Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Анализ методов интенсификации теплообмена при кипении жидкости 10
Глава 2 Теоретическая модель кипения жидкости на оребренной поверхности теплообмена 41
Глава 3 Экспериментальная установка и методы исследования 76
3.1 Экспериментальная установка и ее основные элементы 77
3.2 Тар про во чные опыты 87
3.3 Методика исследования кипения жидкости в щелевых каналах,образованных ребрами 94
3.4 Анализ погрешностей измерений и обработки экспери ментальных данных 96
Глава 4 Анализ экспериментальных и теоретических данных 98
4. Результаты исследования процесса теплообмена при кипении жидкости в тупиковых каналах, образованных ребрами 98
4.2 Сопоставление результатов экспериментального исследования кипения жидкости в тупиковых щелевых каналах с теоретическими данными 101
4.3 Сопоставление опытных данных по исследованию кипения жидкости настоящей работы с опытными данными других авторов 105
4.4 Варианты конструктивного исполнения теплообменных аппаратов с организацией кипения теплоносителя на оребренной поверхности 107
Выводы 111
Список литературы 112
- Анализ методов интенсификации теплообмена при кипении жидкости
- Теоретическая модель кипения жидкости на оребренной поверхности теплообмена
- Методика исследования кипения жидкости в щелевых каналах,образованных ребрами
- Сопоставление результатов экспериментального исследования кипения жидкости в тупиковых щелевых каналах с теоретическими данными
Введение к работе
Целью настоящей работы является
Теоретическое и экспериментальное исследование теплообмена в зоне генерации пара рекуперативного теплообменника с оребрением теплопередающей поверхности для обоснованного выбора конструктивных и геометрических параметров оребренной поверхности при проектировании теплообменных аппаратов. Основными задачами работы являются
Разработка соотношений для расчета теплоотдачи при кипении жидкости в капиллярных каналах на оребренной поверхности теплообмена.
Экспериментальное исследование теплообмена при кипении на оребренной теплопередающей поверхности и его сопоставление с результатами теоретическою анализа. Научная новизна работы включается в следующем.
Разработаны расчетные соотношения для определния
коэффициента теплоотдачи при кипении на оребренной поверхности с величиной зазора между ребрами не превышающей капиллярной постоянной кипящей жидкости
Получены опытные данные по интенсивной и теплоотдачи при кипении на оребренных поверхностях различной геометрии
Выполнен сравнительный анализ результатов эксперимента с теоретическими данными выявивший их удовлетворительное согласование и показавший применимость разработанных расчетных соотношений при конструировании рекуператоров с оребрением в зоне кипения теплоносителя.
Показано что оребрение поверхности кипения позволяет расширить диапазон применения капиллярных щелевых каналов в сторону увеличения тепловых нагрузок. Практическая значимость и реализация результатов работы Результаты работы позволяют обоснованно выбрать геометрические параметры оребренной поверхности теплообмена рекуперативного аппарата в зоне кипения теплоносителя. Полученные расчетные уравнения позволяют определить значения коэффициента теплоотдачи при кипении на оребренной поверхности при различных значениях высоты и толщины ребер, величины щелевых зазоров между ними, а так же от теплофизических свойств кипящей жидкости при различных значениях плотности теплового потока подводимого к греющей стенке.
Результаты работы будут использованы и учебном процессе по курсу «тепло массообменные процессы и установки». Экспериментальную установку предполагается использовать при проведении научно исследовательских работ студентов.
Достоверность научных положений. выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов исследования, тщательным анализом возможных погрешностей измерений, сопоставлением результатов экспериментов с опытными данными других авторов и согласованием полученных экспериментальных данных с результатами теоретического исследования.
Апробация работы: Основные результаты и положения работы докладывались на:
Всероссийской научно - технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» Текстиль 2003;
Всероссийской конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности Текстиль 2004» Москва 2004. Публикации: по теме диссертации опубликованы 6 работ в научных изданиях.
Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы из 75 наименований. Основное содержание работы изложено на 119 страницах содержит 39 рисунков и 6 таблиц.
Анализ методов интенсификации теплообмена при кипении жидкости
Решение вопроса интенсификации теплообмена является одной из основных задач развития современной энергетики. Достаточно сказать, что современная текстильная промышленность, атомная и общая энергетика, тяжелое машиностроение, в том числе и транспортное машиностроение (космическое, авиационное, автомобилестроение, судостроение), медицина, добывающая промышленность, пищевая промышленность - это далеко не весь список отраслей промышленности, где вопрос интенсификации теплообмена играет огромное значение.
Существует несколько подходов к решению задачи интенсификации процессов теплообмена. В настоящей работе будет рассмотрен метод интенсификации теплообмена за счет кипения жидкости в межреберном пространстве при условии, что расстояние между ребрами не превышает капиллярной постоянной кипящей жидкости. В этом случае можно считать, что жидкость кипит в тупиковых капиллярных щелевых каналах.
Развитые поверхности теплообмена широко применяются в различных областях техники. Для интенсификации теплообмена затрачиваются очень большие объемы цветных металлов (главным образом, алюминия, меди, латуни). Поэтому научные исследования теплопередачи таких поверхностей, на основе которых могут быть представлены рекомендации, позволяющие наиболее экономно расходовать материалы для развитых поверхностей теплообмена при сохранении ресурса и надежности работы оснащенного ими оборудования, чрезвычайно важны, особенно в экономических условиях сегодняшней Российской федерации,
В зависимости от геометрии поверхности теплообмена, принято различать кипение «в большом объеме» и «в стесненных условиях». Кипение «в большом объеме» характеризуется тем, что пузыри пара, образующиеся на греющей стенке, могут свободно удаляться в объем омывающей стенку жидкости. Кипение «в стесненных условиях», характерно тем, что образующиеся на греющей стенке паровые пузыри сразу же попадают в систему капиллярных каналов и вынуждены через нее двигаться.
Прежде чем приступить к подробному рассмотрению особенностей процесса кипения жидкости в капиллярном межреберном пространстве необходимо проанализировать факторы, влияющие на интенсивность теплообмена при пузырьковом кипении. Это даст нам возможность провести параллели между особенностями кипения в капиллярном межреберном пространстве и кипением в «большом объеме». Данный поиск общих для обоих вариантов организации процесса кипения особенностей, а так же выявление их отличий сделает наши исследования более плодотворными.
Влияние давления так же достаточно хорошо исследовано. Опытные данные, полученные различных авторов, свидетельствуют о том, что величина коэффициента теплоотдачи при развитом пузырьковом кипении с ростом давления увеличивается.
По оси абсцисс отложено отношение давления р, к критическому (в термодинамическом смысле) для данной жидкости давлению ркр. Влияние давления на теплоотдачу при кипении жидкости. промежуточном фиксированном относительном давлении р /р р. Автором была принята величина р Ю.03ріф. Из рисунка 1.1 видим, что при р 0.1ptp Коэффициент теплоотдачи пропорционален давлению в степени 0-15 -г- 0.25. При более высоких значениях давления его влияние резко возрастает.
Так же, следует отметить, что снижение давления, как и повышение чистоты обработки поверхности, на которой происходит процесс кипения, приводит к уменьшению числа действующих центров парообразования. В результате жидкость начинает закипать при более высоких значениях плотности теплового потока. Влияние формы и ориентации поверхности теплообмена. Опыты различных авторов показывают, что в случае если поверхность теплообмена не имеет капиллярных каналов,, либо оребрения, расстояния, между ребрами которых меньше капиллярной постоянной кипящей жидкости, то ни форма, ни ориентация такой поверхности не оказывает существенного влияния на теплообмен при развитом пузырьковом кипении. Исключение из данного правила составляют поверхности, форма и ориентация которых затрудняет эвакуацию пара от поверхности теплообмена, например горизонтальная стенка, омывающаяся кипящей жидкостью снизу.
