Введение к работе
Актуальность темы. В ряде аппаратов энергетических, нефтехимических, химических и пищевых производств имеет место конденсация паров взаиморастворимых смесей жидкостей.
Теплообмен при конденсации паров бинарных смесей относится к разряду наименее изученных проблем теория теплообмена. Здесь мы не располагаем ни общепринятым взглядом на механизм явления, ни надежными эмпирическими расчетными зависимостями для оценки интенсивности теплообмена. Даже для такой часто встречающейся бинарной смеси паров как этанол - вода, нет расчетных рекомендаций для ко5ф$'лциентов теплоотдачи, охватывающих весь диапазон концентраций. На основе рассмотрения теепщихся экспериментальных работ мояно только утверждать, что в зависимости от природы компонентов бинарной смеси, их соотношения и разности температур между поверхноотьп теплообмена и паром характер процесса может сильно изменяться. При этом для некоторых смесей паров наблюдаются такие режимы течения пленки конденсата, которые никогда не наблюдаются при конденсации чистого пара.
Сложившаяся практика изучения.конденсации смеси бинарных паров делит их на две группы. К первой - относят смеси паров жидкостей неограниченно растворимых друг в друге, ко второй - ограниченно растворимых. Основанием для такого деления принимались режимы течения пленки конденсата. Считалось, что при конденсации смеси паров первой группы наблюдается пленочный режим течения конденсата, при конденсации второй группы смесей паров режимы течения пленки настолько разнообразны и сложны, что до настоящего времени их моделирование оказалось неосуществимым. Однако, теперь можно считать установленным, что режимы течения пленки конденсата и первой группы смесей паров (неограниченно растворимых жидкостей) оказались не столь простыми как предполагалось раньше. ""'."''
Неопределенность в вопросе о роли' диффузионного пограничного слоя в общем термическом сопротивлении является одной из причин сложившейся ситуации с расчетом теплообмена при конденсации смеси паров. Правда, в настоящее-время нельзя однозначно утверждать, что он
' а ІЗ руководстве работой принимал участие кандидат технических наук. доцент Мищенко А. П.
должен существовать при любом сочетании компонентов и всех режимах . конденсации смесей паров. Диффузионный пограничный слой нельзя исключить, если исходить из предположения существования фазового равновесия при конденсации сиеси паров. Однако в рассиатриваеиои случае оно не может считаться неоспоримым.
Известные экспериментальные исследования процесса конденсации бинарных смесей в условиях естественной конвекции проводились, в основном, в целях определения зависимости коэффициента теплоотдачи от плотности теплового потока и концентрации. При этом также проводились наблюдения за структурой пленки конденсата. Выесте с теи для раскрытия механизма явления необходимо располагать надежной информацией по температурным и концентрационным полям в пограничном слое. Однако таких работ на сегодня нет.
Jb вышеприведенного краткого изложения проблемы вытекает актуальность и своевреиеввость постановки настоящего исследования на примере широко встречающихся в практике смеси паров этанола и воды.
Цель работы.
-
Исследование оптический методом температурных и концентрационных полей в слое пара, прилегающем к поверхности теплообмена.
-
измерения коэффициентов теплоотдачи при конденсации смеси паров этанол-вода для всего концентрационного диапазона при различных плотностях теплового потока.
-
Определение термических сопротивлений паровой пленки и пленки конденсата.
-
Визуальное наблюдение картины отекания пленки конденсата в оавіїсимостії от концентрации компонентов и плотности теплового потока.
Научная новизна. Автором впервые произведены измерения температур и концентраций в паровой пограничном слое для бинарной смеси.
Определены соотношения между термическими сопротивлениями диффузионного пограничного слоя и пленки конденсата. Исследован сложный характер изменения коэффициентов теплоотдачи в зависимости от ш( и ДТ. Установлен конденсационно-абсорбционный механизм процесса.
Практическая ценность работы. Результаты работы могут быть использованы при создании методики расчета теплообмена' при конденсации бинарных смесей паров этанол-вода в условиях естественной конвекции, а также при проектировании и расчете соответствующей теплооб-меіьіой аппаратуры химических и пищевых производств.
~ 2 -
Автор защищает результаты измерений для смеси паров этанола и воды:
коэффициентов теплоотдачи при конденсации;
полей температур и концентраций в пограничном слое;
термических сопротивлений паровой и жидкой плёнок. Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы
докладывались на VIII Всесоюзной конференции "Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах" (Ленинград, 1990 г.), па конфа-цни молодых исследователей "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" СНовосибирск; 1991 г.), на научно-технических конференциях КГТУ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 6 работ,
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, трех
глав, заклпчения, списка литературы из 137 наименований и припале
ний. Работа изложена на 148 страницах машинописного текста, содержит
38 рисунков, 7 таблиц. *