Содержание к диссертации
Введение
1 Характеристики трехфазного псевдоожиженного слоя
1.1 Особенности трехфазного псевдоожиженного слоя 10
1.2 Гидродинамические закономерности трехфазных систем 25
1.3 Процессы тепло- и массообмена в трехфазном псевдоожиженном 35 слое
1.4 Анализ существующих схем и конструкций аппаратов с 46 трехфазным псевдоожиженным слоем
1.5 Выводы и задачи исследования 59
2 Формирование, гидродинамика и тепломассообмен в центробежном трехфазном псевдоожиженном слое
2.1 Особенности процесса формирования и движения центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя
2.2 Температурные поля охлаждающего агента и охлаждаемой жидкости
2.3 Моделирование процессов гидродинамики и тепломассообмена в центробежном трехфазном псевдоожиженном слое
2.4 Выводы 84
3 Экспериментальное исследование гидродинамики и тепломассообмена в центробежном трехфазном псевдоожиженном слое
3.1 Методика исследования и описание экспериментального стенда 85
3.2 Экспериментальное исследование гидродинамики центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя
3.3 Экспериментальное исследование тепломассообмена центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя
3.4 Экспериментальное сравнение охладителя с центробежным трехфазным псевдоожиженным слоем и вентиляторной градирни с пластинчатой насадкой
3.5 Выводы 111
4 Разработка методики расчета и оптимизация параметров охладителя с центробежным трехфазным псевдоожиженным слоем
4.1 Методика расчета геометрических и режимных параметров охладителя
4.2 Определение оптимальных параметров охладителя 117
4.3 Сравнение эффективности аппаратов для охлаждения жидкости 122
4.4 Выводы 126
Основные результаты и выводы 127
Библиографический список 128
Приложение 136
- Гидродинамические закономерности трехфазных систем
- Температурные поля охлаждающего агента и охлаждаемой жидкости
- Экспериментальное исследование гидродинамики центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя
- Определение оптимальных параметров охладителя
Введение к работе
Актуальность темы. Существенным резервом экономии в топливно-
энергетическом комплексе является использование вторичных энергоресурсов
(В ЭР), которые в виде теплоты технологического продукта, отходящих газов,
пара или горячей воды имеются в большинстве производственных процессов.
Однако рациональному использованию этой теплоты, как правило,
препятствует низкая эффективность существующей в настоящее время
теплообменной аппаратуры. Это связано, главным образом, с малыми
коэффициентами теплоотдачи от газов к стенке, поэтому при незначительном
температурном перепаде между теплоносителями приходится применять
теплообменники с огромными поверхностями нагрева. Одним из наиболее
перспективных методов интенсификации теплообмена между газообразными
средами является использование в качестве промежуточного теплоносителя
тонкого псевдоожиженного слоя твердого зернистого материала. Основными
достоинствами данного метода являются: интенсивное перемешивание твердой
фазы, высокие значения коэффициентов межфазного теплообмена, развитая
удельная поверхность контакта фаз, подвижность псевдоожиженного слоя и
возможность непрерывной циркуляции твердой фазы, небольшое
гидравлическое сопротивление псевдоожиженного слоя, широкий диапазон
свойств твердой фазы, газов, паров и капельных жидкостей, сравнительно
простое устройство аппаратов и доступность их автоматизации. Особый
интерес представляют аппараты с центробежным трехфазным
псевдоожиженным слоем. При их использовании интенсифисируются процессы
тепло- и массообмена, атак же расширяется диапазон использования аппаратов
с таким слоем. Однако проведенный анализ показал, что в настоящее время
практически отсутствуют сведения о скорости движения, гидравлическом
сопротивлении и теплообмене в перемещающемся трехфазном
псевдоожиженном слое, а так же о механизме его формирования, которые
послужили бы научной базой для разработки методики инженерного расчета данного типа теплообменников и их использовании в промышленном масштабе.
Данная диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления «Физико-технические проблемы энергетики и экологии», тема ГБ.01.12 per. № 01200117677.
Цель и задачи исследования. Получение аналитических зависимостей и создание методики расчета на базе теоретических и экспериментальных исследований процессов гидродинамики и тепломассообмена в центробежном трехфазном псевдоожиженном слое для проектирования и оптимизации энергетических установок с таким слоем.
Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи: разработка и анализ математической модели, описывающей процесс формирования и движения центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя; моделирование процессов гидродинамики и тепломассообмена в центробежном трехфазном псевдоожиженном слое; расчет температурных полей в жидкой и газообразной фазах; экспериментальное исследование процессов гидродинамики и тепломассообмена центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя, а также практическое сравнение аппарата с центробежным трехфазным псевдоожиженным слоем и вентиляторной градирни с пластинчатой насадкой; оптимизация основных параметров исследуемого процесса и разработка методики инженерного расчета аппаратов с таким слоем.
Научная новизна. Определены особенности процесса формирования и движения центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя. Предложено уравнение для определения средней скорости газа на входе в слой. Изучены температурные поля охлаждающего агента и охлаждающей жидкости. Проведена экспериментальная проверка разработанных математических моделей и аналитических зависимостей. Получены эмпирические критериальные уравнения для расчета гидравлического сопротивления и
межфазного коэффициента теплоотдачи. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета и рекомендации для оптимизации основных параметров процесса для аппаратов с таким слоем.
Практическая ценность работы. Полученные математические модели, аналитические и эмпирические зависимости представляют собой необходимую теоретическую базу для создания методики инженерного расчета и проектирования аппаратов с центробежным трехфазным псевдоожиженным слоем.
Результаты диссертационного исследования внедрены в практику ООО СК "Союз" г. Воронеж, а так же используются в учебном процессе в дисциплине "Источники и системы теплоснабжения предприятий" на кафедре "Теоретическая и промышленная теплоэнергетика" Воронежского государственного технического университета.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на: II всероссийской научно-технической конференции "Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении" (Воронеж, ВГТУ, 2001); научно-технической конференции "Современные аэрокосмические и информационные технологии" (Воронеж, ВГТУ, 2003); VIII международной открытой научной конференции "Современные проблемы информатизации в технике и технологиях" (Воронеж, ВГТУ, 2003); Международной конференции "Системные проблемы качества и математического моделирования информационных и электронных технологий" (Москва, 2003); научно-технической конференции "Современные технологии в аэрокосмической отрасли и теплоэнергетике" (Воронеж, ВГТУ, 2003); IV Российской научно-технической конференции "Авиакосмические технологии АКТ-2003" (Воронеж, 2003); репюнальной научно-технической конференции "Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники" (Воронеж, ВГТУ, 2004).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ общим объемом более 5 п.л. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежат: [57] - экспериментальное исследование процесса гидродинамики; [58, 60,61] - критический обзор литературы по использованию аппаратов с трехфазным центробежным псевдоожиженным слоем; [59] -разработка математической модели формирования и движения трехфазного центробежного псевдоожиженного слоя; [62, 71] - усовершенствование экспериментальной установки; [65] - проведение сравнения градирен разного типа по теплогидравлическому показателю; [66] - определение области оптимальных значений скорости газа, диаметра частиц, угла входа газа в слой; [67] - выбор методики определения межфазного коэффициента теплообмена; [68, 70] - экспериментальное исследование процесса тепломассообмена, получение эмпирических уравнений; [69] - анализ температурных полей охлаждающего агента и охлаждаемой жидкости.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав с основными результатами и выводами, изложенными на 138 страницах машинописного текста, библиографического списка из 71 наименования, приложений, содержит 36 рисунков и 1 таблицу.
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
z - координата, м;
і - длина, м;
Н - высота, м;
F - сила, Н;
М - масса, кг;
g - ускорение свободного падения, м /с;
I - количество движения, кг-м/с;
d3 - эквивалентный диаметр частиц, м;
D - диаметр, м;
f- площадь, м2;
R - радиус, м;
т - время, с;
V - объем, м3;
G - расход, м3/с;
В - плотность орошения, м /(м -с);
и - скорость, м/с;
о>г - скорость твердой фазы, м/с;
3 - скорость газа, отнесенная к сечению пустого аппарата, м/с;
Vq - средняя скорость газов на входе в решетку, м/с;
W - водяное число, Вт/К;
Р - текущий угол, рад;
Ро, Ри - угол входа потока в слой и выхода из него, рад;
ер - текущий угол, рад;
є - порозность псевдоожиженного слоя;
г - теплота парообразования, кДж/(кг-К);
р - плотность, кг/м3;
v - кинематический коэффициент вязкости, м/с;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К);
с - теплоемкость, кДж/(кг-К);
ц - коэффициент полезного действия, %;
J - энтальпия, кДж/кг;
Т - температура ожижающего газа, К;
9 - температура жидкости, К;
Р - давление, Па;
АР - перепад давления, Па;
а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м -К),
Зуд - удельные приведенные затраты, руб./ ГДж;
Критерии:
Индексы:
г - ожижающий газ; ж -жидкость; т - твердая фаза; t - тангенциальный; z - аксиальный; н - начальный; с - слоя, м - монолитный, ч - частиц, г - радиальный, 0 - насыпной.
