Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ ПО ТЕПЛООБМЕНУ ПРИ КАПЕДШОЙ
КОНДЕНСАЦИИ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Механизм процесса капельной конденсации 7
1.2. Факторы, влияющие на интенсивность теплоотдачи при капельной конденсации 13
1.3. Система уравнений, описывающая процесс теплоотдачи при капельной конденсации 22
1.4. Методы стабильного поддержания капельной конденсации
Влияние физико-химических свойств гидрофобизатора на интенсивность теплоотдачи 27
1.5. Физико-химические свойства октадециламина 32
1.6. Выводы. Постановка задачи исследования 35
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Установка с одиночной трубкой и с пучком горизонтальных труб 38
2.2. Выбор методики дозирования октадециламина в экспериментальную установку 47
2.3. Методика измерений и проведения эксперимента 51
2.4. Методика обработки опытных данных 55
2.5. Оценка погрешности эксперимента 58
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА,
СОДЕРЖАЩЕГО ДОБАВКИ ОКТАДЕЦИЛАМИНА НА ОДИНОЧНОЙ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ТРУБЕ
3.1. Исследования влияния концентрации октадециламина на теплообмен при конденсации водяного пара на горизонтальной трубе
3.2. Обобщение опытных данных по средней теплоотдаче 84
3.2.1. Теплоотдача при конденсации практически неподвижного пара 84
3.2.2. Теплоотдача при конденсации движущегося пара 91
3.3. Выводы 99
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОНДЕНСАЦИИ ВОДЯНОГО ПАРА,
СОДЕРЖАЩЕГО ДОБАВКИ ОКТАДЩИЛАШНА НА ПУЧКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ТРУБ
4.1. Исследования теплообмена при конденсации водяного пара, содержащего оптимальную концентрацию октаде-циламина на пучке горизонтальных труб 101
4.2. Влияние скорости пара и натекающего конденсата на теплообмен по глубине пучка 106
4.3. Обобщение опытных данных по средней теплоотдаче ИЗ
4.3.1. Теплоотдача при капельной конденсации практически
неподвижного пара ИЗ
4.3.2. Теплоотдача при капельной конденсации движущегося пара 117
4.4. Выводы 122
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 126
ЛИТЕРАТУРА 128
ПРИЛОЖЕНИЯ 1
Введение к работе
Теплообменные аппараты, передача тепла в которых сопровождается конденсацией пара на охлаждаемых поверхностях, являются неотъемлемой частью тепловых, ядерных, энергетических, холодильных, химических установок, а также разного рода теплоотводящих устройств,применяемых в технике.
Современные конденсаторы представляют собой металлоемкую и дорогостоящую конструкцию, поэтому интенсификация теплообмена в них имеет важное практическое значение.
Одним из методов интенсификации теплообмена со стороны пара является получение на поверхности капельной формы конденсации. Известно, что при капельной конденсации коэффициент теплоотдачи (3-Ю) раз больше, чем при пленочной. Высокая интенсивность теплоотдачи при капельной конденсации объясняется наличием на поверхности теплообмена участков, покрытых конденсированной фазой исключительно малой толщины (микроскопические капли, тонкая пленка, обладающая особыми свойствами) [5,7,8]. На этих участках интенсивность теплоотдачи может ограничиваться только термическим сопротивлением фазового перехода. Именно поэтому капельная конденсация привлекает пристальное внимание исследователей многих стран.
Многочисленные результаты работ по капельной конденсации, опубликованных в отечественной печати и за рубежом, не дают исчерпывающей информации. В основном эксперименты проводились на конденсаторах с вертикально расположенной пластиной (реже с горизонтальной трубкой) при нисходящем потоке пара, с предварительным нанесением гидрофобизатора на поверхность теплообмена. Однако при этом капельная конденсация протекала незначительное время. Осаждение из пара загрязняющих примесей и механическое повреждение поверхностного слоя гидрофобизатора приводило к потере гидрофобных свойств покрытий.
Одним из методов обеспечения капельной конденсации является периодический или непрерывный ввод в пар поверхностно-активных веществ, при этом на поверхности теплообмена всегда восстанавливается мономолекулярный слой гидрофобизатора.
Перспективным гидрофобизатором, обеспечивающим качественную капельную конденсацию, является октадециламин С Н 3 (С Нг), 7 N И2 Как поверхностно-активное вещество (ПАВ) октадециламин (ОДА) свободно адсорбируется на поверхности раздела фаз, образуя при низ -ких концентрациях мономолекулярный слой, причем степень заполнения поверхности определяется концентрацией последней в смеси пар-ОДА. Октадециламин используется как ПАВ, обеспечивающее эффективную защиту элементов энергетического оборудования от кислородной и углекислотной коррозии, а также может оказывать существенное влияние на гидродинамику и теплообмен в .двухфазных средах[1,2,3]. Эксперименты, проведенные на турбине влажного пара [ 2,3],показали, что при введении небольших концентраций ОДА в пар к.п.д. турбины увеличивался на (1-2)$.
Теплообмен при конденсации водяного пара, содержащего гидро-фобизирующие присадки, в частности ОДА, недостаточно изучен, и имеющиеся данные не полностью удовлетворяют потребности практики. Не изучено влияние концентрации ОДА в паре на интенсивность теплообмена. Недостаточно изучено влияние скорости пара на теплообмен при капельной конденсации. Практически отсутствуют данные по капельной конденсации водяного пара, содержащего добавки ОДА на пучке горизонтальных труб.
Как следует из вышеизложенного, октадециламин является одним из поверхностно-активных веществ, который в настоящее время имеет практическое применение. Поэтому экспериментальное исследование теплообмена при конденсации водяного пара, содержащего примеси ОДА, имеет непосредственно прикладное значение.
В диссертации рассмотрено экспериментальное исследование капельной конденсации водяного пара, содержащего добавки октадецил-амина, а именно: I) влияние концентрации ОДА на интенсивность теплообмена при конденсации неподвижного и движущегося водяного пара на одиночной трубке, 2) влияние скорости пара на теплообмен; 3) теплообмен на пучке горизонтальных труб при оптимальных концентрациях ОДА. Результаты опытов обобщены на основе критериальных уравнений, предложенных В.П.Исаченко [б,64].
Полученные в работе экспериментальные данные и обобщающие зависимости могут быть использованы для инженерных расчетов.
Работа выполнена в научно-исследовательской лаборатории кафедры "Теоретических основ теплотехники" Московского энергетического института.
Автор благодарит доцента Сотскова С.А. за оказанные консультации и полезные замечания при выполнении настоящей работы.
Похожие диссертации на Интенсификация теплообмена при конденсации водяного пара путем инжекции гидрофобизирующих добавок и получение эмпирических зависимостей для расчета теплоотдачи на горизонтальных трубах
