Комплексное исследование процесса кипения на горизонтальных трубах применительно к судовым испарителям

• Автор: Чайка, Вадим Данилович
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 304 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Глава 1. Обзор и анализ проблем кипения жидкостей на

горизонтальных трубах

1.1. Состояние вопроса изучения кипения жидкостей

1.2. Закипание жидкостей на твердых поверхностях нагрева (в

том числе на трубах)

1.3. Некоторые особенности динамики роста парового пузыря при кипении воды на твердых поверхностях нагрева (в том числе на трубах)

1.4. Скорость генерации паровых пузырей

1.5. Отвод теплоты от поверхности нагрева при кипении воды

1.6. Анализ исследований термогидродинамических режимов кипения воды на твердых поверхностях нагрева
1.7. Анализ существующих расчетных моделей теплообмена при кипении
1.8. Теплообмен при кипении воды на пучке горизонтальных труб
1.9. Методы экспериментального исследования процесса кипения
на горизонтальных трубах
1.10. Задачи комплексного исследования процесса кипения на горизонтальных трубах
Глава 2. Методика исследования процесса кипения воды
на горизонтальных трубах
2.1. Задачи экспериментального исследования
2.2. Экспериментальные установки и их элементы
2.2.1. Испарительная камера
2.2.2. Экспериментальная установка с воздушным термостатом
для одиночной горизонтальной трубы
2.2.3. Экспериментальная установка для изучения процесса кипения на одиночной трубе с “охранным” нагревателем
2.2.4. Экспериментальная установка с воздушным термостатом
для изучения процесса кипения на пучке труб
2.2.5. Испарительная камера парогенераторной установки на морской воде для изучения процесса кипения на пучке труб
2.3. Рабочие участки
2.3.1. Задачи проектирования
2.3.2. Рабочие участки с электрическим обогревом
2.3.3. Рабочие участки с жидким или газообразным теплоносителями
2.3.4. Компоновка рабочих участков в пучки греюших труб
2.4. Измерение температуры

2.4.1. Изготовление термоэлектрических термометров (термопар)
2.4.2. Градуирование термопар
2.4.3. Измерение термоЭДС термопар
2.5. Оценка точности результата измерения
2.6. Определение внутренних характеристик процесса
кипения воды
2.6.1. Киносъемка процесса кипения
2.6.2. Определение отрывного объема парового пузыря
2.6.3. Расчет парового объема и площади основания парового пузыря в период его роста
2.7. Расчет теплоотдачи
2.7.1. Коэффициент теплодотдачи
2.7.2. Расчет потерь теплового потока с торцов рабочих участков .
2.8. Планирование эксперимента
Глава 3. Температурный напор начала пузырькового кипения на
горизонтальных трубах
3.1. Работа образования парового пузыря на горизонтальной
трубе
3.2. Экспериментальное исследование температурного напора начала пузырькового кипения на горизонтальных трубах
Глава 4. Рост паровых пузырей на нижней образующей
горизонтальных труб
4.1. Рост парового пузыря при атмосферном давлении
4.2. Рост парового пузыря при пониженных давлениях
Глава 5. Исследование составляющих теплового баланса при
кипении воды на горизонтальных трубах
5.1. Анализ опубликованных работ по исследованию составляющих теплового баланса при кипении воды
5.2. Тепловой поток, отводимый естественной конвекцией
5.3. Тепловой поток, отводимый паровыми пузырями
5.4. Тепловой поток, отводимый механизмом турбулентного переноса
5.5. Тепловой поток, отводимый пульсационно-струйным механизмом
5.6. Проверка сходимости теплового баланса
5.7. Тепловой баланс в условиях пониженного давления
Глава 6. Термогидродинамические режимы двухфазного
потока при кипении
6.1. Термогидродинамика паровых пузырей при кипении воды на
горизонтальных трубах в условиях атмосферного давления .
6.2. Температурное поле и пульсации температуры
6.3. Влияние термогидродинамических условий на