Гидродинамические закономерности трехфазных систем
Для объяснения поведения псевдоожиженного орошаемого слоя насадки предложено /13/ рассматривать процесс в слое как барботаж высокой интенсивности за счет турбулизации и дробления жидкости насадочными телами. В другом подходе /14/ развитый трехфазный псевдоожиженный слой рассматривается как двухфазный, в котором сплошная газовая среда обтекает взвешенные элементы насадки с жидкостной оболочкой. На основе допущения одинаковости среднестатистического изменения гидродинамической обстановки в элементарной ячейке фазового контакта (единичный элемент насадки, капли, струи жидкости) определена поверхность раздела фаз, образованная движущейся по элементу насадки жидкостью, что позволило описать процессы в псевдоожиженном слое.
Однако результаты рассмотрения механизмов поведения трехфазного слоя в основном имеют качественный характер. Развитие теории трехфазных взвешенных систем требует накопления опытных данных в широком интервале параметров, влияющих на процесс, поэтому полученные разными исследователями гидродинамические закономерности трехфазного псевдоожиженного слоя имеют эмпирический характер. Несмотря на это, результаты исследований последних лет позволяют получать в полном объеме данные для проектирования, оптамизации и управления аппаратов с псевдоожиженной насадкой/13,14/.
Аппараты с трехфазным псевдоожиженным слоем позволяют осуществить высокоинтенсивные процессы в широком диапазоне нагрузок по газу и жидкости с обеспечением устойчивой работы при приемлемом гидравлическом сопротивлении, что в ряде случаев имеет весьма важное значение.
К основным параметрам работы аппаратов с трехфазным слоем относятся: скорость газа, отнесенная к сечению пустого аппарата «9; плотность орошения жидкости В, определяемая как объем жидкости, проходящий через единицу площади поперечного сечения за единицу времени; статистическая высота слоя насадки Н. Диапазоны изменения параметров работы аппаратов с псевдоожиженной насадкой намного шире, чем любых других аппаратов. Так, они могут работать /15/ при скоростях газа 1 - 7 м/с (и даже до 9 м/с) и плотностях орошения до 0,067 м /(м с).
Для реальных аппаратов рабочие интервалы изменения параметров должны быть уже, так как вблизи скоростей, ограни ченных кривой 1, возможно образование застойных зон, а при скоростях, близких к кривой 2, возможен значительный брызгоунос и насадка может прижиматься к верхней решетке. Работа при отношении скоростей жидкости и газа В/«9 меньше значений, лежащих на линии 4-5, приведет к неравномерному распределению газа по сечению; если же это отношение больше значений, определяемых линией 3-6, неравномерным будет распределение жидкости, что не обеспечит смачивания всей насадки. Области работы аппаратов с трехфазным псевдоожиженным слоем с противоточной подачей газовой и жидкой фаз - зависимость В = f («9)
I - неподвижная насадка; II - рабочая область аппаратов; III - вынос насадки; 1 - зависимость скорости начала псевдоожижения от плотности орошения; 2 -зависимость скорости уноса насадки от плотности орошения; 3-4 - граница развитого псевдоожижения насадки; 5-6 - верхний предел рабочего режима работы аппарата без значительного брызгоуноса и выноса элементов насадки; 3-6 и 4-5 - линии постоянного отношения расходов жидкости и газа, обеспечивающего равномерное распределение газа по сечению аппарата (4-5) и смачиваемость псевдоожиженной насадки (3-6) Насадка, используемая для создания псевдоожиженного слоя должна: - обеспечивать хороший контакт между газом и жидкостью; - быть легкой, чтобы иметь низкое сопротивление; - псевдоожижаться в широком интервале скоростей газа и жидкости; - обладать устойчивостью против коррозии в соответствующих средах. Обычно применяют насадочные тела, имеющие линейные размер (диаметр) 20 - 40 мм и выше /14/ и сравнительно малую плотность 200 - 800 кг/м . Последние два обстоятельства способствуют увеличению интервала существования равномерного псевдоожиженного слоя при ожижении газовой средой /16/. В качестве материалов для изготовления насадок применяют полиэтилен, полипропилен, резину, реже металл. Чаще всего используются насадки сферической и цилиндрической (кольца) формы. Размеры промышленных насадок 20 - 55 мм, масса элемента насадки 3 - 10 г. Анализ зависимости гидравлического сопротивления от скорости газа (рисунок 1.6), а также визуальные наблюдения показывают существование нескольких гидродинамических режимов работы.
