Введение к работе
Актуальность работы. Высокие требования к качеству воды энергетических установок промышленных предприятий предполагают разнообразные подходы к решению этой задачи Подготовка воды для энергетических установок включает очистку от грубодисперных и тонкодисперсных веществ, а также от растворимых примесей, и организуется в несколько этапов - предварительная очистка и окончательная очистка
Для окончательной очистки воды от растворимых компонентов применяют химические, физические и термические методы
Методы химической и физической очистки, обладая высокой эффективностью, имеют высокие капитальные и эксплуатационные затраты
В результате анализа технико-экономических и экологических показателей различных методов очистки было установлено, что наиболее перспективным методом подготовки воды для энергетических установок промышленных предприятий является дистилляционный, который обеспечивает получение воды требуемого качества, обладает более высокой экономической эффективностью и экологичностью
В настоящее время, процесс дистилляции осуществляется, в основном, в режиме пузырькового кипения Однако наиболее перспективным является режим дисперсно-пленочного кипения, позволяющий значительно интенсифицировать процесс теплопереноса
Вместе с тем, дисперсно-пленочное течение в условиях сильного взаимодействия фаз пока не нашло промышленного применения по причине отсутствия надежных экспериментальных данных, позволяющих создать научно-обоснованную методику расчета и организации технологического процесса
Поэтому, теоретическое и экспериментальное исследование гидродинамики и теплопереноса в дистилляционных установках, использующих пленочное испарение в условиях сильного взаимодействия фаз представляется актуальным
Цель и задачи исследований- Комплексное экспериментальное и теоретическое исследование теплопереноса и гидродинамики дисперсно-пленочного течения в условиях сильного взаимодействия фаз с целью создания научно-обоснованной методики расчета дистилляционных установок
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи
экспериментальное исследование динамики дисперсно-пленочного течения двухфазного потока в условиях сильного взаимодействия фаз, в том числе волновых характеристик и образование дисперсной фазы,
разработка математической модели взаимодействия дисперсной фазы с пленкой жидкости,
исследование теплообмена при дисперсно-пленочном течении двухфазного потока в условиях сильного взаимодействия фаз, в том числе влияние характера волнообразования и дисперсной фазы на теплообмен,
- разработка рекомендаций для создания промышленного варианта
дистилляционных установок, обладающих повышенной эффективностью
использования тепловой энергии
Научная новизна работы заключается в том, что автором
установлены закономерности изменения гидродинамических характеристик дисперсно-пленочного течения в условиях сильного взаимодействия фаз в широком диапазоне нагрузок и физических свойств,
экспериментально определены коэффициенты теплоотдачи в пленке жидкости в условиях сильного взаимодействия фаз,
представлена и обоснована методика расчета коэффициентов теплоотдачи в пленке жидкости,
разработана математическая модель процесса взаимодействия капель с поверхностью пленки жидкости
Представлены рекомендации для расчета дистилляционных установок, использующих пленочное испарение в условиях сильного взаимодействия фаз
Практическая значимость:
На основе комплекса выполненных экспериментальных и теоретических исследований разработаны рекомендации по созданию и представлен промышленный вариант дистилляционных установок, работающих в режиме сильного взаимодействия фаз, новизна которых подтверждена патентами РФ
На защиту выносятся.
результаты экспериментального исследования закономерностей гидродинамики дисперсно-пленочного течения двухфазного потока в условиях сильного взаимодействия фаз,
результаты исследования теплообмена в пленке жидкости,
математическая модель взаимодействия дисперсной фазы с пленкой жидкости,
конструкции и схемы дистилляционных установок, характеризующиеся повышенной эффективностью использования тепловой энергии,
Личное участие. Все результаты получены лично автором под руководством д т н , профессора Николаева Н А
Апробация работы Основные положения и результаты работы докладывались на международных, региональных и отраслевых симпозиумах и конференциях, в том числе на ежегодных Общероссийских конференциях молодых ученых с международным участием «Пищевые технологии» (Казань, 2004-2007гг), ежегодных Итоговых научных конференциях Казанского научного центра Российской академии наук (Казань 2006-2007гг), Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-19», (Воронеж, 2006г), V Школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В Е Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, 2006г)
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 16 работ, в том числе - 5 статей в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, а
также 6 статей в периодических научных изданиях, 1 монография, 2 патента и тезисы конференций
Объем и структура работы. Диссертация изложена на 120 страницах и состоит из введения, пяти глав, выводов по результатам работы и списка литературы Работа содержит 33 рисунка и 7 таблиц, список использованной литературы включает 152 наименования
