Гидродинамика и теплообмен при кипении смесевого холодильного агента R407C внутри трубы с ленточными турбулизаторами

• Автор: Минеев, Юрий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 205 с. : ил.

Общая характеристика работы
1. Анализ и обобщение результатов исследований по интенсификации процесса кипения внутри труб
1.1 .Гидродинамика и теплообмен при кипении внутри гладкой трубы
1.2.Анализ способов интенсификации теплообмена при кипении жидкостей в трубах
1.3.Интенсификация теплообмена при закрутке потока в трубах с помощью ленточных турбулизаторов
1.4.Выводы. Цели и задачи исследования
2.Аналитическое исследование течения двухфазного потока внутри трубы
с ленточным турбулизатором
2.1 .Моделирование режимов течения двухфазных потоков в трубах
2.2.Аналитическая модель течения двухфазного закрученного
ленточными турбулизаторами потока
3.Экспериментальные стенды по исследованию теплообмена и
гидродинамики закрученных потоков и методики проведения опытов
3.1.Экспериментальный стенд и методика проведения исследования влияния ленточных турбулизаторов на гидродинамику и теплообмен при вынужденном движении двухфазного водовоздушного потока внутри
горизонтальной трубы
3.2.Экспериментальный стенд для исследования интенсивности теплообмена и падения давления при кипении холодильного агента Я407С
внутри трубы с ленточными турбулизаторами
3.2.1.Экспериментальный стенд
3.2.2.Методика проведения исследований
3.2.3.Методика обработки экспериментальных данных. Оценка
погрешности эксперимента
4.Результаты экспериментального исследования теплообмена и
гидродинамики при течении двухфазных потоков внутри горизонтальных труб с ленточными турбулизаторами
4.1 .Результаты визуального наблюдения за течением двухфазного потока внутри горизонтальной трубы с ленточной вставкой
4.2.0бработка и анализ экспериментальных данных в зависимости от режимных и геометрических параметров
4.2.1. Влияние режимных и геометрических параметров на коэффициент теплоотдачи
4.2.2. Влияние режимных и геометрических параметров на падение давления в трубе
4.2.3. Анализ изменения относительных величин 1Чиинт/Мигл и
АРИНТ/ДРГЛ в зависимости от режимных и геометрических параметров
5.Обобщение экспериментальных данных и проверка адекватности аналитических и эмпирических зависимостей
5.1. Зависимости для определения падения давления в трубе с ленточным турбулизатором при течении двухфазного потока
5.2. Зависимости для определения коэффициента теплоотдачи в трубе
с ленточным турбулизатором при течении двухфазного потока
5.3. Проверка адекватности аналитической модели. Сопоставление расчетных значений с результатами экспериментального исследования
по теплоотдаче в трубах с ленточными турбулизаторами
б.Рекомендации по использованию результатов исследования
6.1. Практические рекомендации по эффективному применению ленточных турбулизаторов для интенсификации теплообмена при внутритрубном кипении хладагента Я407С
6.2. Методика расчета испарителя с кипением холодильного агента
внутри труб с ленточными турбулизаторами и пример расчета
Выводы
Литература
Приложение 1. Экспериментальные стенды и оборудование
Приложение 2. Внешний вид турбулизатора и устройства для его
изготовления
Приложение 3. Результаты визуальных наблюдений
Приложение 4. Результаты измерений при давлении Ро=0,22МПа
Приложение 5. Результаты измерений при давлении Ро=0,32МПа
Приложение 6. Пример расчета горизонтального кожухотрубного 190 испарителя с гладкими трубами
Приложение 7. Пример расчета горизонтального кожухотрубного 197 испарителя с ленточными турбулизаторами
Обозначения
ср - теплоемкость, Дж/(кг-К); й - диаметр трубы, м;
Ь - длина трубы, м;
ц - удельный тепловой поток, Вт/м2;
сор - массовая скорость, кг/(м2с);
х - расходное массовое паросодержание, кг/кг;
Е - температура насыщения, °С; йэ - диаметр кольцевых канавок, м;
- проходное сечение канала для газа, м2; в - расход, кг/с;
Ь - глубина канавки, высота кольцевого выступа, м;
К - коэффициент теплопередачи, Вт/(м2 -К);
1 - длина участка теплообмена, м;
Б - диаметр кривизны осевой линии канала, м;
ц* - среднерасходная скорость, определенная по реальному проходному сечению, м/с;
у=я/й - степень закрутки винта;
Р - давление, Па;
ДРгр - потеря давления на трение, Па;
ДРГ - перепад давления по газовой стороне, Па;

областей (рисунок 1.9), которые способствуют усилению теплообмена, и совместно с действием центробежных сил уменьшают толщину пограничного слоя. Кроме того, вихревое смешение приводит к возникновению турбулентного течения при меньших числах Яе
Рисунок 1.8 - Винтовые вставки: 1-закрученная лента, 2-шнек
Турбулентное течение теплоносителей в теплообменных аппаратах предпочтительно с точки зрения обеспечения выгодного соотношения между уровнем теплообмена и величиной потерь давления по сравнению с ламинарным режимом.
Однако ламинарное и переходное течения также реализуются в каналах теплообменного оборудования: как при нерасчетных режимах работы (пониженные расходы сред), так и при нормальных режимах эксплуатации. При ламинарном режиме течения определяющий механизм переноса теплоты - теплопроводность (поперек потока, по нормали к стенке), поэтому интенсивность теплоотдачи относительно мала.
Рисунок 1.9 - Схема образования вторичных течений в трубе с закрученной лентой.