В аппаратах малого диаметра отмечено /17/ три таких режима: начальное, промежуточное и развитое (полное) псевдоожижение. В режиме начального псевдоожижения визуально наблюдается "фонтанирование" - псевдоожижение вдоль оси колонны. В режиме промежуточного псевдоожижения шары, расположенные вблизи стенок, начинают двигаться вниз, у решетки перемещаются в центральную часть аппарата и по центру поднимаются вверх. В режиме развитого (полного) псевдоожижения все шары находятся в псевдоожиженном состоянии, циркулируя внутри аппарата: при равномерно организованной подаче газа в аппарат насадка в центральной части движется вверх, а у стенок - вниз. Количество жидкости в аппарате сильно возрастает. Она присутствует в виде капель, тонких струек или газожидкостной структуры; близкой к барботажному слою.
Температурные поля охлаждающего агента и охлаждаемой жидкости
Циркуляция промежуточного теплоносителя по камерам теплообменного аппарата обеспечивается направленным движением потока газа и жидкости. Большое значение в регенеративных теплообменниках имеет распределение температур холодного и нагреваемого газов, горячей и охлаждаемой жидкости и характер изменения температуры частиц при их движении по контуру циркуляции, которые определяют размеры аппарата, количество твердого мелкозернистого материалы и эффективность работы аппарата. Каждая частица последовательно оказывается в газовой и жидкостной средах с различными температурами. Поэтому можно считать, что температуры газовой и жидкостной фазы изменяется по периодическому закону.
В данном случае для определения температурных полей ставятся следующие допущения:
- температурный градиент внутри частиц отсутствует (Bi 0,1) для увеличения термостойкости и повышения теплоаккумулирующей способности промежуточного теплоносителя; - температура частиц по высоте псевдоожиженного слоя не изменяется; - перемешивание слоя происходит только по радиусу; - пленка жидкости на частице не учитывается, т.е. диаметр частицы с пленкой жидкости считаем равным диаметру частицы .
Анализ уравнений (2.60) и (2.61) показывает, что на характер изменения температуры газа и жидкости при их движении в кольцевом канале влияют теплофизические свойства газообразных и промежуточного теплоносителей, скорость их движения, интенсивность межфазного теплообмена, высота слоя частиц и их геометрические размеры.
Располагаемый объем информации о структуре трехфазного центробежного псевдоожиженного слоя и механизме межфазного теплообмена в нем не позволяет получить аналитических зависимостей для определения ряда практически важных параметров: порозности псевдоожиженного слоя, гидравлического сопротивления, межфазного коэффициента теплоотдачи и др. поэтому для определения этих зависимостей необходимо выполнить экспериментальное исследование процесса.
С целью обобщения экспериментальных результатов на максимально возможную область явлений, пользуются обобщенными координатами, связь между которыми представляется в виде критериальных формул. Используя метод анализа размерностей /40/, получим в общем виде критериальную формулу для определения пщравлического сопротивления трехфазного центробежного псевдоожиженного слоя АР.
Параметрами, характерными для исследуемого процесса, являются: скорость ожижающего газаи, м/с, отнесенная к полному сечению камеры аппарата; плотность газа рг, кг/м3 и материала твердой фазырт, кг/м3; вязкость газау г, м2/с; эквивалентный диаметр твердых частиц d3, м и монолитная высота слоя Нм, м; плотность орошения В, м /(м -с), представляющая собой отношение объемного расхода жидкости V, м/с к площади сечения аппарата F, м .
1. В результате теоретического исследования процесса формирования центробежного слоя на основе аналогии его с капельной жидкостью получены уравнения свободной поверхности слоя и зависимость для определения угла наклона газораспределительной решетки к центру аппарата, обеспечивающего равномерное распределение материала на ней.
