автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Интенсификация теплообмена при конденсации паров воды, экстракционного бензина, ацетона и их смесей на горизонтальных трубах

РГ6 од

5 / liSOil 1993

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АБУ РАЙХАНА БЕРУНИ

На правах рукописи

ГАЛАГАН Владимир Викторович

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРОВ ВОДЫ, ЭКСТРАКЦИОННОГО БЕНЗИНА, АЦЕТОНА И ИХ СМЕСЕЙ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБАХ

Специальность 05.17.08 — Процессы и аппараты химической технологии

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ - 1993

Работа выполнена на кафедре «Машины и аппараты химических производств» Ташкентского Государственного технического университета имени Абу Райхана Беруни

Научный руководитель: доктор технических наук,

профессор Закиров С. Г.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

Зиядуллаев А. С.,

кандидат технических наук, доцент Рахимов И. В-

Ведущее предприятие: Узбекский научно-исследовательский и проектный институт химической промышленности (УзНИИХймПроект)

Защита состоится « ъ _ 1993 г-

в 1 1- часов на заседании Специализированного Совета Д. 067. 07. 22 в Ташкентском Государственном техническом университете имени Абу Райхана Беруни по адресу: 700095, Ташкент, ВУЗгородок, ул. Университетская-2, ТашГТУ, гл. корпус, ауд. 602.

С диссертацией можно ознакомиться в Межвузовской фундаментальной библиотеке (Ташкент, ВУЗгородок, ул. Университетская-2, ТашГТУ, гл. корпус).

Автореферат разослан « » _ 1993 г

Ученый секретарь Специализированного Совета

д. т. и., профессор МАННАЛОВ Н. Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТШ1С1ИКА РАБОТУ "Актуальность теш: Одной из ваинейших задач технического оснащения химической и других отраслей прошылениисти ям»1«ч'о» внедрение оффектавных тоцлообменннх аппаратов, уь^ншышь ка. ¡.«ч-еогабаритпнх характеристик, сокращенно 1-ясхояа оялиуцш*щ:й я Аа. Значительную долю при. этом оосташшш' аппарата плн кстьми-ццл* как чистых паров, так и их смесей. Известно, что при конпенсяпки чиоттах паров на охлаждаицой поверхности обр»яуе«\а цчс-иг.а, о» (л»^-^ая основное термическое солроц-ишшше. При кицдшыщш ош^ии сшовй характер с те каши концонечиа бить как квиидшьй,

и яленочшй, однако иш«т мисто и {ад промежуточных римзд.*. (айкания. Ьозникандее при атом термическое сопротивление паровой фа- • зн в некоторых случаях окязнпаот. но мошшео влигада на ироа^-ч. конденсации, чем пленкя конденсата.

Поэтому, исследование интенсификации с помощью труб с кольцевыми турбулизаторами при конденсации, как чистых компонентов, так и бинарных смесей представляет как научный, так и широкий практический интерес.

. Исследование проведено во исполнение Постановления Государственного комитета СССР по науке и технике и в соответствии с ; координационным ¡пином АН СССР по.разделу "Теплофизика и тепло- ■ энергетика" по $шв:"Интенсификация ьзаиморзстворимн* в нораетьо • ршшх компошштов я раачичмнх окисей и нертикнлыии и г-оршиштаь них кондытпторах прорпчиронаннши цоверхиосьиш". Д'осущцлч'вон-ииЯ регистрационной номер н ОМЯ.иМУ/УЬ.

Цы1ь работы: И^елоноьашп- щннгсой тшдышации ымцшиго царь, ацетона, око грьч-иионяого Лш'-чша и бинарных емвеой »'я>аа-ацотом, ъоца-экегращиотшй гтнаии нп горизонт ыштй труб-» о кашшшод турбулизаторами. Определит]. миннш* рикв«ш1 н:ц"1Ь;«>тров и разработать комшикснун методику рнечетя ».овдонеятороа с учвгш нолу-чешшх экспериментальных данных. Оценить эффективность исследован-. ПК 'ЮИЛоПчрОДПШШХ И0(.«рЧЦ.н/|Ч!|| и (Л1р;-ДГ- ;ить Н'ЛМОШООТО. Ил НрНМОНиШМ ¡1 /¡Р01Й1ИЛ(;Ш1П(,:'ГИ.

Задачи, исследования: ■ I. Исследование процесса конденсации .паров чистых веществ-(вода, ацетон и экстракционный бепзиц) па горизонтальной гладко'Л

]ру<н- и чру-'а* I (.пличпьми и :|ч-ил'„г|«1«й ».„катка.