Влияние уровня жидкости. Высота уровня жидкости практически не влияет на величину коэффициента теплоотдачи при развитом пузырьковом кипении. Отличия наблюдаются лишь в случае, когда толщина слоя жидкости над поверхностью кипения становится соизмеримой с диаметром парового пузыря, при котором происходит его отрыв от греющей стенки. Дальнейшее уменьшение толщины слоя жидкости иад поверхностью кипения приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи.
Исследование влияния уровня жидкости проводил Толубинский В.И. [2]. Исходя из тех данных, которые получил автор, следует, что при кипении воды под атмосферным давлением возрастание коэффициента теплоотдачи с уменьшением толщины слоя жидкости над поверхностью кипения наблюдалось только при плотности теплового потока, не превышающей 100 кВт/м2. При больших значениях плотности теплового потока рост коэффициента теплоотдачи не был заметен вплоть до толщин, соответствующих разрыву пленки термокапиллярными силами. Эти выводы следуют из данных;представленных на рисунке 1.2.
Теоретическая модель кипения жидкости на оребренной поверхности теплообмена
На основании проведенного анализа исследований, выполненных ранее, можно увидеть, что многие авторы, в той или иной степени, изучали кипение жидкости в капиллярных щелевых каналах. Обобщая результаты этих работ можно отметить, что кипение жидкости в капиллярно-щелевых каналах имеет ряд преимуществ перед кипением жидкости в «большом объеме». Основным преимуществом является то, что жидкость закипает при значительно меньших тепловых нагрузках. Данное явление обусловлено тем, что кипение жидкости происходит в стесненных условиях, где паровой пузырь принимает не сферическую форму (как при пузырьковом кипении в «большом объеме»), а расплющивается в канале.
Как уже говорилось в предыдущей главе, кипение жидкости применяется во многих отраслях промышленности, а, следовательно, снижение тепловых нагрузок в процессе кипения жидкости дает возможность снизить энергетические затраты. Не оспоримым фактом является и то, что многие варианты интенсификации процесса теплообмена при кипении жидкости за счет капиллярных щелевых каналов имеют существенные недостатки, В частности, одним из таких недостатков, является то, что кризис теплообмена при кипении в капиллярно-щелевых каналах наступает при более низких тепловых нагрузках, чем при кипении в «большом объеме». Кризис теплообмена обусловлен высыханием пленки жидкости, разделяющей паровой пузырь и греющую стенку. Подтверждение данному утверждению можно увидеть в работе [34], где приведено сопоставление результатов исследования кипения в тупиковых щелевых каналах с кипением жидкости в «большом объеме» рисунок 2.1. На данном рисунке представлена зависимость коэффициента теплоотдачи от теплового потока, передаваемого через поверхность, для кипения жидкости в «большом объеме», а так же при кипении в капиллярных щелевых каналах с различными значениями ширины канала b и различным углом наклона поверхности.
Еще одним недостатком организации процесса кипения в капиллярных щелевых каналах является то, что техническое исполнение ряда конструкций является достаточно сложным, в конструктивном отношении.
Исходя из предпосылок, перечисленных ранее (влияние формы и конструкции зоны кипения) на процесс теплообмена, в данной работе рассматривается вариант интенсификации теплообмена путем применения в зоне кипения оребренной поверхности. При этом жидкость будет кипеть в межреберном пространстве. Если расстояние между ребрами не будет превышать капиллярной постоянной кипящей жидкости, то подобная геометрия поверхности теплообмена должна позволить получить преимущества, характерные для кипения жидкости в капиллярных каналах традиционной конструкции. В этом случае мы сможем избежать ряда конструктивных и других сложностей, характерных для кипения в капиллярных щелевых каналах традиционной конструкции. При сравнительно небольшой высоте ребер паровые пузыри могут удаляться в «большой объем» жидкости из капиллярных щелевых каналов за счет сил поверхностного натяжения, так как высота ребер зоны кипения сравнима с отрывньгм диаметром парового пузыря, что может позволить отдалить наступление кризиса теплообмена при кипении жидкости в межреберном пространстве.
