Теплообмен при ламинарном течении жидкости в роторе центробежного пароструйного подогревателя и модернизация на его основе узла нагрева воды в системах водоподготовки

• Автор: Белавина, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 162 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список основных обозначений

Введение.

Глава 1. Гидродинамика и теплообмен во вращающихся элементах ротационных аппаратов.

1.1. Ротационные аппараты для процессов гидродинамики, тепло и массопереиоса па объектах теплоэнергетики.
1.2. Теоретические и экспериментальные исследования гидродинамики и теплообмена во вращающихся каналах различной формы

1.3. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Физическая и математическая модели сопряженных задач теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном канале и кольцевом насадке

2.1. Общие положения

2.2. Физическая и математическая модели сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном канале, сочлененном с кольцевым насадком
2.2.1. Физическая модель сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном канале
2.2.2. Математическая модель сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном канале
2.3. Физическая и математическая модели сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся кольцевом насадке.
2.3.1. Физическая модель сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся кольцевом насадке.
2.3.2. Математическая модель сопряженной задачи теплообмена в
радиально вращающемся кольцевом насадке.
Глава 3. Численная реализация сопряженных задач теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном канале и кольцевом насадке.
3.1. Оценка существующих методов решения
3.2. Метод конечных элементов решения сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном канале
3.2.1. Построение конечноэлементной модели метода конечных элементов.
3.2.2. Расчет температуры стенки каната.
3.2.3. Формирование и решение системы уравнений для нахождения полей скоростей и температур в проточной части канала.
3.2.4. Расчет давления
3.3. Решение сопряженной задачи теплообмена в радиально вращающемся
кольцевом насадке.
Глава 4. Анализ результатов численного решения сопряженных задач теплообмена в радиально вращающемся криволинейном конвергентном
канале и кольцевом насадке
Глава 5. Модернизация узла нагрева воды в системе водоподготовки на базе центробежного пароструйного подо1ревателя.
5.1. Описание технологического процесса.
5.2. Общая схема технологического расчета теплообменных аппаратов
5.3. Инженерный расчет теплообменных аппаратов.
Основные выводы
Список использованной литературы


В настоящее время насчитывается более десятка конструкций таких аппаратов, работающих в системах газжидкость, жидкостьжидкость, паржидкость, где в качестве рабочих сред используются как ньютоновские, так и аномальновязкие жидкости. Известно, что для извлечения ценных компонентов из газовой смеси или очистки этих смесей от вредных компонентов применяется ротационный аппарат типа турбоабсорбера Моритца рис. Рис. При этом рогор размещен в направляющем аппарате, периферийная часть которого завершается кольцевым диффузором. Широкое распространение для процессов экстракции получили аппараты, в которых контактные элементы выполнены в виде кольцевого сопла и диффузора с осевым или радиальным расположением 1. Рис. Одним из первых аппаратов с использованием подобных контактных элементов, в котором успешно реализуются процессы теплообмена, является центробежный пароструйный подшреватель, представленный на рис. Аппарат состоит из вращающегося ротора, периферийная часть которого завершается насадкой, выполненной в виде кольцевого диффузора. Проточная часть подогревателя состоит из коаксиальной трубы и жестко связанного с ней конвергентного криволинейного канала. Г . Г
вда I
Рис. Однако данный аппарат обладает рядом недостатков 1. При устранении недостатков конструкции данного аппарата был предложен ряд конструктивных решений профилирование проточной части приводного вала и конвергентного канала в целях увеличения поверхности теплообмена, создание элементов насадок и т. Для повышения пропускной способности и увеличения поверхности теплообмена профиль конвергентного канала предложено выполнить в виде дробнолинейной функции рис. Анализ расчетов показал, что по сравнению с конвергентным каналом, имеющим прямые стенки, такой канал позволяет увеличить поверхность теплообмена на . Рис. Во внутренней полости такого канала устанавливаются радиальные лопатки, позволяющие увеличить поверхность теплообмена. При этом
коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки канала возрастает в 2. В результате срыва конденсатной пленки с поверхности вращающегося канала, наблюдается переход пленочного режима конденсации пара в пленочнокапельный и капельный режимы, что способствует уменьшению термического сопротивления в 3. При этом, коэффициенты теплоотдачи от пара к внешней стенке канала увеличиваются в 3. Втм2К. На выходе из конвергентного канала, для обеспечения тонкого распыла жидкости и интенсивного межфазиого взаимодействия, непрерывным рядом по окружности расположены кольцевые насадки, выполненные в виде призматических элементов с прямоугольной или треугольной формой сечения. Проведенные нами исследования позволяют расширить современные представления о процессах теплообмена во вращающихся элементах сложной конфигурации и предложить новые конструкции компактных теплообменных аппаратов большей единичной мощности, обеспечивающих высокие параметры энергосбережения и снижение металлоемкости, что отвечает основным требованиям в проектировании современной теплообменной аппаратуры. Изучение теплообмена в каналах, вращающихся аксиально и радиально, необходимо для создания наджных и экономичных систем нагревания или охлаждения, вращающихся частей энергоустановок и теплообменных устройств. Аксиально вращающиеся каналы широко используются в энергетическом машиностроении, теплоэнергетике, химической технологии, авиационных двигателях, космических системах и др. Преимущественно они имеют цилиндрическую форму, также используются сужающиеся и расширяющиеся осесимметричные каналы, и каналы произвольной формы . Существует ряд работ , , , посвящнных исследованию гидродинамики н теплообмена в каналах, вращающихся вокруг своей оси. Одно из наиболее ранних исследований потока в трубе, вращающейся вокруг своей оси, выполнено Леви г Результаты данных исследований показывают, что вращение каналов относительно собственной оси оказывает существенное влияние на характер течения в них, а также процессов теплопереноса значения коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления могут изменяться увеличиваться или уменьшаться в зависимости от типа течения в и более раз .