Повышение эффективности основных типов графитовых теплообменников за счет интенсификации конвективного теплообмена

• Автор: Луконин, Владислав Алексеевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 184 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

КВ Е Д Е Н И Е

г ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОГО

ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ V.

1.1. Особенности конструкции и условий работы графитового теплообменного оборудования

12 Интенсификация теплообмена за счт воздействия на

поток жидкости перед входом в каналы.

13. Интенсификация теплообмена за счт воздействия на

поток жидкости внутри каналов.

1.3.1. Интенсификация теплообмена с помощью установленных в канале вставок

1.3.2. Интенсификация теплообмена созданием неоднородностей давления в потоке за счт течения в канале сложной конфигурации.
1.4. Выводы и постановка задачи. .
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ГЕОМЕТРИИ ВХОДНЫХ УСТРОЙСТВ ГРАФИТОВЫХ БЛОЧНЫХ АППАРАТОВ НА ТЕПЛООБМЕН В КАНАЛАХ
2.1. Выбор метода измерения локальных коэффициентов теплоотдачи. .
2.2. Экспериментальная установка для исследования локального теплообмена..
2.3. Обработка опытных данных.
2.3.1. Методика обработки результатов эксперимента
2.3.2. Машинная обработка результатов опыта.
2.3.3. Тарировочные опыты.
2.4. Программа исследований.
2.5. Результаты опытов и их анализ
2.6. Выводы и рекомендации
3.ИНТЕНСИФИКАЦИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА. В КАНАЛАХ МЕТОДОМ АВТОКОЛЕБАНИЙ ЛЕНТОЧНОГО ПУЧКА..
3.1. Изучение характера движения ленточных турбулизаторов
с помощью скоростной киносъмки
3.2. Анализ механизма интенсификации теплообмена при использовании метода автоколебаний ленточного пучка.
3.3. Исследование равновесия лент в потоке жидкости
3.3.1. Теоретическое обоснование метода расчта
3.3.2. Алгоритм расчта равновесия ленты а потоке
3.3.3. Экспериментальное уточнение некоторых расчтных формул
3.3.4. Результаты расчта равновесной конфигурации
3.3.5. Выбор характеристик лент, используемых для реализации метода автоколебаний.III
3.4. Экспериментальное исследование конвективного теплообмена и гидравлического сопротивления при использовании метода автоколебаний.
3.4.1. Методика проведения экспериментов
3.4.2. Результаты исследования и их анализ
3.5. Выводы.
4. РАЗРАБОТКА АППАРАТОВ О ИНТЕНСИФИЦИРОВАННЫМ ТЕШЮ0БМЕН0М
4.1. Блочный графитовый теплообменник.
4.2. Графитовый кожухотрубчатый теплообменник.
4.3. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕН И Е
ЛИТЕРАТУРА


Графитовые теплообменники предназначены, в основном, для нагрева или охлаждения жидких и газообразных теплоносителей. До -пуотимые скорости движения газов в аппарате составляют 7 * м/с, а при движении жидкости - 0,5 + 2,0 м/с, что соответствует пере -ходной зоне течения и слаборазвитому турбулентному режиму потока (йе = 7*3+ -Ю3). В связи с этим в дальнейшем для нас нал -больший интерес представят исследования, выполненные в этом диапазоне. Из-за технологических и эксплуатационных требований наименьший диаметр каналов в блоке составляет мм, а в кожухотрубчатых - мм . Тем самым одно из средотв интенсификации теплообмена - увеличение поверхности в заданных габаритах за счёт уменьшения диаметра каналов - для графитовых аппаратов должно считаться исчерпанным. В силу пористости графита уменьшать толщину оте -нок между соседними каналами ниже 5 мм ( величина толщины стенок в блочном и кожухотрубчатом теплообменниках) не представляется возможным. В графитовых аппаратах не удаётся применить в качестве средства интенсификации теплообмена и оребрение, так как приварка металлических рёбер невозможна, а выполнение ребристой поверхности из графита затруднительно. Поэтому последующее изучение интенсификации конвективного теплообмена в графитовых аппаратах ограничим рассмотрением возможностей увеличения теплоотдачи в каналах. Как известно [7] , основным термическим сопротивлением при теплообмене между жидкостью и твёрдой поверхностью является образующийся на стенке пограничный слой. Например, увеличить теплоотдачу можно за счёт роста скорости движения жидкости, т. Однако этот способ интенсификации имеет существенные недостатки. Во-первых, увеличение теплоотдачи за счёт роста скорости сопровождается значительным ростом гидравлического сопротивления ( напомним, что сС ~ V0,8, аЛ/)' 1Уг). Во-вторых, с ростом скорости увеличивается эрозионный износ поверхности теплообмена. Поэтому в теплообменных аппаратах скорость движения теплоносителей ограничена. Поскольку, вообще говоря, наивысшая теплоотдача достигается при турбулентном режиме течения, то в [8] был сформулирован общий принцип интенсификации теплообмена - искусственно перемещать процесс в турбулентную область. Устройства, реализующие этот принцип, принято называть турбулизаторами. Примерами таких устройств могут служить различного рода решётки, завихрители, турбулизирующие вставки и т. Все они обеспечивают достижение требуемого эффекта за счёт гидравлического воздействия на поток в целом или его часть. Так как турбулизировать поток беспредельно практически невозможно, то резервы интенсификации теплообмена за счёт искусственной турбу-лизации потока, по-видимому, ограничены. Попытка оценить эти резервы была предпринята в [9] . Как известно, в турбулентном пограничном слое могут быть выделены вязкий подслой, область логарифмического профиля скорости и область постоянного коэффициента турбулентного обмена . Действие турбулизаторов, размещённых в пристенной области потока, сводится к уменьшению области логарифмического профиля пограничного слоя и увеличению 8. Поэтому в [ 9] предложена в качестве предельного турбулентного состояния двухслойная модель пограничного слоя: вязкий подслой и примыкающая к нему свободная турбулентная струя. Проводя сопоставление рассчитанных по этим уравнениям <С и затрачиваемой на прокачку теплоносителя мощности Л/ с их значениями при обычном турбулентном течении, автор заключает, что предельная турбулизация за счёт периодического обновления погра -ничного слоя обеспечивает увеличение оС в 2,3 раза при неизменном сопротивлении. Таким образом, выполненная в [9] оценка указывает на эффективность искусственной турбулизация потока как метода интенсификации конвективного теплообмена. Классификацию методов интенсификации конвективного теплообмена в каналах, которые реа -лизугот турбулизаторы, можно провести по различным признакам. В нашей работе мы в качестве такого признака выберем расположение тур-булизатора. К первой группе следует отнести входные камеры теплообменников, различные местные сопротивления, установленные на входе.