Модель образования и всплытия парового пузыря при кипении жидкости в межреберном пространстве наглядно приведена на рисунке 2.2, где представлен канал в двух проекциях.
Описание процесса теплообмена при кипении жидкости в капиллярном межреберном пространстве рассматривалось в предыдущей главе. Одним из существенных различий роста и эвакуации парового пузыря в процессе кипения жидкости в капиллярном межреберном пространстве, по сравнению с кипением жидкости в капиллярных плоскопараллельных вертикальных тупиковых щелевых каналах, является то, что удаление пара из межреберного пространства должно происходить не только за счет всплывания паровых пузырей, но, главным образом, за счет действия силы поверхностного натяжения, стремящейся уменьшить площадь поверхности парового пузыря, при выходе вершины сплющенного в канале парового сфероида в «большой объем».
Таким образом, для случая, когда высота канала или высота оребрения не превышает отрывного диаметра парового пузыря, эвакуация пара из капиллярного канала происходит за счет сил поверхностного натяжения. Это важно для расчета, так как в данном случае в капиллярном канале будет отсутствовать пленка жидкости, разделяющая паровые пузыри как показано на рисунке 1.6.
На основании выше перечисленных предпосылок, а так же пользуясь имеющимися опытными данными, предлагается приближенная модель процесса кипения жидкости на оребренной поверхности, геометрия которой представлена на рисунке 2.3.
Выделим на основании зоны _кипенияд_ как показано на рисунке 2.3, участок шириной Ь+5 и длиной 1 к которому подводится тепловой поток Q„. Здесь b - ширина канала, образованного ребрами, а 5 — толщина ребра. Сделаем допущение, что теплота, подводимая к основанию рабочего участка, полностью передается боковым поверхностям ребер и расходуется на процесс парообразования. Это допущение возможно в нашем случае потому, что площадь поверхности ребра Fp много больше площади поверхности дна канала, в пространстве между двумя соседними ребрами, а так же площади торцов ребер.
Уравнение (2.13) позволяет нам получить значение локального коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости в вертикальном тупиковом плоскопараллельном щелевом канале, но для того чтобы мы смогли воспользоваться данной формулой, нам нужно получить выражение для нахождения среднего по высоте ребра коэффициента теплоотдачи хр.
Для нахождения осредненного по высоте коэффициента теплоотдачи существует несколько подходов.
Один из методов для осреднения коэффициента теплоотдачи заключается в интегрировании выражения для нахождения локального коэффициента теплоотдачи. Данный метод нашел свое применение в работе [15] для описания процесса кипения на развитых поверхностях теплообмена.
Как показано в работе [34] при решение практических задач конструирования и расчета теплообменных аппаратов возникает необходимость определения средних по поверхности теплообмена коэффициентов теплоотдачи. В нашем случае, это необходимо для определения среднего по высоте ребра коэффициента теплоотдачи. Знание величины среднего коэффициента теплоотдачи позволяет избежать трудоемких методов численного интегрирования величины локального коэффициента теплоотдачи и позволяет непосредственно рассчитать передаваемый тепловой поток.