2. Исследован процесс движения псевдоожиженного слоя в кольцевом канале и предложены соотношения для определения средней скорости перемещения твердой фазы, угла выхода газового потока из слоя. Определены скорость газа, соответствующая началу движения частиц и внутренний радиус движения центробежного слоя. Основное влияние на величину этих параметров оказывает угол входа потока газов в слой, размеры, плотность и форма твердых частиц.
3. За счет влияния центробежных сил интенсивность межфазного теплообмена в кольцевом канале выше, чем в прямолинейном. С увеличением среднего радиуса кольцевого канала интенсификация теплообмена уменьшается.
4. Установлен характер изменения температур газов и жидкостей в центробежном слое, не превышающем высоту активной зоны межфазного теплообмена.
Экспериментальное исследование гидродинамики центробежного трехфазного псевдоожиженного слоя
Исследование параметров процесса гидродинамики осуществлялось на "холодной модели". Эксперименты проводились в следующей последовательности. После установки газораспределительной решетки в камере производилось измерение угла выхода газового потока из решетки и перепад давления в ней. Затем по всей площади решетки распределялось определенное количество мелкозернистого материала. Масса насадки в камере варьировалась от 0,5 до 1,5 кг. В опытах производились измерения насыпной и рабочей высоты слоя у внутренней и наружной стенок кольцевого канала по масштабным сеткам, нанесенным на их поверхности, и радиуса движения частиц с помощью штатива, установленного совместно с координатником, обеспечивающим его перемещение в радиальном направлении. Кроме того фиксировались расходы ожижающего газа и жидкости.
Измерение расхода жидкости на выходе из установки производилось путем хронометрированного заполнения градуированного сосуда. В общей сложности было исследовано свыше 150 режимов работы аппарата.
При подаче газа через горизонтальную решетку сначала приходят в движение частицы на секторном участке кольцевого канала, где слой имеет минимальную насыпную высоту и, следовательно, меньшее гидравлическое сопротивление. За счет перераспределения газового потока скорость его на этом участке становится достаточной для псевдоожижения частиц, которые перемещаются в сторону наклона радиальных профильных лопаток. Одновременно с этим на освобождающуюся площадь решетки ссыпаются частицы, находящиеся за участком прорыва газа, которые затем перемещаются в том же направлении. Процесс приобретает цикличный характер. Увеличивая расход ожижающего агента, при определенном его значении все частицы переходят в псевдоожиженное состояние. При дальнейшем увеличении расхода скорость движения твердой фазы увеличивается и за счет действия на частицы центробежной силы происходит их перераспределение к периферии канала. В результате этого высота слоя растет по мере увеличения его текущего радиуса. Как показали исследования, высота псевдоожиженного слоя зависит от скорости движения твердых частиц, величину которой определяют масса материала на решетке, скорость ожижающего газа, расход жидкости на форсунке, угол входа газового потока в слой и параметры частиц. При достижении определенной скорости газа за счет действия центробежных сил происходит оголение газораспределительной решетки около внутренней цилиндрической образующей камеры. Поток газа на этом участке проходит без контакта с твердой фазой.
В процессе экспериментов проводилось наблюдение за перемешиванием частиц, находящихся в слое, с помощью окрашенных частиц, меченных тонкой шелковой нитью. С увеличением средней высоты насыпного слоя перемешивание интенсифицируется в радиальном направлении. Причем заметно, что в прирешеточной зоне частицы перемещаются от внутреннего радиуса к наружному, а на свободной поверхности в обратном направлении. С уменьшением количества материала на решетке интенсивность перемешивания падает. При насыпной высоте слоя, не превышающей 5d , перемешивание дисперсного материала в радиальном направлении практически отсутствует.
При наблюдении за траекторией движения частиц вдоль контура циркуляции, а так же в процессе изменения скорости их перемещения установлено, что время, за которое частицы делают один оборот, не зависит от радиуса их движения, т.е. слой вращается с постоянной угловой скоростью. Экспериментальные исследования показали, что при движении псевдоожиженного слоя в кольцевом канале, частицы из-за действия центробежного эффекта оказывают давление на наружную цилиндрическую образующую камеры, в результате чего происходит торможение слоя. Частицы периферийного слоя тормозят расположенные в непосредственном контакте с ними частицы, которые в свою очередь оказывают такое же действие на близлежащие и так далее по всему текущему радиусу камеры.
