительном пленочном аппарате морской воды опреснительной установки (рис. 1), а также на участке конденсации пленочного аппарата пресной воды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров А.А., Григорьев Б.А. Справочные таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. М.: МЭИ, 1999.

2. Гешев П.И., Ковалев О.П., Цвелодуб О.Ю., Якубовский Ю.В. Тепломассообмен при контакте горячего газа со стекающей пленкой жидкости // ИФЖ. 1984. Т. 11, № 3. С. 428-432.

3. Диаграмма Рамзина. ID-диаграмма состояний влажного воздуха.

URL: http://www.fptl.ru/spravo4nik/diagramma_ramzina.html (дата обращения: 19.01.2018).

4. Зубова О.А., Таныбаева А.К., Абубакирова К.Д., Темирбаева К.А., Пирниязов М.Т. Обзор современных технологий опреснения морской воды и перспективы их развития // Вестник КазНУ. Сер. Географическая. 2017. № 1. С. 208-220.

5. Миронов В.В., Иванюшин Ю.А., Якимова И.В. Использование энергии морских волн для получения пресной воды из воздуха // Вестник Инженерной школы ДВФУ. 2017. № 3(32).

С. 95-102. URL: https://www.dvfu.ru/vestnikis/archive-editions/3-32/10/ (дата обращения: 19.01.2018).

6. Морская и солоноватая вода, промышленные стоки. Технологии опреснения. Технологический отчет. URL: http://www.wabag.com/wpcontent/uploads/2012/04/WABAG_desalination_ru_2012_ rev01_proof.pdf (дата обращения: 19.01.2018).

7. Мосин О.В. Установки опреснения морской воды // Сантехника, отопление, кондиционирование. 2012. № 1. С. 20-24.

8. Слесаренко В.Н., Слесаренко В.В. Судовые опреснительные установки. Владивосток: Морской государственный университет, 2001. 448 с.

9. Соснин Ю.П. Контактные водонагреватели. М.: Стройиздат, 1974. 359 с.

THIS ARTICLE IN ENGLISH SEE NEXT PAGE

Ship power plants

DOI.org/10.5281/zenodo.1408235

Statsenko V., Statsenko L., Bernavskaya M.

VLADIMIR STATSENKO, Doctor of Engineering Sciences, Professor, Department

of Welding Production, School of Engineering, e-mail: vladsta@mail.ru

LUBOV STATSENKO, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor,

Department of Electronics and Communications, School of Engineering,

e-mail: lu-sta@mail.ru

Far Eastern Federal University

8 Sukhanova St., Vladivostok, Russia, 690091

MAYA BERNAVSKAYA, Assistant Professor, e-mail: bernavskaya@mail.ru St. Petersburg Polytechnic University of Peter the Great 29, Polytechnic St., St. Petersburg, Russia, 195251

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Modelling of heat transfer processes in film liquid devices when obtaining fresh water

Abstract: The scheme of a desalination plant is presented in which it is proposed to use the process of evaporation and condensation of moisture in the air (the SCWF process) which moves along a closed contour to produce fresh water. The principle of operation of the installation is based on the property of air to sharply increase its maximum moisture content with increasing temperature. If the temperature is lowered by 30-40 deg. it is possible to obtain up to 520 kg per hour of fresh water. The intensity of evaporation of moisture is determined by the temperature of the wet thermometer. In the present work, an experimental study of heat exchange and the length of the economiser portion of the water film is performed, i.e. the area where the water is heated to the temperature of a wet thermometer. In experimental studies, data were obtained on the changes in air and water film temperatures as well as on the relative and absolute humidity of air along the contact length, and generalisation of the obtained data on heat transfer as criterion dependence was made. Key words: desalination plant, maximum moisture content, condensation, water film, heat exchange, relative and absolute humidity, water heating.

REFERENCES

1. Alexandrov A.A., Grigoriev B.A. Reference tables of thermophysical properties of water and water vapor. M., MEI, 1999.

2. Geshev P.I., Kovalev O.P., Tsvelodub O.Yu., Yakubovsky Yu.V. Heat and mass transfer upon contact of a hot gas with a flowing film of liquid. IFZh. 1984(11);3:428-432.

3. The diagram of Ramzin. /D-diagram of moist air conditions.

URL: http://www.fptl.ru/spravo4nik/diagramma_ramzina.html -19.01.2018.

4. Zubova O.A., Tanybaeva A.K., Abubakirova K.D., Temirbayeva K.A., Pirniyazov M.T. Survey of modern technologies of seawater desalination and prospects for their development. Journal of Bulletin of KazNU. Geographic series. 2017; 1:208-220.

5. Mironov V.V., Ivanyushin Yu.A., Yakimova I.V. Using the energy of sea waves to produce fresh water from the air. FEFU: School of Engineering Bulletin. 2017;3:95-102. URL: https://www.dvfu.ru/-vestnikis/archive-editions/3 -32/10/-19.01.2018

6. Marine and brackish water, industrial effluent. Desalination Technologies. Technological report.

URL: http://www.wabag.com/wpcontent/uploads/2012/04/WABAG_desalination_ru_2012_rev01_proof.pdf -19.01.2018.

7. Mosin O.V. Desalination plants for sea water. Plumbing, heating, air conditioning. 2012;1:20-24.

8. Slesarenko V.N., Slesarenko V.V. Ship desalination plants. Vladivostok, Maritime State University, 2001,448 p.

9. SosninYu.P. Contact water heaters. M., Stroyizdat, 1974, 359 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.