Закономерности тепломассообмена при десублимации водяного пара в пространственных компоновках промышленных десублиматоров

• Автор: Акаев, Константин Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 153 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР И ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Типы систем удаления водяного пара и неконденсирующихся газов

1.2. Обзор конструкций сублимационных конденсаторов водяного пара

1.3. Способы регенерации охлаждаемых поверхностей десублиматоров

1.4. Анализ работ, посвящённых математическому моделированию процесса десублимации

1.5. Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ ДЕСУБЛИМАЦИИ

2Л. Постановка задачи. Физическая модель процесса десублимации.

2.2. Построение физико-математической модели процесса и алгоритма

численного решения задачи

ГЛАВА 3. МЕТОДИКА И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1. Постановка задач эксперимента
3.2. Описание экспериментального стенда
3.3. Методика проведения опытов
ГЛАВА 4. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ТЕПЛОМАССООБМЕНА
4.1. Режимы протекания десублимации
4.2. Анализ влияния режимных параметров

4.3. Особенности конструктивно-планировочных решений
десублиматора разрабатываемого типа
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ а- угол раскрытия парных поверхностей, градус;
8дес- толщина слоя десублимата, м;
8ст - толщина стенки, м;
массовый расход пара, кг/с;
С- льдоёмкость, кг;
удельная объёмная льдоёмкость, кг/м3;
1гдес- высота панели десублиматора, м; кд- толщина, м;
Л- коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К); цп- молекулярная масса водяного пара;
Ь- длина, м;
т„- льдоёмкость парных панелей десублиматора (учитывается десублимированный на двух сторонах охлаждаемого канала пар), кг;
})- динамический коэффициент вязкости, Пас;
/- площадь, м2;
Р- давление, Па;
Q- поток парогазовой смеси, Па-м3/с;
<7, IV- плотность теплового потока, Вт/м2; г- удельная теплота фазового перехода, Дж/кг;
$дес- расстояние между панелями на суженном конце канала охлаждаемых панелей, м;
/, Т- температура, °С, К; тРаб- время работы, с;
К-объём, м3;
Л1секц- перепад температур между секциями, К.

1.5 Выводы и постановка задач исследования
Основываясь на проведённом анализе схем конструктивного выполнения, способов эксплуатации существующих десублиматоров, физико-математических моделей процесса десублимации водяного пара позволяет можно сделать следующие выводы:
Наилучшим являлся бы десублиматор с непрерывно очищаемой ото льда поверхностью, однако предложенные механические системы регенерации отличаются сложностью конструктивного исполнения и невысокой надёжностью, поэтому они нашли крайне ограниченное применение. В связи с этим в большинстве случаев используются конструкции с периодически очищаемой поверхностью (методом «теплового удара» в вакууме или обычной оттайкой по окончании процесса сушки).
В основном охлаждаемые поверхности десублиматоров выполняют трёх типов:
-плоские, располагаемые либо параллельно друг другу и направлению потока пара, либо перпендикулярно потоку;
-трубчатые, секционированные нормально направлению потока пара;
-трубчатые с заполнением всего вакуумного пространства десублиматора.
В случаях расположения панелей перпендикулярно потоку парогазовой смеси ухудшается удаление неконденсирующейся составляющей смеси из пространства перед центральной частью панелей, здесь образуется пористый лёд невысокой плотности. С утолщением слоя льда условия тепломассообмена резко ухудшаются и для его восстановления требуются эффективные и надёжные способы сброса и удаления десублимата. При расположении трубчатых элементов нормально к направлению движения парогазового потока наблюдается осаждение преимущественно на фронтальную часть работающих секций. Работоспособность всех секций