Методика расчета процесса тепломассообмена в аппаратах каскадного типа

• Автор: Фурсов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Методы расчета процессов
тепломассообмена в контактных аппаратах (литературный обзор)
1.1. Способы интенсификации процессов тепломассообмена в промышленных аппаратах
1.2. Общие принципы расчета
1.3. Методы расчета совместных процессов тепло- и массообмена
Глава 2. Основы предлагаемой методики расчета
2.1. Методы инженерного расчета
2.2. Принципы классификации контактных аппаратов
2.3. Схема поуровневого расчета аппаратов каскадного типа
2.4. Использование движущей силы в процессах тепломассообмена
2.5. Выводы
Глава 3. Математическая модель и алгоритм
расчета
3.1. Испарительное охлаждение жидкости
3.2. Математическая модель процесса
3.3. Алгоритм расчета
3.3.1. Исходные данные
3.3.2. Расчет числа ступеней контакта в каскаде
3.3.3. Расчет числа каскадов в секции
3.3.4. Расчет числа секций в аппарате

3.3.5. Пример расчета по предлагаемому
алгоритму
3.4. Выводы
Глава 4. Описание стендов и результаты обработки экспериментальных данных
4.1. Описание схемы установки для исследований аппарата первого уровня
4.2. Результаты испытаний аппарата первого уровня
4.3. Описание схемы установки для исследований аппарата второго уровня
4.4. Результаты испытаний аппарата второго уровня
4.5. Описание схемы установки для исследований аппарата третьего уровня
4.6. Обработка результатов исследований
4.7. Выводы
Общие выводы по работе
Литература
Приложения
Приложение 1. Блок-схема алгоритма поверочного
расчета
Приложение 2. Текст программных модулей с
расчетами
Приложение 3. Результаты исследований
Приложение 4. Протокол испытаний
Введение
Актуальность темы. Среди применяющихся в промышленности пленочных контактных аппаратов, предназначенных для проведения различных тепло- и массообменных процессов, в последнее время постепенно возрастает доля аппаратов, обладающих широким диапазоном устойчивой работы, малым гидравлическим сопротивлением и развитой поверхностью контакта. Среди таких аппаратов высокую эффективность имеют аппараты каскадного типа. Для создания поверхности контакта в данных аппаратах используется регулярная пакетная насадка, состоящая из параллельных наклонных пластин, спускающихся каскадами по высоте аппарата.
В аппаратах каскадного типа жидкая фаза распределяется в виде тонкого слоя и движется вниз под действием сил тяжести, взаимодействуя с потоком газа (пара), который может двигаться в различных направлениях в зависимости от конструкции аппарата. При этом происходит процесс тепломассообмена при непосредственном контакте фаз. В тонком жидкостном слое частицы жидкости интенсивно перемешиваются, что вызывает интенсивный перенос тепла и массы.
Однако существующие методы не позволяют достаточно надежно проводить инженерные расчеты аппаратов данного класса. В связи с этим разработка методов инженерного расчета тепломассообменных аппаратов каскадного типа представляется актуальной. При проектном расчете, представляющем наибольший интерес, определению подлежит эффективная поверхность контакта, при поверочном - конечные параметры контактирующих сред.
Цель работы. Исследование процесса тепломассообмена (испарительного охлаждения жидкости) в контактных аппаратах каскадно-

На практике, как правило, по мере движения жидкости г|С1 постепенно уменьшается.
К первому уровню сложности будем относить комплекс элементарных ступеней контакта. У аппаратов каскадного типа таким комплексом является каскад. К первому уровню также можно отнести аппарат, показанный на рис. 2.1, состоящий из нескольких каскадов, если они расположены параллельно по отношению к потоку газа, также как и ситчатую, клапанную или другую аналогичную тарелку, состоящую из нескольких параллельных рядов отверстий или клапанов.
На первом уровне можно выделить следующие особенности взаимодействия фаз:
1. Газ (пар) подходит единым фронтом к контактному элементу (каскаду, тарелке) с температурой Г и разбивается на несколько имеющих ту же температуру параллельных потоков, которые равномерно распределяются по ступеням контакта.
2. Происходит контакт фаз на каждой ступени (0-й уровень) и температуры газа изменяются и становятся Гд, где і - номер ступени.
3. Температуры жидкости меняются от t.i до 1ЖД.
4. Все потоки газа (пара) вновь смешиваются в общий поток, который имеет некоторую среднюю температуру tr.cp.
Для иллюстрации всего вышесказанного на рис. 2.4. показаны изменения температур жидкости и газа в каскаде, состоящем из пяти ступеней равновесия. Из рисунка видно, что на первой ступени температура жидкости меняется от начальной їжн до t*i, соответствующей равновесной температуре tpi, на второй - от 1жі = tpi до t*2 = tp2 и так далее до tM. Температура газа на первой ступени меняется от начальной ti до tri= tpi, на второй - от ti до tr2 = tp2 и так далее. На выходе из