Введение к работе
I , > Актуальность темы. Теплопередагащие устройства, в которых осуществляется процесс конденсации пара на охлаждаемой твердой поверх-і--.іШс;ти, в частности двухфазные замкнутые термосифоны, широко используются в различных областях техники. Во многих случаях в этих устройствах реализуется пленочная конденсация пара на гладкостзнной поверхности - процесс, обладающий ограниченной интенсивностью теплоотдачи. Существенно повысить интенсивность процесса конденсации и тем самым увеличить эффективность теплопередагащего устройства позволяет применение методов интенсификации.
Перспективным методом интенсификации процесса конденсации является подача пара на охлаадаемую поверхность в виде системы им-пактных струй. Он имеет ряд преимуществ по сравнению с другими методами: технологически прост, обладает многовариантностью конструктивных форм для реализации, подачу пара к участку струйной конденсации мо;шо производить с любой пространственной ориентацией. Система струй пара позволяет создать необходимый профиль распределения теплового потока на теплообменной поверхности. Однако процесс струйной конденсации малоизучен, поэтому требуются всесторонние исследования для его эффективного практического использования.
Цель работы. Проведение экспериментального изучения процесса конденсации при струйном натекании пара на охлаждаемую поверхность применительно к двухфазному замкнутому термосифону. Jljin достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи:
исследовать закономерности теплообмена при струйной конденсации: изучить влияние на теплоотдачу геометрических параметров струйной системы, теплофизических сзойсте теплоносителя, режимных параметров термосифона;
на основе анализа и сопоставления результатов визуальных наблюдений и экспериглентального исследования теплообмена обосновать физическую сущность интенсифицирующего эсТЛекта процесса струйной конденсации и определить границы его применимости;
разработать приближенную модель процесса струйной конденсации;
разработать инженерную методику расчета циркуляционного контура движения теплоносителя в двухфазном термосифоне;
дать рекомендации по выбору оптимальных геометрических параметров струйной системы с учетом гидродинамики потока теплоносителя и эксплуатационных особенностей термосифона;
- разработать конструктивные схемы теплопередающих устройств
в которых используется процесс струйной конденсации.
Научная новизна. Исследованы основные закономерности процесс струйной конденсации используемого в двухфазном замкнутом термоси фоне: изучено влияние на теплоотдачу и гидродинамику процесса гео метрических параметров струйной системы и термосифона, теплофизи-ческих свойств теплоносителя (фреонов), режимных параметров тепло передающего устройства. На основании экспериментальных данных пре ложена физическая модель исследуемого процесса, объясняющая возникновение эффекта интенсификации теплоотдачи структурным преоира. зованием пленки конденсата. Установлены режимные границы процесса, получены обобщенные зависимости для расчета теплоотдачи при струй ной конденсации.
Автор защищает;
результаты систематических экспериментальных исследований процесса струйной конденсации в двухфазном термосифоне;
положения о механизме развития исследуемого явления, струн турном строении пленки конденсата,определяющем возникновение интенсифицирующего эффекта процесса;
инженерную методику гидродинамического и теплового расчето циркуляционного контура термосифона;
полученные в результате обобщения и анализа эксперименталь ных данных,приближенную модель процесса струйной конденсации и за висимости для расчета интенсивности теплоотдачи;
новые конструкции теплопередающих устройств, в которых использован метод струйной конденсации.
Практическая ценность. Полученные закономерности процесса струйной конденсации позволяют найти область эффективной и надежной работы данного метода интенсификации в теплопередающих устройствах с фазовьши переходами, учитывая их конструктивные особен ности и условия эксплуатации. Результаты проведенных исследований могут быть использованы при проектировании нового и модернизации действующего энерготехнологического оборудования.
Реализация. Результаты исследований использованы при разработке теплообменного оборудования для промышленных ферментаторов на Бердском химическом заводе, что подтверждено актом внедрения.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладыва лись на Минском международном форуме по тепло- и массообмену ( Минск, 1988 г.), межотраслевой конференции "Разработка и приме-
нение тепловых труб в технике" ( Одесса, 1987 г.), а такие на научно-технических семинарах в МПУ им. Баумана ( 1933 г.) и ІЗПИИби-отехника ( 1984 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы изложены в трёх печатных работах и двух отчетах о научно-исследовательской работе. По теме диссертации получено пять авторских свидетельств на избретения.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы и приложения. Работа содержит 127 страниц машинописного текста, 65 рисунков, список литературы включающий 145 наименований и приложения на б страницах.