/ , Ц, , .-!.:,•к». >.|Ц1« Н|' 'И--'., а К-!!1'1.:Н! П!ы11 '"';П1г-!р,;КХ I'!.:-

растворимый ноля-!'.натон> и нгя-.мпшп^'япих-оНмша-якотрчкнионнн^-'

'1.-.ЫИ1.) I !■ о;,'.;., .и-пи'-моао й.»г.:.ц;(итй <■■■>'■! омеиИ.

3. Исследование влияния геометрических параметров кольце-гчх канпвок на теплоотдачу при конденсации.

4. Исследование влияния состава смеси на теплоотдачу при конденсации.

5. Исслодовашш влияния кольцевых канавок на увеличение гидравлических потерь со стороны охлаждающей вода.

6. Исслодовашш влияния дщйузнойного термического сопротивления на процесс конденсации паров бинарных смесей.

7. Исследование влияния геометрических параметров кольцевых канавок на диффузионное термическое сопротивление.

8. Разработка практических рекомендаций и инженерной методики расчета конденсаторов с накатанными трубами при конденсации бинарных смесей.

Методы исследования: В диссертационной работе использовали оь метода: циркуляционный при проведении экспериментов; феноменологический при анализе и математической обработке результатов олнтов. . •

Основнне научные результата взносимые ття яятиту:

1. Результаты экспериментального исследования процесса конденсации паров воды, экстракционного бензина, ацетона и их смесей на горизонтальных трубах.с поперечными кольцевыми канавками в широком диапазоне изменения, тепловых нагрузок и гидродинамических режимов течения охлаждающей воды.'.

2. Физическую картину образования конденсата в зависимости от концентрации легколетучего вещества и взаимной растворимости компонентов бинарных смесей.

3. Расчетные уравнения для определения к о эмитентов теплоотдачи и гидравлических потерь для накатанных горизонтальных труб с различил,1ш геометрическими параметрами поперечных кмьцевых канавок ( £/Ом-0,2ч0,4; сС/Би -0,86*0,94)

4. Инженерную методику расчета горизонтальных трубчатых конденсаторов с искусственными турбулизаторами.

Научная новизна: Исследован ■ процесс конденсации паров различию: веществ И бинарных смесей взаш.юрастворимих и несмешива-етцихся яддкостой в широком диапазоне изменений удельных тепловых потоков, состава смеси, на горизонтальной гладкой трубе п трубах с различннш параметрам*? накатки. Иссзслсрйно влияние жЬТузари- -логч термического сопроишгмтя ня плои.-тсс' У.отии'.пгт гяров бн-

нарыкзс смесей. Исследовано влияние геометрических параметров кольцевых канавок на коэффициент теплоотдачи и диЭД-узионное ■ термическое сопротивление, а также на гидравлическое сопротивлении со сти-роны охяа&ц&щей. вода .Разработана инженерная методика расчет«., конденсаторов с накатанными трубами.

Практическая ценность: Лроведешшь £>ксиормл.онтомыше яссле-довшшя показали высокую эффективность метода интенсификации с помощью поперечных кольцевых канавок при конденсации иднокошопех!- • тиого нара и бинарных паровых смесей на горизонтальных трубах. * Предложены экспериментально обоснованные зависимое!ц для определении коэффициентов тегшоотда'ш по двум сторонам тоилоиоыена.

Реализация результатов па б о та: Ре аул ь та ты исследований. до~-лученные зависимости, методика расчета, ышо;ш и рскошощишли" использовались при проектировании и иаготоилеши ь., 1Л0 "Узбик-химмаш" высокоэффективных конденсаторов Ш>ЭКНГ-6-16-Ш0-С/25Н« --4-4. Испытании тепловой эффективности'проведены на 1Ю"Иавоиазот" Экономический эффект от внедрения одного аппарата составил 6738 руйлей. . ■ • - ■

Апробация работы: Результаты исследований докладывались и обсуждались на конференциях: • ' ! ■ г,

1. 52...55 ¿тучно-теоретической и технической конференциях> профессоров, преподавателей, научных работнвкст и я.чшрштов Таш11И,'М1 за 1У8й-и51 г.г.

2. УП Рсспубишсаисной конференции "|1..ьцшм;йо »{.(..кгамилда, ооьоршепствонашо процессов и ляиаратоь химических и; пнгшпцстп" (г.ЛьвовДЖг.)

3. УШ Ьсесоюзной конференции "Днуу^озннй п.. той I. гцкфгг.тич'ьо ких машинах и аппаратах"(г.Ленинград,1900г.)

4. ¡1 Международной конферошиш но геипообшшу и'.Цшкж.ЬШаО

5. Всесоюзных идучно-практичешшх конфиронция2.( >чсше а сад-, циалисти - в решении социально-экономических проблем страны). Ташкент I'Л;»0Д^'^Ог.г.