Для использования центробежного слоя в качестве эффективного промежуточного теплоносителя необходимо обеспечить достаточно однообразную его структуру, исключить проскоки газов без контакта с твердой фазой и застойные зоны частиц. Для этого в технике псевдоожижения обычно увеличивают сопротивление газораспределительных устройств, потери давления в которых необратимы. В случае применения в качестве газораспределителя решеток с профильными направляющими лопатками можно варьировать перепад давления в них с помощью угла установки лопаток, с увеличением которого перепад давления растет. При этом изменение статического давления в решетках в основном связано с ускорением газового потока. Необратимые потери в таких решетках весьма незначительные. Кроме того эти газораспределители позволяют организовать вдув сплошного газового потока в слой в отличие от перфорированных и колпачковых решеток /23/, получивших наиболее широкое распространение в технике псевдоожижения.
В процессе проведения эксперимента установлено, что на величину перепада давления значительное влияние оказывает масса насадки из мелкодисперсного материала, физические и геометрические параметры материала, расход газа и жидкости, угол входа газового потока в слой. На рисунке 3.4 приведены экспериментальные значения гидравлического сопротивления от скорости ожижающего газа.
Аппроксимация опытных данных по гидравлическому сопротивлению производилась методом наименьших квадратов на ЭВМ. Общий вид зависимостей устанавливался на основе метода размерностей по формуле (2.70).
Определение оптимальных параметров охладителя
Оптимизация режимных и конструктивных параметров водоохладителей на основе технико-экономических расчетов позволяет значительно повысить эффективность их работы /49/. Наиболее полная оптимизация может быть проведена при рассмотрении всей теплотехнической системы, в которой применяется водоохладитель. Однако в практике часто встречаются тепловые схемы, в которых водоохладитель является единственным элементом использования горячей воды.
За критерий технико-экономической оптимизации обычно принимают удельные приведенные затраты /50/. Определение области оптимальных значений скорости газов, диаметра частиц, угла входа потока газов в слой и относительной высоты слоя в аппарате проведено с помощью ПЭВМ. Для этого программа расчета водоохладителя дополнена подпрограммой, позволяющей варьировать параметры в заданном диапазоне как независимые величины и рассчитывать приведенные затраты в каждом варианте. В программе предусмотрена возможность исследования влияния величин Ц[ и Цгг на удельные приведенные затраты.
На рисунке 4.1 приведена зависимость величины Зу от отношения рабочей скорости газов и, м/с к скорости уноса частиц из слоя ив, м/с. слоя. При повышении расхода газов величина Зу начинает резко возрастать. Это связано с увеличением аэродинамического сопротивления аппарата и, вследствие этого, с ростом эксплуатационных расходов.
В значительной степени удельные приведенные затраты зависят от диаметра твердых частиц, используемых в качестве промежуточного теплоносителя. С увеличением диаметра пропорционально растет величина Зу, так как при этом поверхность твердых частиц уменьшается значительно быстрее, чем растет интенсивность межфазного теплообмена.
Наибольшее влияние на величину критерия технико-экономической оптимизации оказывает угол входа газового потока в слой (рисунок 4.3), что обусловлено квадратичной зависимостью перепада давления в системе решетка-слой от этого параметра. Минимальными приведенными затратами характеризуется область, в которой величина ро изменяется от 0,55 до 0,80 рад.
На приведенных графиках не всегда явно выражен минимум. Это объясняется тем, что нижние пределы области оптимальных параметров устанавливались из условия их практической реализации по результатам эксперимента.
Из вышеизложенного следует, что с уменьшением относительной высоты слоя Нм / d3, относительной скорости газовых потоков v/i B и угла входа в слой ро, удельные приведенные затраты Зу уменьшаются. Водоохладнтель имеет следующую область оптимальных параметров: 0,35 \)/ив 0,65; 2 Нм / d, 6; 0,55 р0 0,8 рад.
В общем балансе отходящей горячей воды различных теплотехнических установок значительная доля приходится на средне- и низкопотенциальную составляющую с температурой жидкости от 300 до 330 К.
Выбор типа водоохладителя и обоснование его эффективности производится на основе технико-экономического сравнения конкретных аппаратов. Условием сопоставимости является их одинаковая холодопроизводительность при равенстве расходов газового и жидкостного теплоносителя и их начальных температур. В качестве сравниваемых вариантов с исследуемым аппаратом принята наиболее распространенная промышленности вентиляторная градирня. Оценку их сравнительной эффективности проводим по удельным приведенным затратам в области оптимальных параметров работы этих аппаратов.
