Введение к работе
Актуальность темы.
Известно, что процесс конденсации паров органических веществ отличается сравнительно низкими значениями передаваемых тепловых потоков. Это связано с низкими значениями теплопроводности жидкости и теплоты конденсации применяющихся в промышленности хладагентов. Поэтому актуальной задачей является интенсификация теплообмена при их конденсации. Одним из наиболее распространенных и эффективных способов интенсификации является наружное оребрение труб. Разработанные на данный момент расчетные методики достаточно полно учитывают влияние всех сил, действующих на пленку конденсата, но описывают теплоотдачу при конденсации на горизонтальных оребренных трубах с ребрами только трапецеидального или прямоугольного профиля. Однако в последнее время возрос интерес к новым безотходным технологиям изготовления оребренных поверхностей. Формы ребер, полученных по этим технологиям, отличаются от исследованных ранее, в связи с чем необходима проверка работоспособности существующих расчетных методик применительно к таким ребрам.
В настоящее время наиболее полно изучена конденсация чистого пара. Однако на практике в реальных промышленных установках нередко реализуется процесс конденсации паровых смесей, таких, например, как смеси паров, образующих несмешивающиеся жидкости (наиболее часто применяются смеси органических жидкостей с водой). Проблема интенсификации теплообмена при конденсации смесей паров несмешивающихся жидкостей является не менее актуальной, чем в случае конденсации чистых паров органических жидкостей. Это связано с перспективностью применения смесей паров несмешивающихся жидкостей в качестве рабочих тел в установках для преобразования энергии, а также вследствие весьма широкого использования таких смесей в процессах химической технологии. В то же время в литературе отсутствуют методы расчета теплоотдачи для конденсации паров несмешивающихся жидкостей на оребренных трубах. Это говорит о необходимости изучения процесса конденсации смесей паров несмешивающихся жидкостей на интенсифицированных поверхностях.
Цель работы. Экспериментальное исследование теплообмена при конденсации чистых паров, а также смесей паров несмешивающихся жидкостей на горизонтальных трубах с непрерывными поперечными ребрами.
Проверка работоспособности существующих методик расчета теплоотдачи при конденсации чистого пара на горизонтальных оребренных трубах применительно к трубам с ребрами сложной формы, изготовленными по технологии деформирующего резания.
Разработка методики расчета коэффициентов теплоотдачи (КТО) при конденсации смесей паров несмешивающихся жидкостей на горизонтальных оребренных трубах.
Выработка на основе результатов работы рекомендаций по выбору технологических параметров деформирующего резания для получения заданных теплообменных характеристик оребренных поверхностей.
Научная новизна. Впервые получены экспериментальные данные по теплоотдаче при конденсации R113 на горизонтальных оребренных трубах с ребрами и шипами, изготовленными по технологии деформирующего резания. Разработаны рекомендации по расчету теплоотдачи на трубах с ребрами сложной формы. Впервые получены экспериментальные данные по теплоотдаче при конденсации азеотропной смеси R113 с водой на горизонтальных оребренных трубах. Разработана методика расчета коэффициентов теплоотдачи при конденсации смесей паров несмешивающихся жидкостей на горизонтальных оребренных трубах, обобщающая как результаты работы, так и известные из литературы данные.
Достоверность полученных в диссертации результатов обеспечивается обоснованностью выбора методов экспериментального исследования, анализом погрешностей измерения, воспроизводимостью опытных данных, использованием дублирующих методов измерения коэффициентов теплоотдачи, а также сравнением полученных данных с расчетом по апробированным методикам.
Практическая ценность работы. Результаты исследования могут быть использованы при разработке и проектировании конденсаторов холодильных установок, а также теплообменных аппаратов химической технологии.
На защиту выносятся:
-
Результаты экспериментального исследования теплоотдачи при конденсации R113 на горизонтальных трубах с ребрами и шипами сложной формы, полученными по методу деформирующего резания.
-
Результаты экспериментального исследования теплообмена при конденсации азеотропной паровой смеси ЯНЗ/НгО на горизонтальных оребренных трубах.
-г-
3. Методика расчета коэффициентов теплоотдачи при конденсации азеотропних смесей паров несмешивающихся жидкостей на горизонтальных оребренных трубах.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы были представлены и доложены на 3-м Минском международном форуме по тепломассообмену (Минск, 1996г.), на Международном симпозиуме "Физические основы теплообмена при кипении и конденсации" (Москва, 1997г.).
Публикации. Основное содержание работы изложено в 4 печатных публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы из 84 наименований, 4 приложений. Работа содержит 169 страниц, включая 51 рисунок.