цуолика.нии: Но теме имкч-ртс.нии мцуси:;«н| ,тл > и ¡.х 1 ).|!Ц тезисов докладов па конференциях. '

Структура я.....объем, работы: Диссертационная работа изложена ■■■

на 213 страницах, н.том чполе ПО страниц машинописного текста, ь;> рис, ш-.пв, 1'.!>)отп состоит к'л ьт-еь^пим гл с, »¿1; лм1 (

си«' !•.*» «1.по«..И1(::иш-»й яшои'Пф».

СОДЁШШПЗ РЛБОШ .

Я введении обоснована актуальность теш исследования, сфор- . мулирована цель работа, её важность как для народного хозяйства, так и для науки, определены основные.задачи исследования.

В первой главе проведен анализ существующих работ по кондсн-_ сации чистых веществ" и бинарных паровых смесей как взаимораство-рвшх, так п носмешивающихся ¡.шдкастей. Необходимо отмотить, что наиболее полно изучен процесс конденсации одпокошонентного пара на гладких поверхностях. Рассмотрен ряд работ по исследованию про. цесса конденсации смеси паров, как взаиморастворимых.так и нес-мешиваюшихся.-жидкостей. Отметим отсутствие.единых подходов к исследованию данного вопроса. Это объясняется сложностью исследований .процесса теплоотдачи-при компенсации бинарных смесей, а также многообразием режимов образования конденсата.

Исследуя теплообмен при•конденсации смеси из взаиморастроримых -компонентов,. предлагаются иалуэмпирические зависимости,аналогичные расчету капельной конденсации одпокошонентного пара на гид-рофобизированной поверхности, справедливые в узких пределах возможных концентраций и не учитывающие особенностей образования конденсата.

Исследование процесса теплоотдачи при конденсации смосой ' не смешивающихся жидкостей осложняется образованием двухслойной пленки на поверхности конденсации и необходимостью учета взаимного мияшш компонентов смеси.

Анализ интенсификации процесса теплообмена при конденсации показал, что наибольшего эффекта (ложно достичь при направленном воздействии, турбулизаторов на структуру потока-охладдагацей жидкости и кондонсатной пленки. Однако, распространенным недостатком ряда методов интенсификации является опережающий рост гидравлического сопротивления, по отношению к увеличению теплоотдачи за -счет интенсификации.Анализ'различных методов интенсификации показал, что наиболее оптимальным является метод разработанный в ' ГШ и исследованный Калининым Э.К., ДреЩсром Г.А. для ряда случаев теплообмена. •

Воздействие на структуру потока внутри и снаружи теплообмен-ных труб осуществляется посредством нанесения периодически расположенных кольцевых канавок снаружи и плапшми. диафрагмами внутри канала.

При исследовании процесса конденсации водяного пара на гори-

зонтальных трубах с кольцевыми канавками(рис.1) получено увеличение коэффициента теплоотдачи в 2,5-3 раза по-еравнешш с гладкой трубой.

Исследование по интенсификации процесса конденсации окисей приведены в работах Лукина В.II. и Цоп ii.ll. для вертикальны* поверхностей. Использование пластин и труб с поперечными кольцевыми канавками позволило увеличить теплоотдачу в 1,15-1,0 раза н зависимости от параметров накатки.

Во второй главе дается описание экспериментЕильний установки, методика, и порядок проведения экспериментов, методика обработки экспериментальных данных, определение погрешности экспериментов.

Поставлены задачи исследования:

-исследование процесса конденсации чистых веществ с различ-. нши физическими свойствами;

- исследование процесса конденсации, бинарных смесей взаимо- ■

растворимых (вода-ацетон) и несмешивающихся(вода-экстракциошшй бензин) жидкостей А отроком, диапазоне изменений состава смеси;

- исследование влияния геометрических параметров кольцевых канавок на тешоотдачу при конденсации;

- исследование влияния .процентного'содержания легколетучего компонента в сцрси на процесс теплоотдачи;

- исследование влияния кольцевых канавок на увеличение гидравлических потерь со стороны охлаздгшцеи вода;

- исследование влияния диффузионного термического сопротивления на процесс конденсации паров бинарных смесей;

- провести всесторонний анализ влияния перечисленных выше факторов на интенсификацию теплообмена при конденсации.

Для решения поставленных задач била разработана и изготовлена экспериментальная, установка с_ гориаонталышм.конденсатором^ , . типа"труба в трубе".. Для проведения визуального. наблюдения и фотографирования процесса конденсации в корпус были вмонтированнц три смотровых окна из. термостойкого .стекла.

: Экспериментальный'коэффициент теплоотдачи при конденсации, определялся как:-.