Методика исследования кипения жидкости в щелевых каналах,образованных ребрами
После проведения тарировочных опытов была проведена серия опытов по исследованию процесса кипения жидкости в щелевых каналах, образованных ребрами. Перед проведением серии опытов, для улучшения точности результата, все части рабочего участка экспериментальной установки тщательно промывались и обезжиривались. В качестве кипящей жидкости использовалась дистиллированная вода, опыты проводились при атмосферном давлении. Все серии опытов проводились при постоянных величинах щелевых зазоров соответственно равных 1,5 и 2 мм. От серии к серии опытов изменялась плотность теплового потока. Для проведения серии опытов рабочий сосуд был расположен горизонтально, что позволило провести опыт на вертикальных тупиковых каналах. При этом использовалась высота ребра, равная. 16 мм, плотность теплового потока менялась за счет изменения мощности, подаваемой на основной нагреватель, проверялись показания цифрового вольтметра, подсоединенного к термопарам. Через смотровое окно экспериментальной установки производилась фотосъемка процесса кипения жидкости на цифровой фотоаппарат.
Первая серия опытов проводилась на оребренной поверхности с шириной канала 1.5 мм, а вторая серия опытов проводилась на оребренной поверхности с шириной канала 2 мм. Методика проведения опыта заключалась в следующем. Снимались показания мощности N, подводимой к основному нагревателю. Далее по графику 3.10 определялся тепловой поток Q, подводимый к рабочему участку экспериментальной установки.
По показаниям цифрового вольтметра определялось значение э.д.с. термопар, вмонтированных в рабочий участок. Значение э.д.с. характеризовало разность температур между горячим и холодным спаями термопар. По значению э.д.с. определялась разность температур между спаями термопары. Так как горячий спаи термопар был вмонтирован в рабочий участок экспериментальной установки на определенной глубине, то соответственно рассчитывалась температура основания ребра. Для этого использовалось выражение (3.1).
После произведения замеров показаний измерительных приборов изменялась подводимая мощность к основному нагревателю. Для подтверждения показаний, полученных в первой и второй серии опытов проводилось охлаждение экспериментальной установки до комнатной температуры, а затем первая и вторая серии опытов проводились повторно.
Для того чтобы произвести оценку степени достоверности результатов измерений и обработки экспериментальных данных исследования кипения в щелевых каналах образованных ребрами, был проведен анализ погрешностей измерения.
Одной из задач настоящей работы было получение расчетных соотношений для нахождения приведенного коэффициента теплоотдачи и сопоставление их с опытными данными, полученными вследствие проведения серии экспериментов. При проведении опытов использовалась экспериментальная установка, описание которой приводилось в предыдущей главе. Рабочий участок располагался под слоем жидкости таким образом, что ребра образовывали вертикальные тупиковые каналы.
В процессе экспериментальной работы изучались зависимости приведенного коэффициента теплоотдачи при кипении жидкости в капиллярных каналах,образованных ребрами от плотности теплового потока, подводимого от основного нагревателя, при фиксированных значениях ширины щелевого зазора между ребрами.
На основании замеренных в процессе экспериментального исследования значений э.д.с, а так же на основании обработки показаний измерительных приборов были определены значения приведенного коэффициента теплоотдачи. Полученные экспериментальные данные первого эксперимента наоребренной поверхности с шириной канала 1.5 мм и высотой ребра 16 мм, толщиной ребра 2 мм представлены в таблице 4.1. Экспериментальные данные второй серии опытов представлены в таблице 4.2. Вторая серия опытов проводилась на оребренной поверхности с шириной канала 2 мм, высотой ребра 16 мм, толщиной ребра 2 мм. Третья серия экспериментов была проведена для подтверждения данных полученных в первой серии опытов. Данные, полученные в третьей серии опытов, представлены в таблице 4.3. Четвертая серия опытов проводилась для подтверждения данных. полученных при проведении второй серии опытов.
Как видно из рисунка 4.1, опытные данные удовлетворительно согласуются с расчетными кривыми, что является подтверждением правильности примененных расчетных соотношений. Максимальный разброс опытных данных по отношению к расчетной кривой не превышал погрешность 15,6%. При этом как видно из графиков приведенный коэффициент теплоотдачи выше в капиллярном канале шириной 1.5 мм. Следовательно, полученные в данной работе расчетные соотношения удовлетворительно описывают процесс кипения жидкости [га вертикальных тупиковых каналах, образованных ребрами, высота которых не превышает отрывного диаметра парового пузыря.
