Исследование тепломассообмена в среде перегретого водяного пара в энерготехнологических установках текстильной промышленности

• Автор: Коротин, Андрей Олегович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 108 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ4стр.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Методы расчета тепломассообмена тонких текстильных

материалов во влажном воздухе.стр.

1.2 Межфазное равновесие между паром и влажным

материаломстр.

1.3 Методы расчета тепломассообмена тонких текстильных

материалов в перегретом парестр.

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

2.1 Тепло и массообмен в процессах обработки тонкого текстильного материала в среде перегретого водяного парастр.
2.2 Решение системы дифференциальных уравнений и анализ закономерностей тепломассообмена между влажным материалом и перегретым паром.стр.
2.3 Упрощенный оценочный метод расчета процесса тепломассообмена в среде перегретого парастр.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В СРЕДЕ ПЕРЕГРЕТОГО ПАРА
3.1 Экспериментальная установка для исследования тепломассообмена в процессах обработки влажного материала перегретым паром.стр.
3.2 Порядок проведения экспериментов.стр.
3.3 Сопоставление результатов расчета и эксперимента, их обсуждение и анализстр.
3.4 Теплотехнический расчет зрельника, для влажностнотепловой обработки текстильного материала в среде перегретого водяного пара.стр.
ВЫВОДЫ.2стр.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Процессы термообработки материалов перегретым водяным паром часто встречаются в различных отраслях промышленности или производства, например в отделочном производстве текстильной промышленности, и в частности, в зрельниках. Применение перегретого пара уменьшает потребное время обработки ткани (и, следовательно, дает возможность повысить производительность машины или при прежней производительности сократить габаритные размеры зрельника), а также повышает качество обработанной ткани, давая на ней более яркие краски. Так, потребное время обработки ткани в зрельнике мокрого проявления при 0°С составляет -сек, а при 0°С сек []. Поэтому представляется актуальной задача оптимального проектирования энерготехнологических установок, использующих для термообработки текстильного материала перегретый пар. Для этого необходимо располагать надежной аналитической методикой и, в частности, нужно разработать метод расчета процессов тепло- и массообмена между влажным материалом и перегретым водяным паром. В работе [1] обоснованно указавается, что при рассмотрении общей картины внешнего тепло- и массообмена в процессах термообработки влажного материала в среде перегретого пара законченной теории, описывающей всю совокупность движущих сил тепло- и массообмена, еще нет. Это связано с тем, что в отличие от процессов тепломассообмена между влажным материалом и влажным воздухом, где движущей силой массообмена при испарении влаги в воздух является разность парциальных давлений между поверхностным слоем и вдали от него, в среде перегретого пара она отсутствует. Отсутствие потенциала массопереноса не позволяло разработать методику прогнозирования характеристик энерготехнологического оборудования, работающего на перегретом водяном паре. Цель исследования - разработать теоретически и проверить экспериментально метод расчета тепло- и массообмена между тонким влажным материалом и перегретым паром, применительно к энерготехнологическим установкам текстильной промышленности. Разработка оценочной методики расчета процесса, позволяющей внести поправку к величине начального влагосодержания, обусловленную конденсацией пара на холодном материале. Экспериментальное исследование процесса тепломассообмена тонкого текстильного материала в среде перегретого пара на лабораторном стенде. Экспериментальная проверка полученных теоретически результатов путем их сопоставления и анализа. Разработать методику теплотехнического расчета зрельника, работающего на перегретом водяном паре. При разработке метода использованы подходы статистической физики необратимых процессов для трехатомного газа с шестью степенями свободы с привлечением кинетического уравнения Больцмана. Для перегретого водяного пара получено уравнение, определяющее экстраполированное к поверхности из эйлеровой области значение температуры, что позволило привлечь к описанию теплообмена феноменологический подход. На основе развитой теории получена замкнутая система дифференциальных уравнений для расчета изменения параметров тонкого текстильного материала в среде перегретого пара, без привлечения эмпирических данных о ходе процесса. В рамках развитой теории установлено существование в среде перегретого пара аналога точки росы, в которой конденсация пара на холодном материале сменяется испарением влаги. Получено уравнение, определяющее температуру влажного материала в этой точке. Получено уравнение, определяющее положение этой точки. Практическая ценность и реализация результатов работы. ПТЭ МГТУ имени А. Н. Косыгина. Экспериментальный стенд предполагается использовать при проведении научно-исследовательских работ студентов. Достоверность научных положений и выводов. Развитая теория основана на привлечении надежных, обоснованных подходов к расчету тепломассообмена. Формулировка системы дифференциальных уравнений основывается на использовании законов сохранения массы, импульса и энергии с привлечением методов статистической механники необратимых процессов на базе решения кинетического уравнения Больцмана. Решение системы выполнено методом Рунге - Кутты - Мерсона с автоматическим выбором шага интегрирования при заданной погрешности.