где й - тенлипий поток при конденсации, Ьт;

ди~ нпру'я:тш1? диаметр экспериментальной трубки, м; Ь - душна трубки; а Г - ¡н ¡сг- тош^ратуршй луцор;

Тн- температура насыщения; 7¡г- средняя температура стенки; Исследуя теплообмен при конденсации бинарных смесей коэффициент теплоотдачи определялся также по второму методу:

Ыи Яр da '

гда Rx- термическое йопротивление пленки конденсата;

/?»>-межфазное термическое сопротивление; /?„- термическое сопротивление подводу тедлотьКпара) к поверхности конденсации(диффузионное термическое сопротивлеше). Учитывая, что R^^R^ и Rp«ÑD}

cIm-B-JAT-' (3)

f г-р 'сг

где Tr-f> - температура границы раздела фаз. R& Tí* ~ 'Тг'р

Лашшй метод позволяет, рассмотреть процессы протекающие в пленке конденсата и в паровом пространство и проанализировать их влияние на процесс конденсации. . .

D третьей главе представлснч результаты, исследования'при пленочной конденсации паров вода, ацетона и экстракционного бен-пина. Для проверки выбранной методики исследования и достоверности использованных систем измерение -проводились опыты на горизонтальной-гладкой трубе. Полученные экслеримент&чыше данные обработанные в виде зависимости

прчдст/тлепы На рис.2 и обобщаются уравнением

Re^0.875Z?7,S¿*> (5)

гл>- Re* — критерий Рейнольдса .для пленки.конденсата

р__''CCATXJDM' , rV

• Re"= ¿?ZJU '' (6)

Zu- приведенный параметр величины участка конденсация;.

<£t - поправочный RonííCpimpuT, учтогоаяций изменош'о фяоп-, ппских свойств кочпенпитпо'! usmui от температуры,

отличие зависимости (5) от данных Лабунцова Д.А. составляет 6%, Экспериментальные данные при пленочной конденсации паров воды, ацетона и экстрактивного бензина на горизонтальных трубах с поперечными кольцевыми канавками представлены на рис.3. Из графиков видно, что величина интенсификации зависит только от параметров накатай и не зависит от физических свойств конденсируемой жидкости. Наиболее эффективной является накатка о параметрами

= 0,2; с//.2^= 0,672 позволяющая интенсифицировать теплоотдачу в 3 раза. С уменьшением глубины канавок и увеличением шага, • величина интенсификации уменьшается. • - Обоби©я экспериментальные данные по величине интенсификации при пленочной конденсации на горизонтальных трубах, получена зависимость:

К, (8)

Следовательно:

В четвертой главе представлены результаты исследования процесса коцдепсацци бинарной смеси несмешвающйхся жидкостеи(вода~ экстракционшй бензин). Состав смеси изменялся в пределах ОСе= 0,04* 0,91, гдемассовая концентрация в смеси.Визуальные наблюдения показали, что экстракционный бензин конденсируется на охлаждающей поверхности в виде плепки, а вода на. пленке бензина в виде капель приили пленки при ¿¡¿0,71. Пайлвдается также переходшй пленочно-ручоиковнй режим при 0,62 <г ЗСв < 0,71, Плотность теплового потока при конденсации бинарной смеси можно выразить как:

где -плотность теплового потока при конденсации экстракци-

онного бензина и воды, соответственно; -

Р - коэффициент , учитывающий, изменение'плотности теплового потока каздого компонента из-за и*, взаимного влияния в конден-сатной плешсе.-■ . . ...

Так к; 1С оптическая картина стекаивя конденсата зависит от кишу птрацнп окстр<ч1Я(1Ю1Шого бензила в смеси, следовательно, и кооЛТ.-лшюнт ' ' ,

а

22^22^22^22^^

2222222222^^222^2222222^22^

Рис.1

Труба с поперечшшй кольцевщ.ш канавками

У 1

¿Г*

4 ,¿0 х/а - о /Ъ ■ «г

Рис.2

Теплоотдача при пленочной конденсации паров води, экстракционного бензина и ацетона на' горизонтальной гладкой трубе ■/-по формуле Лабущова Д.А., О - водяной пар, • - ацетон, " •• а- экстракциошшй бензин.

№е.с,< о/О

Г X* / об

2-7 • «✓б' о^о ах6 0,0О - 1 X

______ X л *г/

8 Ж

' • рис.3 ■'■••-."••■■'■•.' •"'•'. Теплоотдача при пленочной конденсации нп горизонтальных трубах с поперечными кольцевыми канавками.... 1-гладкая труба, 2-труба »1 (¿Д,=0,2; <3^=0,872), 3-1,"2 (#Й,=0,2;¿/Д^0.<Э1)\ 4-№3 (¿/¿>,=0,2;¿/Я*=0,944), 5-М" .

7-ЛЙ (-¿/ДгЪА 8-Я7 (¿/Й, -0,4; ¿^--0,945),

О, -.воддцой пар,. О - экстракционный бензин, ацетон

Если плотность теплового потока выразить через коэффициент теплоотдачи, тогда формулу (Ю) при пленочно-капельном режиме стенания конденсата можно выразить как:

Ысм л Т~ЫпкАТк f-F) + .//&Д л ' . (IX).

