Создание и исследование аппаратов низкотемпературной техники с фазовыми превращениями на рабочих поверхностях

• Автор: Смородин, Анатолий Иванович
• Шифр специальности: 05.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 298 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Физические основы механизма орто-парапревращения
1.2. Анализ основных работ по проблеме орто-парапревращения
1.3. Процессы при охлаждении криогенных жидкостей
1.3.1. Способы охлаждения криогенных жидкостей
1.3.2. Теплообмен в процессах охлаждения жидкостей, осложненный образовавшейся твердой фазой теплоносителя
1.3.3. Влияние свободной конвекции на гидродинамическую картину течения потока и на интенсивность процесса теплообмена
1.4. Принцип работы генератора озона и способы получения озона.
Применение низких температур в процессах получения озона
1.4.1. Озон - перспективный окислитель для основных технологических процессов
1.4.2. Механизм образования озона, принцип работы генератора озона
1.4.3. Применение низких температур в процессе получения озона
1.5. Обзор существующих конструкций генераторов озона с
барьерным разрядом
1.6. Влияние технологических и конструктивных параметров
генератора озона на выход озона
1.6.1. Влияние состава рабочего газа на выход озона

1.6.2. Влияние величины разрядного промежутка диэлектрического барьера, частоты питающего напряжения и системы охлаждения электродов на выход озона
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОРТО-ПАРАКОНВЕРСИИ В
АППАРАТАХ УСТАНОВОК ОЖИЖЕНИЯ ВОДОРОДА
2.1. Математическое моделирование процесса адиабатической ортопараконверсии
2.1.1. Процесс адиабатической орто-параконверсии для линейного приближения равновесной кривой
2.1.2. Адиабатическая орто-параконверсия на высокоактивных катализаторах
2.1.3. Процесс адиабатической орто-параконверсии при переменной активности катализатора
2.2. Математическое моделирование процесса изотермической ортопараконверсии
2.3. Моделирование процесса политермической орто-параконверсии
2.3.1. Решение задачи для общего случая
2.3.2. Нахождение условий работы аппаратов непрерывной ортопараконверсии в квазиравновесном режиме
2.4. Экспериментальное исследование процесса орто-параконверсии в полупромышленных условиях
2.4.1. Экспериментальная установка
2.4.2. Экспериментальное исследование процесса политермической орто-параконверсии

2.4.3. Экспериментальное исследование процесса адиабатической орто-параконверсии
2.4.4. Экспериментальное исследование процесса изотермической орто-параконверсии
2.5. Основные результаты промышленных испытаний аппарата политермической конверсии и перспективы улучшения конструктивно-технических показателей
2.6. Основные положения методики расчета аппаратов ортопараконверсий
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ ЖИДКОГО КИСЛОРОДА ДО ТЕМПЕРАТУРЫ БЛИЗКОЙ К ТЕМПЕРАТУРЕ ТРОЙНОЙ ТОЧКИ
3.1. Исследование процесса теплообмена в модельных условиях на
системе "вода-воздух"
3.1.1. Экспериментальная установка. Методика проведения
эксперимента и обработки экспериментальных данных
3.1.2. Визуализация процесса образования льда
3.1.3. Результаты исследования теплообмена и гидравлического сопротивления
3.1.4. Анализ математического моделирования процесса теплообмена
при поперечном обтекании "чистого" пучка труб
3.1.5. Результаты исследования процесса теплообмена при различной ориентации модели в поле сил тяжести и с дополнительным межтрубным перемешиванием потока

В качестве источника холода может быть использован сторонний криопродукт с более низкой температурой кипения (рис. 1.7). В термодинамическом отношении этот способ менее эффективен и сравнительно дорог. Реально из-за доступности и безопасности в качестве криоагента используется только жидкий азот (в частности, он широко применяется при охлаждении кислорода).
При охлаждении криогенных жидкостей до температуры близкой к температуре тройной точки используются комбинированные методы. Например, при организации процесса (рис. 1.76) в схему добавляется вакуумный агрегат, позволяющий откачивать пары в ванне со сторонним криопродуктом и тем самым значительно уменьшать температуру выдачи продукта потребителю.
Для охлаждения кислорода в качестве, стороннего криопродукта чаще всего используется бинарная смесь (50% кислорода и 50% азота), что позволяет получать температуру продукционного кислорода вплоть до Тр = 54,4 К. Реализация такого процесса связана с дополнительными трудностями из-за необходимости приготовления смеси требуемого состава.
а) охлаждение в процессе хранения б) охлаждение в процессе выдачи
Рис. 1.7. Схемы охлаждения криогенных продуктов с использованием постороннего хладагента
В связи с развитием кислородно-водородных заправочных систем и необходимостью охлаждения до температуры близкой к температуре тройной