накипеобразование при кипении морской воды
6.4. Термогидродинамические режимы двухфазного потока при
пузырьковом кипении воды на горизонтальных трубах
6.6. Термогидродинамический режим двухфазного потока при
переходе от пузырькового к пленочному кипению
Глава 7. Обобщение результатов исследований теплообмена
при кипении воды на одиночной горизонтальной трубе
7.1. О влиянии диаметра горизонтальной трубы на теплоотдачу
при пузырьковом кипении
7.2. Особенности теплоотдачи при кипении морской воды
7.3. Обобщающие формулы для расчета теплоотдачи при
кипении воды на одиночных горизонтальных трубах
7.4. Внутренние характеристики процесса кипения при разработке новых формул для расчета теплоотдачи
7.5. О новых формулах для расчета теплоотдачи при кипении
воды на одиночных трубах
Глава 8. Исследование теплообмена при кипении дистиллята воды и
морской воды на пучке горизонтальных труб
8.1. Зависимость теплообмена при кипении воды на пучке горизонтальных труб
8.2. Особенности теплообмена при кипении воды и морской воды
на первом нижнем ряде пучка горизонтальных труб
8.3. Исследование процесса кипения воды на пучке горизонтальных труб в условиях атмосферного и пониженного давлений
8.4. Исследование процесса кипения дистиллята воды, водопроводной воды, и термоумягченной морской воды на
пучке горизонтальных труб при повышенном давлении
8.5. Влияние термогидродинамических условий на теплообмен
при кипении воды на пучке горизонтальных труб
8.6. Определение оптимальной плотности теплового потока графо-аналитическим методом
8.7. Определение шагов труб при их компоновке в пучок
8.8. Влияние пучка труб на парообразование
Глава 9. Рекомендации для расчета судовых испарителей с
горизонтальными трубами
Заключение
Основные обозначения
Литература
Приложения

низм образования паровых пузырей имел “нормальный” характер, т.е. действовали устойчивые центры парообразования.
Анализ работ [22, 122, 156, 159, 162,...167, 200] показывает, что на формирование термогидродинамических условий, которые регулируют интенсивность отвода теплоты, влияют форма и размеры парогенерирующей поверхности. Относительно этого влияния можно рассмотреть несколько примеров. Так, на горизонтальной пластине в режиме одиночных паровых пузырей интенсивность теплообмена оценивается по двум составляющим: испарение и барботаж [67]. В отличие от горизонтальной пластины на одиночном центре генерации паровых пузырей интенсивность теплообмена определяют составляющие: испарение и конвекция, при этом весь диапазон изменения плотности теплового потока делится только на две области пузырькового кипения, которым соответствуют два режима теплообмена: режим изолированных паровых пузырей и режим непрерывной паровой “струи”[8].
В ряде работ [52, 197, 212, 214] отмечалось влияние диаметра цилиндрического нагревателя на величину критической тепловой нагрузки q кр , т.е. тепловой нагрузки, при которой происходит переход от пузырькового кипения к пленочному. Переход с одного диаметра горизонтального цилиндрического нагревателя к другому приводил к качественном}' изменению процесса кипения. Так, в условиях атмосферного давления, переход от режима естественной конвекции к пузырьковому кипению для этилового спирта происходил на проволочке диаметром 25 мкм при плотности теплового потока около 0,7 q кр, а на проволочке диаметром 8 мкм (0,008 мм) - при 0,9 q кр [52], На тонких проволочках в работах [95] в отличие от кипения на развитых поверхностях нагрева режим пузырькового кипения отсутствовал. За режимом естественной конвекции наступал переходный режим к пленочному кипению.
Анализ показывает, что есть определенные данные по термогидродинамическим режимам пузырькового кипения на плоских поверхностях и тонких проволоках главным образом при атмосферном давлении. Отсутствуют такие данные для горизонтальных труб и при атмосферном и пониженных давлениях, что не позволяет рассчитывать рабочий процесс в горизонтальнотрубных судовых испарителях.
1.7. Анализ существующих расчетных моделей теплообмена при кипении
Необходимость обобщения существующих в литературе данных по теплообмену при кипении подтверждается, в частности, экспериментальными зависимостями, представленными на рис. 1.7. На этом рисунке видно, что