где Ысм- коэффициент теплоотдачи при конденсации бинарной смэси; dns- коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации экст-1

ракционного бензшй, рассчитанный по формуле (9); of„¿ - коэффициент теплоотдачи при капельной конденсации паров ; воды на пленке экстракционного бензина, который определяется как: при Де = 8 *О~'-г-3,3 /0~3

Л/и=3,2 /0''/?е;0'в*/7»*/6Рг (12)

при fe,so 3.S- /о

Л/и*S fO *'V6Pz (13)

</«»- (14)

где ReM~ критерий Рейнольдса при капельной конденсации

Пц -критерий »характеризующий отношение термокапиллярных сил к силам вязкости.

/'м--е JU* - ' (16)

XV - критический (минимально-возмолШаОрадиус кривизны капли на поверхности раздела фаз. р и £&см

г(17) ilcri двухпленочном рс;:;;ио стегания конденсата -2¿->0,62

r;joЫав -коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации водяного пара, рассчитанный но формуле (9). На рис.4 показана зависимость коэффициента f от концентрации экстракционного бензина в смеси, для горизонтальных труб о различными параметрами кольцевых канавок.' Получешш'о данные шра-йготся

ТТ'НОИМОСГЫО

.foe-c)___г ПЬ, 77 (Jf

где

С=/6.5{[0„ -I?» '{с//гь,)]/г-2>м&/0„)}

Иа рис.5 показано изменение диффузионного термического сопротивления при конденсации смеси вода-экстракционный бензин. Экспериментальные данные обрабатывались по уравнению

Тп, (20)

Из графика видно, что при малых лТ-Т^-Т^ диффузионное сопротивление оказывает определяющее воздействие на процесс конденсации. С реличением концентрации экстракционного бензина в смеси уменьшается. Применение накатанныхтруб не изменяет диффузионного сопротивления, так как температура насыщения смеси и границы раздела фаз зависит от концентрации экстракционного бензина в смеси.

На рис.6 показана зависимость "У/^&Удля определенного значения аТ~(У?р-~Лт)• С увеличением содержания бензина в смеси уменьшается, с образованием двухиленочной модели оГ* при конденсации смеси ниже значения с? при конденсации чистого экстракционного бензина. Применение труб с.кольцевыми канавками позволяют увеличить коэффициент теплоотдачи в жидкой фазе в 1,2*2,7 раза в зависимости от параметров накатки.

В пятой главе приведет экспериментальные данные по конденсации бинарной смеси взаиморастворимых жидкостей (вода-ацетон) на горизонтальных гладкой и профилированных трубах. Состав смеси изменялся в пределах ^"<»■=0,04+0,91; где .ЯГ« - массовая кошуп;-трация ацетона в смеси.

Визуальные наблюдения показали, что приД^<0,54 идет капельная конденсация. При увеличении концентрации ацетона в смеси 0,54-С ОСа < 0,77 наступает переходный, режим, капельно-ручейко-гт.'П п далее пленочный при

Иа рис.7 показаны экспериментальные данные для смеси вода-ацетон, которые описываются зависимостью

Л/и72 /0-% Де^Л^Рг //л (21)

г-::»? гнтст:с!:,"ИГ.ацпл ярг гпптыт' рпндепеттп?,

* "!"! 1' л о спрсгоедлито 'ТфИ 0,7?.

■■•т.•'.'•!!'! Л/и\Йе,лП*\ Р£ еп ро..... по ([4; Г?; !Г~: {'','),

кяс.8 иикаааио кзмсисиао тттппгуг.гл сп-

0.2 ОЛ Рис-4

Зависимость коэффициента Р от концентраций экстракционного

1 , • бензина в смеси.

I- труба М, 2- Ш, 3- Ш, 7- гладкая труба.

"О /О ; ;. 20 50 40

'Рис.5 -Ч ■ . ■•' ЗависшяЬсть диффузионного термического сопротивления от температурного напора д7"*= Тн -Тгр. • '-ЗСш =, 0,03; . V - 0,01 ; Х - 0,71 ; а- 0,83.

¿0

Ю

с4Ю*(Вт,/м> К)

\

л

\зХ "><1

а г ол о.б с .в /

О

Рис.6

Зависимость коэффициента теплоотдачи от состава смеси при дТ=Тгр- Тег = 10°с I - гладкая труба; 2 - труба Н, 3 - йЗ , 4 - № 4.

8

в Ю

Рис.? .

Теплоотдача при гпполыюч копяепсзшп бинарной еяееп

вода-ацетон О - труба Ж, А- Г4 ,'. I - глапкач труба.

