Введение к работе
Актуальность работы. Различного ро,гэ парогенерирующиэ аппараты широко представлены во многих отраслях современной техники. При этом масса испарителей часто составляет весьма зяаччн тельный процент от массы всей пр "мытленной установки (иногда до 30+40 %). Поэтому повышение экономических показателей уста-
новок, уменьшение их габаритов и снижение расхода металла (особенно дорогостоящих цветных металлов) является весьма важной задачей. Решение этой задачи возможно только на основе глубокого понимания закономерностей протекающих в аппаратах процессов, так как именно это обеспечивает правильный выбор формы их pea- лизации при аппаратурном оформлении технологических производств. Разумеется, необходимым условием решения указанной задачи является также повышение точности расчета испарителей. Разработка надежных методов расчета ларотенерирующих аппаратов на основе современных представлений о механизме процессов переноса при кипении, пс-существу, и является содержанием работы.
Научная новизна. Работы автора диссертации (наряду с работами очень немногих других авторов, начавших в тот же период времени исследования в данной области),пс-существу, открыли новое направление в теории теплообмена, связанное с проблемой совместного влияния скорости и плотности теплового потока на интенсивность теплоотдачи при кипении. Экспериментальное иссле-' дование закономерностей теплоотдачи к кипящей воде, омывающей плоскую пластину, ч также обработка полученных опытных данных, впервые выполненная в относительных величинах, позволили автору сделать существенный для всего дальнейшего вывод о том,' что значение коэффициента теплоотдачи при кипении в условиях вынужденного движения определяется соотношением между интенсивностью механизма переноса конвекцией в однофазной среде и интенсивностью механизма переноса, обусловленного процессом парообразования. Соотношение между интенсивностями обоих эффектов автором было выражено в виде отношения скорости движения жидкости к скорости парообразования -W/[([/{Z9")] [і, 2, 3, 4] . Таким образом, впервые был получен критерий подобия, определяющий относительное влияние скорости и плотности теплового потока на интенсивность теплообмена при кипении в условиях вынужденного движения. Новыми результатами также являются; . .
Л I. Экспериментальные зависимости Цюі У- ^кр2 от скорос?и жидкости при кипении в трубах^ 2. Обобщенные зависимости: для расчета интенсивности тешюобые-
на ири кипении однокомпонентних жидкостей в большом объеме гв, условиях вынужденного движения; для расчета коэффициентов теплоотдачи при кипении бинарных сквеей в большом объеме; для расчета
0 -5~ "
истинного объемного паросодержания потока У ;
3. На основе понятия концентрационного пограничного слоя полу
чено новое физически обоснованное соотношение, определяющее.,
связь между критическими радиусами кривизны паровой фазы при
кипении однокомпонентних жидкостей и бинарных смесей.. (>
Практическое значение и реализация результатов работы» . о Предложенные автором обобщенные зависимости характеризуются высокой универсальностью; они позволяют с необходимой степенью точности рассчитывать парогенерирующие аппараты, работающие в различных отраслях химической технологии, а также в энергетике0 Метода расчета используются в НПО ИРЕА., в Астраханском научно-исследовательском и проектном институте газовой прошшленности и в других организациях. Они могут быть использованы в конструкторских бюро, проектирующих парогенерирующие аппараты.
Апробация работы и публикации. Материалы по теме диссертации и ее основные положения докладывались на 1-м, 1У-и и УП-м Всесоюзных совещаниях по тепло- и массообмену (Минск, 1962, 1972 и 1984 гг.), на Всесоюзных конференциях по теплообмену при кипении в Москве (1949 г.) и в Киеве (1951 г.), на Всесоюзных конференциях по теплообмену и гидравлическому сопротивлению при движении двухфазного потока в элементах энергетических машш и аппаратов (Ленинград, 1970, 1974 и 1978 гг.), на неученом семинаре в институте Теплофизики Сибирского отделения АН СССР, на научно-технических конференциях ШХМ"а и др.
По теме диссертации опубликовано более 60 научных работ, в том числе учебное пособие 'Тидродинамика и теплообмен при парообразовании", выпущенное издательством "Высшая школа" (1-е издание - 1977 г.,> 2-е издание.- 1983 г. и.3-е издание - 1986 год, соавторы A.M. Кутепов и Л.С. Стерман).
Полученные автором экспериментальные и теоретические ре-, зультаты вошли в учебную литературу и в монографии по гидродинамике и теплообмену в двухфазных средах.
Автор защищает. Результаты экспериментального и теоретического исследования совместного влияния скорости и плотности теплового потока на интенсивность теплообмена при кипении в условиях направленного движения жидкости.
Анализ влияния плотности теплового потока, концентрации и свойств бинарных смесей и растворов нелетучих веществ на
.-6-
интенсивность теплообмена при кипении в условиях естественной конвекции.
Вывод физически более обоснованного соотношения между критическими радиусами кривизны зародышей паровой фазы при кипении бинарных смесей и однокомпонентных жидкостей.
Обоснование практически прямой пропорциональности между оС и Ц. при кипении жидкости в условиях существенного обеднения хеплоотдающей поверхности активными центрами парообразования.
Обоснование устремления к нулю разницы в значениях CJ, j и О, j—g с ростом скорости при кипении жидкости в трубах.
Обобщенные зависимости: для расчета интенсивности теплообмена при кипении однокомпонентных жидкостей в большой объеме и в условиях вынужденного движения; для расчета коэффициентов теплоотдачи при кипении бинарных смесей в большом объеме; для расчета температуры начала развитого поверхностного кипения; для расчета значения f ; метода расчета испарителей с кипением жидкостей в большом объеме и в условиях принудительного движения (аппаратов о естественной и принудительной циркуляцией) с * использованием указанных зависимостей.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, выводов, списка использованных, источников (268 наименований) и приложений. В приложениях приведены примеры расчета испарителя.с кипение жидкости в условиях естественной кон-%екции и конденсатора-испарителя с естественной циркуляцией. Приведен наиболее последовательный вывод правила фаз Гиббса. Основное содержание диссертации изложено на 244 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 15 табл.",114 рисунков.