Интенсификация теплообмена в газотрубных котлах с использованием профилированных поверхностей теплообмена

• Автор: Шахлина, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 126 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Методы интенсификации конвективного теплообмена

1.2 Факторы, влияющие на интенсификацию теплообмена.

1.2.1 Влияние числа Рейнольдса

1.2.2 Влияние формы профиля кольцевой диафрагмы.

1.2.3 Влияние высоты и шага диафрагм

1.2.4 Влияние полного шага закрутки потока ленточного турбулизатора.

1.3 Интенсификация теплообмена в высокотемпературных потоках

1.4 Способы оценки эффективности различных методов интенсификации теплообмена .
1.5 Основные выводы и постановка задач исследования.
ГЛАВА 2. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ЛУЧИСТОГО ТЕПЛООБМЕНА.
2.1 Определение температуры плоской вставки.
2.2 Изменение температуры вставки и температуры газа по длине трубы.
2.3 Экспериментальное исследование влияния лучистого теплообмена от вставки к стенке трубы.
2.4 Оценка влияния полного шага закрутки ленты на долю лучистого теплообмена
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕНСИФИКАЦИИ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА
3.1 Методика экспериментального определения коэффициента теплоотдачи конвекцией .
3.2 Результаты экспериментального исследования теплообмена в трубах различной конфигурации.
3.2.1 Гладкая труба.
3.2.2 Гладкая труба с установленным в ней турбулизатором в виде скрученной ленты .
3.3 Экспериментальное исследование интенсификации теплообмена в трубе с кольцевой накаткой.
3.3.1 Труба с кольцевой накаткой
3.3.2 Труба с кольцевой накаткой с установленными в ней турбулизаторами в виде скрученной ленты.
ГЛАВА 4. АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ.
4.1 Экспериментальное определение аэродинамического сопротивления.
4.2 Результаты экспериментов по аэродинамике канала.
ГЛАВА 5. ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЛ ВК
5.1 Описание котла ВК
5.2 Результаты испытания котлов типа ВК.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение 1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В настоящее время накоплен большой экспериментальный и теоретический материал в области интенсификации теплообмена с использованием профилированных поверхностей теплообмена. Ниже приводится краткий обзор методов интенсификации теплообмена, разработанных как у нас в стране, так и за рубежом. В результате интенсификации процессов теплообмена можно добиться существенного уменьшения массы и габаритов теплообменного оборудования, а также обеспечить заданный температурный уровень элементов этого оборудования и повысить надежность их работы. Проблема интенсификации теплообмена содержит в себе ряд задач. Во-первых, это теплофизическая задача исследования и изыскания гидродинамических и тепловых условий, обеспечивающих оптимальное соотношение между интенсивностью теплообмена и гидравлическими потерями при высоком уровне теплообмена. Во-вторых, эта задача очистки поверхности нагрева от термически вредных отложений и обеспечения минимума этих отложений, таких как отложение солей жесткости со стороны охлаждающей воды в межтрубном пространстве. В-третьих, это обеспечение длительной и надежной работы интенсифицированных поверхностей теплообмена (проблемы эрозии, коррозии, прочности и т. В-четвёртых, это создание достаточно дешевой и легко выполнимой технологии изготовления профилированных поверхностей, а также их монтажа и дальнейшей эксплуатации (очистки и плановых ремонтов). Па данный момент предложены и исследованы разнообразные методы интенсификации теплообмена. Эффективность обоих способов сильно зависит от характера теплообмена. Использование шероховатых поверхностей, характеризующихся различными конфигурациями от случайной шероховатости типа песочной до дискретных выступов. Конфигурация обычно выбирается так, чтобы разрушить вязкий подслой в большей степени, чем увеличить площадь поверхности, на которой происходит теплоотдача. Применение шероховатых поверхностей нацелено главным образом на однофазные течения. Применение развитых поверхностей, таких как цельные трубопроводы с внутренним оребрением, профилированные и перфорированные поверхности. Использование устройств, интенсифицирующих теплообмен за счёт турбулизации пограничного слоя. Данные устройства помещаются внутрь канала, по которому течёт жидкость, таким образом, чтобы способствовать переносу энергии у нагреваемой поверхности. Они используются при вынужденной конвекции. Устройства, закручивающие поток, включают в себя вставки в трубы, которые вызывают вращение потока при вынужденном течении и (или) вторичные течения: змеевики, входные турбулизаторы в виде скрученных лент и изогнутые вставки, размещаемые в ядре потока вдоль оси. Подмешивание к потоку газа твёрдых частиц и капель жидкости, которые образуют разбавленные (суспензии газ - твёрдая фаза) или плотные (псевдоожиженные слои) смеси. Интенсификация теплообмена с помощью механических средств: перемешивание жидкости или вращение поверхности. Вибрация поверхности с низкой или высокой частотой. Пульсации потока теплоносителя. Воздействие на поток электростатических полей. Используется в основном при теплообмене диэлектрических жидкостей, чтобы вызвать большее перемешивание массы жидкости вблизи поверхности теплообмена. Отсос потока, основанный на удалении пара при пузырьковом или плёночном кипении или на удалении жидкости через пористую поверхность теплообмена при однофазном течении. Два или более перечисленных выше методов можно применять одновременно для большей интенсификации, чем при использовании каждого метода отдельно. Такие процессы называют комбинированной интенсификацией. К ним относятся: комбинирование турбулизаторов с оребрением поверхности; применение спиральных ребер, одновременно закручивающих поток; применение закручивающих устройств при течении суспензий; комбинирование турбулизаторов с закруткой потока. Как показывают многочисленные исследования [2-8] различных авторов, из всех известных методов интенсификации теплообмена в трубах наибольшее внимание уделяется искусственной турбулизации потока кольцевыми диафрагмами (метод кольцевой накатки) и непрерывной закрутке потока (рис. Рис.