ротивления при конденсации ашси вода-ацетон. С увеличением концентрации ацетона в смеси температура поверхности охлаждения понижается приближаясь к температуре насйцения ацетона, диффузионное термическое сонрогивлециёушнъйается.

На рис.9 показана зависимость ,где с«^ - коэф-

фициент тешгйовдачи, рассчитанный по формуле Нуссельта. Наибольшее отношение приходиться на значение ЗБ* =0,54, что объясняется максимальным кашшобразованием. .

В главе шестой предстаплены экспериментальные данные по исследованию коэффициента теплоотдачи и гидравлического сопротивления внутри труб. Установлено, что при ламинарном режиме движения хидкости применение накатанных труб не увеличивает коэфрщиент тешюотдачи(раеЛО), а при переходном и " турбулентном, величину .интенсификации мокно определить по уравнению

Из рис, II, где показана зависимость видно,что

что с увеличением числа Не коэффициент гидравлического сопротивления для накатанных труб увеличивается, и определяется как

г г, к/?/!1.

форыула справедаива для №

В седьмой главе на основе пйлучешшх экспериментальных дашшх дана оценка эффективности исследованного метода интенсификации, показывающая, что применение труб с кольцевыми канавками позволяет уменьшить объемкоиденсаторов 1,1«-1,7 раза или увеличить тепловую мощность аппарата на 2(к£0% лри яроЧйх_равшх. условиях. Даны практические рекомоццации» яр расче^ ковденсэторов, основанные на полученных эксцериманеаль'ных данных.

1.'Экспе^внтааьйр йсследовашш ши'енсифика1цш тешшобмзна при конденсации чистых' веществ и их смесей на . горизонтально расположенной трубё. в; условиях паяной конденсации. "

2. Показано, "что при пЛеноШэД.ковденсации чистых веществ, • применение накатанных труб уволичшш.ет коэффвдиейт теплоотдачи со. отгоны кондеисирующесося пара в .Г,.2*3 раза, в йависимости от параметров кольцевых канавок. ; Найдена11 зависимосчъ Для опредшююш ролачины интенсификации от/параметров накатки. •

'. 3. Выполнено исследование процесса конденсации нзаимораство-ряомой смесо воД.а-экстрпКциошшй бензин-. С прыошью визуального

Рис.8

Зависимость диффузионного термического соиротлвления при конденсации смеси вода-ацетон от температурного напора йТ*Тн-Тгр.

ф - ЗСа = 0,09$ V - 0,17; л - 0,59;»- 0,77? V - 0,91

гД /(Уд

7^0

У

.V

Го^

А

\

0,5

<24

0,6■

V о

х

.Ха

0,8

Бис.?

г т-, т'-г^пт*^ фаттгип'ттгттт ПТ

гр^тттч! ПЛГТО'Тр П СГТР"!'.

V -вдое Я, х 4, о -.'.'С, I-гладкся тру-^с

Л/и 1 ♦ •Л Л * о ГО о

* °

♦ . в. ♦ о Л --- -ь^^ - ' 1

'аЖ

4

а ю*

2

Рис. 10

Зависимость коэффициента теплоотдачи от числа Ре для горизонтальных профилированных труб. I - гладкая труба, л - труба И, ▼ - 112, ■ о -КЗ, 4- - М, 1- йб. ..

. Рис.и '

Зависимость относительного коэффициента гидравлического сопротивления от числа /?е.

I - труба »1, 2 - )!2, 3 - >'3, 4 - М, 5 -\К5, 6 - Кб.

наблюдения установлено, что прш^О,С2 процесс образования конденсата - пленочно-капелышй. С увеличением концентрации (0,г:2 < ОСБ с 0,71) наступает переходный режим — пленочно-ручой-I!оны11 и при^Гб>0,71 - двухпленочннй. Исследовано влияние диффузионного термического, сопротивления на процесс конденсации, с увеличением^ и температурного перепада в паровой фазе, сопротивление уменьшается. Применение накатанных труб позволило интенсифицировать процесс теплоотдачи в 1,2+2,7раза. Получено уравнение для определения величины интенсификации в зависимости от состава смеси и параметров накатки. . . _ _ •

4. Визуальные наблюдения поадзали, что при коцденсации смеси вода-ацетон имеет место .три режима образования конденсата, при ^»■¿0,54 капельный, 0,54<ЗСо< 0.77 - капельно-ручеГжовый и '^Сг>0,77 - пленочный. Исследовано влияние диффузионного термического сопротивления на процесс конденсации. Применение накатанных труб позволило интенсифицировать процесс конденсации в 1,2*2,0раза Получены зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи.' Величина интенсификации зависит от состава смеси и параметров накатки. •

5. Исследовано влияние поперечных кольцевых канавок на интенсификацию теплообмена внутри труб и увеличение коэффициента гидравлического сопротивления со стороны охлаждающей воды.-Установлено, что применение накатанных труб позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи в 1,6+ 2,3 раза и приводит к увеличению гидравлических потерь в 1.4+4 раза.

