Теплообмен при конденсации смеси паров этанола и воды

• Автор: Фаткуллин, Г. Ш.
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1995
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 147 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПЛЕНКА КОНДЕНСАТА И ДИФФУЗИОННЫЙ ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ. И

1.1. Структура пленки конденсата. И

1.2. Факторы, влияющие на режим движения пленки.

,1.2.1. Волновое движение пленки.

1.2.2. Нестабильность Марангони.

1.2.3. Влияние поверхностноактивных веществ на течение пленки жидкости.

1.3. Диффузионный пограничный слой.

1.4. Теоретические решения задачи тепло и массообмена при конденсации бинарной смеси паров.
ВЫВОДЫ.
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Задачи исследования.
2.2. Объект исследования.
2.3. Экспериментальная установка.
2.3.1. Пароконденсатный блок.
2.3.2. Водяной контур.
2.3.3. Контроль и измерение электрических параметров системы.
2.3.4. Система лазерного оптического зондирования.
2.4. Проверка работоспособности лазерной системы.
2.5. Методика проведения опытов и их программа.
ВЫВОДЫ.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
3.1. Пленка конденсата.
3.2. Обработка интерферограмм.
3.3. Паровой пограничный слой.
3.4. Термические сопротивления.
3.5. Коэффициенты теплоотдачи.
ВЫВОДЫ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Правда, в настоящее время нельзя однозначно утверждать, что он должен существовать при всех режимах конденсации смесей паров. Однако эта гипотеза в рассматриваемом случае не может считаться неоспоримой. Из вышеприведенного краткого изложения проблемы вытекает актуальность и своевременность проведения исследования теплоотдачи при конденсации бинарной смеси паров, суженной до единственной пары этанол-воды. Целью настоящей работы является исследование теплообмена при конденсации смеси паров этанол-вода, относящейся к первой группе, но компоненты которой имеют одно из самых больших значений разности поверхностных натяжений компонентов со всеми вытекающими отсюда последствиями. Однако мы не предполагаем разрабатывать модель течения пленки конденсата, а ограничиваем свою задачу выяснением ряда принципиальных положений, связанных с процессом теплообмена и получением конкретных значений коэффициентов теплообмена в широком диапазоне режимных параметров. Диссертация состоит из трех глав. Во второй главе описана экспериментальная установка и методика проведения эксперимента. В третьей главе приводятся результаты измерений коэффициентов теплоотдачи при конденсации смеси паров этанол-вода в широком диапазоне изменения концентраций и визуализации пограничного слоя интерферометрическим методом, позволивших оценить соотношение термических сопротивлений в пленке и в паровом пограничном слое. Автор выражает благодарность своим научным руководителям профессору Усманову Айтугану Гарифовичу и доценту Мищенко Александру Павловичу за повседневную помощь и ценные советы при выполнении работы. Глава 1. В главе рассмотрены режимы течения конденсата бинарных паровых смесей различной природы, а также паровой диффузионный пограничный слой. Это рассмотрение ведется с позиции их влияния на интенсивность теплообмена при конденсации. Глава завершается обсуждением некоторых методов расчета теплообмена при конденсации бинарных смесей паров. Ниже рассматриваются экспериментальные работы по теплообмену при конденсации смеси паров двух неограниченно растворимых жидкостей. В них приводятся фотографии пленки конденсата и описания визуального наблюдения этих пленок. В большинстве рассматриваемых ниже работ конденсация смеси паров проводилась на поверхности горизонтальных и вертикальных трубок. В работе Бобе и Семихатова /6/, исследовавших конденсацию смесей этиловый спирт - пропиловый спирт и этиловый спирт - бутиловый спирт конденсат стекал в виде абсолютно гладкой пленки: при конденсации этиловый спирт - вода и ацетон - вода конденсация, по словам авторов, была также пленочной, но на поверхности пленки наблюдалась рябь. Образование ряби авторами относится за счет конденсации на поверхности пленки некоторого избыточного Спо сравнению с равновесным) количества легкокипящего компонента. В диссертации Козицкого // для смесей легких углеводородов: пропан-н-бутан, н-бутан-изобутан, этан-пропан для всех температур и удельных тепловых нагрузок наблюдалась пленочная конденсация с ламинарным течением конденсатной пленки. Т. КцЩ, БЬ. Коуаша и другие // представили наглядные фотографии характера течения пленки и небольшой комментарий к ним. Два снимка относятся к смеси метанол-вода. При 0, (АТ = ,5 Ю и 0,% (АТ = 8,3 Ю мольн. По словам авторов, капли появляются на поверхности трубки, вырастают, объединяются и падают вниз, при этом последние сметают другие капли на своем пути и на их месте немедленно появляются новые. На остальных шести снимках показаны структуры пленки для смеси этанол-вода. Здесь наблюдаются пять режимов. На первом из них, относящимся к смеси близкой к азеотропному составу 0,% (мольн. АТ = ,7 К, наблюдается чисто пленочный режим отекания конденсата. К, . К, К фиксируется переход от ручьевого к кольцевому, а затем к пленочному. На последних двух снимках, относящихся к мольной концентрации 0. АТ = . Ю и 0. АТ = . К) наблюдается капельная конденсация, причем при переходе от большей нагрузки к меньшей, стекающие капли меняют свои очертания от сферических на полусферические меньших размеров. Для метанол-этаноловой смеси отмечен пленочный характер отекания конденсата.