Гидродинамика и теплообмен при взаимодействии пленочной и диспергированной струй с поперечным парогазовым потоком

• Автор: Платонов, Николай Иванович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Магнитогорск
• Количество страниц: 343 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПЛЕНОЧНОЙ СТРУИ

С ПАРОГАЗОВЫМ ПОТОКОМ

1.1. Гидродинамика пространственной пленки жидкости

1.2. Закономерности устойчивости и распада жидких струй

1.3. Аэродинамическое и гидравлическое сопротивления аппарата с

пространственным пленочным течением жидкости

1.4. Тепло- и массообмен между пространственной пленкой жидкости и поперечным потоком газа
1.5. Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕЧЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С ПОПЕРЕЧНЫМ ПОТОКОМ ГАЗА
2.1. Физико-математическая модель конвективного тепло- и массообмена между пространственной пленочной струей и газом
2.2. Экспериментальное исследование течения пространственной пленки жидкости
2.3. Исследование газодинамики потока, взаимодействующего с пространственной пленкой жидкости в ограниченном пространстве аппарата
2.4. Выводы
3. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПЛЕНКЕ ЖИДКОСТИ
3.1. Исследование теплообмена в слое, прилегающем к межфазной
поверхности
3.2. Приближенное решение задачи теплообмена в пространственной пленке жидкости с учетом изменения ее толщины
3.3. Анализ краевой задачи и список критериев подобия
3.4. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО-И МАССООБМЕНА МЕЖДУ ГАЗОМ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПЛЕНКОЙ ЖИДКОСТИ
4.1. Описание лабораторной установки, измерения
и измерительные приборы
4.2. Методика проведения опытов и обработки данных
4.3. Анализ максимальной погрешности экспериментального исследования .
4.4. Обобщение экспериментальных данных

4.5. Влияние неустойчивости течения пространственной пленки жидкости
на интенсивность тепломассообмена
4.6. Выводы
5. ДИНАМИКА ДИСПЕРГИРОВАННОЙ СТРУИ В АППАРАТЕ С ПРОСТРАНСТВЕННЫМ ПЛЕНОЧНЫМ ТЕЧЕНИЕМ ЖИДКОСТИ
5.1. Анализ движения капель жидкости диспергированной струи
5.2. Физико-математическая модель диспергированной струи
5.3. Исследование каплеуноса при взаимодействии диспергированной струи с поперечным потоком газа
5.4. Выводы
6. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ДИСПЕРГИРОВАННОЙ СТРУИ С ПОПЕРЕЧНЫМ ПОТОКОМ ГАЗА
6.1. Особенности теплообмена между каплями жидкости
и парогазовым потоком
6.2. Модель теплообмена между диспергированной струей и газом..
6.3. Исследование теплообмена при взаимодействии диспергированной
струи с поперечным потоком газа
6.4. Выводы
7. РАЗРАБОТКА И ОПЫТНО-ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ КОНТАКТНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА С ПЛЕНОЧНЫМИ ФОРСУНКАМИ И РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ НАГРЕВАЕМОЙ ВОДЫ
7.1. Современные контактные аппараты и особенности теплообмена при утилизации теплоты уходящих газов
7.2. Влияние рециркуляции нагреваемой жидкости на тепловую эффективность и размеры контактного теплообменника
7.3. Устройство опытно-промышленного контактного теплообменника
7.4. Схема измерений и методика проведения испытаний
7.5. Теплотехнические показатели контактных теплообменников с рециркуляцией нагреваемой воды
7.6. Обобщение результатов исследований
7.7. Сопоставление эксплуатационных затрат при использовании теплообменников с рециркуляцией нагреваемой воды
7.8. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а — коэффициент температуропроводности, м2/с;
С — безразмерная концентрация пара; ср — изобарная теплоемкость, Дж/( кг-°С);
£> - коэффициент диффузии, м2/с; с1 — диаметр, м;
g — ускорение свободного падения, м/с2;
С - массовый расход, кг/с;
Ь — геометрические соотношения элементов контактной камеры; т - масса, кг; влагосодержание, кг/кг; р - давление, Па;
Ар — аэродинамическое сопротивление, Па;
() — тепловой поток, Вт;
— плотность теплового потока, Вт/м2; г - радиус, м;
гисп. - удельная теплота парообразования, Дж/кг;
I — температура, °С;
4.« 4.« - температура газового потока по показаниям "сухого" и "мокрого" термометров, °С;
М - температурный напор, °С;
V— объемный расход, м3/с;
IV - скорость, м/с;
г - вертикальный размер контактной камеры, м; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/( м2-°С); р - коэффициент массоотдачи, м/с; у — удельный вес, кг/м3;
8 - толщина свободной жидкостной пленки, м;
0 — безразмерная температура; о — температурный напор, °С;

движения в неустойчивое движение при возникновении волнообразных (винтосимметричных) возмущений.
Влияние идеальной окружающей среды на устойчивость цилиндрической струи невязкой жидкости было исследовано в [288]. Более общая задача, касающаяся исследования устойчивости и распада жидкой струи эллиптического сечения, была рассмотрена Дитякиным [70]. Полученные им решения содержат модифицированные функции Матье первого и второго рода и являются обобщением задачи, решенной в [288]. Авторами [75] было проведено также теоретическое исследование периодических колебаний скорости и плотности окружающей среды на распад жидких струй круглого сечения.
Во всех решениях, выполненных в [70, 75, 288], жидкости струи в окружающей среде принимались невязкими, невесомыми и несжимаемыми, а движение их потенциальным, рассматривалась струя с вращательносимметричными отклонениями её поверхности. Поэтому, полученные ими выводы могут быть применимы только к струям маловязких жидкостей, когда силы вязкости пренебрежимо малы по сравнению с силами инерции.
Распад цилиндрической струи вязкой жидкости при движении её в воздухе с большими скоростями исследовал Вебер [53]. В своём анализе Вебер использовал те же гидродинамические уравнения, что и Рэлей, но в дальнейшем рассмотрел влияние окружающей среды на распад струи и проанализировал колебания, при которых происходит искривление осевой линии струи под влиянием аэродинамических сил. В этом случае поперечное сечение струи не изменяется и получающаяся винтосимметричная струя может рассматриваться как упругая балка, подверженная сжатию и изгибу. При решении задачи Вебер пользовался формулами для изгиба балки под влиянием сосредоточенных сил. В действительности же динамический напор окружающего струю воздуха представляет собой распределённую нагрузку.
Основным недостатком большинства из указанных работ является то, что решения, полученные в них, не доводятся до практического применения.