6. Проведено обобщение полученных экспериментальных данных. Применение труб с данными профилями кольцевых канавок позволяет уменьшить объем конденсаторов в 1,1+1.7 раза или увеличить тепловую нагрузку аппарата на 20+60$ при равных прочих условиях. Предложены зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи и гидравлических потерь при расчете высокоэффективных трубчатых конденсаторов.

7. Кокухотрубчатый конденсатор изготовлен и внедрен на НПО "Узбекхшмаи". Годовой экономический эффект от внедрения составил 6738 руб/аппярат.

ОСНОВНОЕ СОДКРКАШТС Й1ССЕРТЩШ ОТРАПЗГО В СЛЕДУВД1Х РАБОТАХ: I. Лукин В.Н.,Цон В.И. ,Николаев 13.Н. Д'алаган В.В. Интенсификация теплообмена при пленочной конденсации одноконпонентного пара

щ вертикальной пластине. //"¡¡овщюшш эффективности, совершенствование процессов я аппаратов химических производств".Тезисы ' докладов УП Республиканской конференции./Львов-1988г.с.80-82/

2. Никецаев ВЛ!.,Исмааяов Ф.Ю.,Галаган В.В. Экспериментальная установка для исследования процесса конденсации на гладкой и накатанных трубах.//Совершенствование управления производством, технологическими процессами и оборудованием в региональных межотраслевых комплексах. Тезисы докладов Республиканской конференции молодых ученых и специаяистов./Ташкент-1989г.,с.80-82

3. Исмаилов Ф.й..Николаев В.Н. .Галаган В.В. Разработка и исследование высокоэффективной компактной тецдообменной аппаратуры.// Учвшв и специалясга - в решении социально-экономических проблем страны."/Тезисы.докладов Всесоюзной научно-драктичоской конференции.Ташкент. 1990г.с.124-125.

4. Галаган В.В. Особенности теплообмена при конденсации чистых

• даров на горизонтальных трубах с кольцевыми канавками.//

■ Процессы и аппараты химических производств". Сборник научных -трудов/ Ташкент. ТашПИ.1390г. с.36-37.

5,. Дрейцер Г.А,, Исмаилов Ф.Ю.,Галаган В.В.Пнтенсификация теплообмена при. пленочной конденсации паров чистых компонентов на горизонтальных гладкой и накатанных трубах.//Двухфазный поток ' в энергетических машинах и аппаратах. Тезисы докладов УШ Все; союзной конференция./Ленинград. 1990г.,с.153-154.'

6, Цой В.И. .Галаган В.В. Экспериментальное исследование работы

• высокоэффективных аппаратов для конденсации чистых паров и • ■ бинарных паровых смесей.//Узбекский химический журнал №2.

1992г.с.50-53. .

■7. Дрейцер Т.А.,Закиров С.Г.»Исмаилов Ф.Ю..Галаган В.В. и до. ■ Комплексное исследование .интенсификации в трубах тенлообмешшх аппаратов.//Труды П Минского международного форума по тепломассообмену ЛГШО АН Республики Беларусь./г&шск.-1992.,т.Ю, с.Мб-Ш,

гдллган гллдшф мкторорит Горизонтал кувурларда сув, зкстракцион бензин, ацетон

буг пари ва у.пар аралаголнларини конден'^ашмдащга ^лраонинч кедалд'щггяриго.

i •

Khm'í !?а' огяк oeivit саноатида турли моддллпр буглэрипи т ibf.»

всои'уик алмчшув гоасида коидеиошшчлгтчи нппарпт.Щ) кенг тзскяя ган. Уларнинг энергия истеъмоли, массаси, улчамлари ва еовитувчи : уи '-арфчнм камайтирига, ушбу аппаратлар туяилигоини тякомиштягптищ"» пи уларда к>зчур,чи иестоушк алмашуринч яадаллаяггиршпнинг турли ул.» ларини тадкдокрт зтишни та^озо зтади.

УшОу диссертация ити тур.ли геометрик >.пчамлаги, кун/|апаш ".с1.лк^аиимон уйик,ли, якка горизонтал г^увурда еув, ацетон ва экстракци-он бензин бугининг х;амда улар аралашасининг конденсацияланит жарае нини тад!^и^ этишга багишланган.