Важным понятием при применении оребренпых поверхностей является эффективность оребрения. На рисунках 4.2 и 4.3 приведено сопоставление опытных данных по эффективности с расчетными данными. На рисунке 4.2 приводится сопоставление опытных данных для каналов, образованных ребрами с шириной канала 1.5 мм, а на рисунке 4.3 для оребренпых поверхностей с шириной канала 2 мм. Расчетные кривые на данных графиках обозначены сплошной линией, а данные, полученные в результате обработки результатов измерений, обозначены отдельными точками. Как видно из графиков 4.2 и 4.3 экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными данными.
Сопоставление результатов экспериментального исследования кипения жидкости в тупиковых щелевых каналах с теоретическими данными
Для того чтобы понять, насколько справедливы теоретические соотношения для расчета приведенного коэффициента теплоотдачи, полученные в данной работе, следует сопоставить Как видно из рисунка 4.1, опытные данные удовлетворительно согласуются с расчетными кривыми, что является подтверждением правильности примененных расчетных соотношений. Максимальный разброс опытных данных по отношению к расчетной кривой не превышал погрешность 15,6%. При этом как видно из графиков приведенный коэффициент теплоотдачи выше в капиллярном канале шириной 1.5 мм. Следовательно, полученные в данной работе расчетные соотношения удовлетворительно описывают процесс кипения жидкости [га вертикальных тупиковых каналах, образованных ребрами, высота которых не превышает отрывного диаметра парового пузыря.
Важным понятием при применении оребренпых поверхностей является эффективность оребрения. На рисунках 4.2 и 4.3 приведено сопоставление опытных данных по эффективности с расчетными данными. На рисунке 4.2 приводится сопоставление опытных данных для каналов, образованных ребрами с шириной канала 1.5 мм, а на рисунке 4.3 для оребренпых поверхностей с шириной канала 2 мм. Расчетные кривые на данных графиках обозначены сплошной линией, а данные, полученные в результате обработки результатов измерений, обозначены отдельными точками. Как видно из графиков 4.2 и 4.3 экспериментальные данные удовлетворительно согласуются с расчетными данными.
Изучение процесса кипения жидкости в стесненных условиях проводилось достаточно большим количеством авторов. Описания исследований некоторых из них можно встретить в первом разделе данной работы. Каждый исследователь проводил эксперименты лишь в некоторой области режимно - конструктивных параметров. Основываясь на данных одного автора, трудно получить полную картину кипения жидкости в стесненных условиях. Обобщив и сопоставив данные многих работ, можно получить достаточно точные сведения о теплоотдаче при кипении при различных геометрических, режимных условиях и теплофизнческих параметрах кипящей жидкости. На рисунке 4.5 представлены опытные данные настоящей работы, которые соответствуют кипению на вертикальных тупиковых каналах7 образованных ребрами, причем линия 3 соответствует данным, полученным при исследовании кипения на ребрах с шириной канала 1.5 мм, а линия 4 соответствует кипению в канале шириной 2 мм. Пунктирной линией обозначены экспериментальные данные, полученные различными авторами при исследовании кипения жидкости в «большом объеме». Так же на рисунке 4.5 представлены опытные данные по кипению в наклонных вертикальных и капиллярных тупиковых каналах (соответственно линии 1 и 2).
Проводя сопоставление экспериментальных данных настоящей работы с опытными данными других авторов представленных на рисунке 4.5j можно сделать следующие выводы. Из рисунка 4.5 видно, что применение в зоне кипения оребренной поверхности,выполненной в виде капиллярных каналов позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи в 3 - 6 раз по сравнению с кипением в «большом объеме». Так же из представленных данных видно, что часть опытных результатов настоящей работы лежит в закритической для обычных капиллярных каналов области, при этом при проведении серий экспериментов кризиса теплообмена не возникало. Это можно объяснить следствием того, что высота ребер при проведении эксперимента не превышала отрывного диаметра парового пузыря, что отдаляло наступление кризиса теплообмена по сравнению с высокими вертикальными щелевыми каналами. Так же это связано с тем, что тепловой поток подводился к основанию ребра и, следовательно, средняя по высоте ребра плотность теплового потока была ниже, чем при обогреве стенок канала.