Тадк,ик;от натижалари пуни курсатадики, тоза бут конденсациялан ганда, совук, юза' сиртида асосий. термик ^аршиликни вужудга келтирувчи юш'/i парда ^осил булади. Биггар буг аралашмалари конденсациялангандз /,осил булган конденсат окрми томчисимон ёки бугсимон б у лиши мумкин. Лекин бундай бугни тез бугланувчи таркибий к,исданинг мегёри ва ува-ро трувчанлигига к,араО, конденсат ок,имининг оралик; ^олатляри х;ач уч гайли. Fy гаароитда цоеил оулгая буг фазасининг термик г/нрпшгеги. Гагг>и бир цолларда, конденсация жараенига конденсат пардасил<>к жил-дий таъснр куреатади. Иссик^лик алмзшувнни уйикли кувурлар ердамид" жаля «лаитиришчинг таклиф этидаетган усу ли, <5шщ усулларга шгбатэч лолаял-йвтирии тсяласини кенг ящятдан цал эт.чди: иссик,лик алмшвупи 1Ш ташки ва ички иосмушк геасида HKKiiéiyiaMa жадаллздувини танпт лайди; упирали кувурларни тайерлаш технологии па- ик^исодий жи^атда.ч "-он; иссш^лик алмашгичларни йигшшшнг мавяуд технологияеини узгар-тирмайди; уйикли ^увурларни зич тарамли йссшушк алмашгичларда ишла-

■ ¡'п: !"."'ония'1 нни яратади.

1!1умкчг !"чун Х.ЭМ иссисгпик гшшиии ярщгчлчшучищ« Т'-ТП К' 'М'Ппр бугнинг конденсацияси жараенида хал!дасимоц турбулизацияловчи цувур-ларда та/нущ этиш, илмий ва кенг тажрибавий ахамиятга зга

1адк;ик,от ишларини та^лил зткш натижаоида, иссшушк бериш ксзф--

1' и!'! 1 • I'I'!-' ГфЧЛШП 40 Т-' pl!. ¡I"!'!'!".''»!" ЯЛМ"Ш:уР ЦЗ-Д«!«»^."' <"•'*- ТИР"

тг-мл ;г:М х ¡или ч;1и1 упчн му-^чгг'-.^мг П'дргЛИМ'ч'ИК pow.,r:' : '""(ли:;

1ГЦППУ lf KU-Itr-1 R I 1Ы --11 (Г4 nilTt/l.|- finí- "^J U Т»ГПТ(-1 П t/-^;^ TTrpTir.U^ f prí ПЧ1Г U^n 'VV^lf

■ 'i'-' 'i:';'-: ;rI.I."иг-P¡'H'"ir мик.п"1-;;А ^грчп ;t ' : ■■■«■'(«•'.п"

.. .iU^^iw 1, ¡v^ UM'-'WI'LUIÍ jlU'ií, Í yt ¡j LvUÍ - - ■ -.......1

лорш'вг ку^андислн': хнспблап услубт ягатчлгк.

GALAGAN VLADIMIR VIK'IOROVIOH Ileal exchange intencification j£i the process of condensing vapours of water, extract pet roi, ace ton çuid-their; nil turcs on horizontal

Apparatus, which are used for condensing vapour of various siilistanoes on the outside surface of a heat exchange, are widesp road in chemical and food industry. Reduction' of an energy losses, characteristics of mass and gabui it sets tasks for improving design and research of ways ot intensif 1 oat ion of their heat, exchange.

The master's thesis devotes to the investigation of a heat exchange in the process ol vapour condensation of water, acetone, extnict. petrol and their mixtures on horizontal pipes with various geometrical parameters of transverse circular ditches using a wide range of specific heat loadings iind various concentrations.

Results of the research have shown that with condensation of pure vapours a film of the condensate is formed on a cooled serface creating the main thermal resistance. Condensât ion of binary vapour mixtures is characterized by pouring down condensate in the form of drops or a film. However souie intermediate regimes of pouring down .can take place depending ori a concentiat ion of a volatile component in the mixture and - then mutual dissolution. Arising thermal tesistance of.a vapour phase exercise influence on the condensation "process not less then the condensate. I ilm.

Tiie proposed and investigated riieUiod of a head exchange inten-cification with using rolled pipes compares favourably with the other methods so, 'that this gives the solution of the pi oh] em in a complex: make it possible to achieve a double intensification owing to utilazing outside and inside sell aces ot a lie.it exchange; make it possible to remain existing technology of an assonibiy of tubular heat excliaging apparatus..

Ihe analysis of results of the ¡alt tiled reseaich work allowed to obtain analytical ôXprt'CS 1011:3 • for delei mining film theaf--11 iii iSf er ) coefficients to estiihl ish quiii it it alive indexes of the l.oat exchange intensification depending on the mixture composition, gfcometi iojjl parameters of a heat exchange surface, and hydrodynnmic iegiine.s of a stream.

tin the 'L-ise of the fulfilled l o-seai eh woi k the inethodios of calculai ing tubular cntulensei s with transverse circular ditches was c laborat r.d and Hit roduced into serial appai at.us.