Рекуперативные теплообменные аппараты нашли широкое применение в различных областях промышленности, в том числе широкое распространение они нашли и в текстильной промышленности. Примером такого применения рекуператоров в текстильной промышленности могут служить машины для влажностно — тепловой обработки текстильных материалов. В данных теплообменных аппаратах, как правило, греющим теплоносителем является водяной пар, а нагреваемым - кипящая вода.
В данном разделе предлагается ряд вариантов исполнения аппаратов с применением в зоне кипения оребренной поверхности. Одним из таких вариантов является пример конструирования парогенератора машины для предварительного увлажнения ткани. Конструкция аппарата для предварительного увлажнения ткани со встроенным рекуперативным теплообменником представлена на рисунке 4.6.
Далее рассмотрим принцип работы данного рекуперативного теплообме иного аппарата. Через патрубок 7 греющий пар поступает в корпус рекуператора II, в котором распределяется по теплопередающим поверхностям каналов с оребрением 1, где он конденсируется. Конденсат, который образуется в каналах, стекая по стенкам теплообменника, вниз удаляется через отводящие патрубки 10. Внутри каналов с оребрением 1 происходит процесс кипения нагреваемой воды. Вода, заполняющая камеру парогенератора, в которой установлена поверхность теплообмена, поступает в полости каналов с оребрением 2, где и происходит ее кипение. На рисунке 4.7 представлена конструкция теплообменного аппарата, рассмотренного в работе [34], выполненная на основе использования оребрениой поверхности теплообмена. Данный теплообменник предназначен для выращивания микроорганизмов. Аппарат содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1, аэратор в виде закрепленного на приводном валу по колеса мешалки 2 с всасывающим патрубком 3, сообщающийся через воздушный коллектор 4 с полостью днища емкости I. Кольцевая камера 6 имеет протоки 7 для циркуляции культуральнои жидкости. Аппарат имеет коаксиально установленный в емкости теплообменник термосифонного типа с коллектором - конденсатором 8, размещенном в охлаждаемом кожухе 9. Зона теплоотвода выполнена в виде двух цилиндрических обечаек 10, П на которые нанесены кольцевые ребра 12, с торцов стоят заглушивающие пластины 13, 14. В верхней части пластины 13 выполнены отверстия 15 для трубок 16, сообщающих полость зоны кипения с полостью коллектора - конденсатора 8,
В процессе работы аппарата [34] происходит интенсивное тепловыделение от культуральнои жидкости, сопровождающееся ее постоянным перемешиванием. Отвод теплоты осуществляется через поверхность оребренных цилиндрических обечаек 10, II к кипящему в образованных ребрами каналах 12 промежуточному теплоносителю. Отвод теплоты от образовавшегося пара происходит в размещенном вне емкости коллекторе - конденсаторе 8. Образовавшийся конденсат под действием силы тяжести поступает обратно в каналы 12. Реализация процессов кипения и конденсации в замкнутом контуре термосифона и циркуляция культуральнои жидкости вдоль его стенок повышает точность термостабилизации процесса выращивания микроорганизмов, что положительно сказывается на производительности процесса и качестве продукции.
В реконструированном аппарате применено оребрение поверхности теплообмена (вид С). Основные геометрические размеры которой указаны на рисунке 4.7. Создание такого теплообменного аппарата с использованием оребренной поверхности теплообмена позволит повысить интенсивность теплообмена и расширить диапазон передаваемых тепловых нагрузок в сторону их увеличения.
