Научные основы и практические результаты повышения эффективности теплообменных аппаратов

• Автор: Киреев, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.17.08, 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ангарск
• Количество страниц: 337 с. : ил.

Оглавление

Введение стр.

Глава I. Современное состояние проблемы отвода тепла в окру

1.1. жающую среду Открытые системы оборотного водоснабжения

1.2. Закрытые системы оборотного водоснабжения

1.3. Теоретические основы процессов тепломассообмена при ис

1.4. парении Основные характеристики электростатических полей и их

1.4.1. применение в промышленности Электростатическое распыление

1.4.2. Интенсификация теплообмена ЭСП

1.5. Целесообразность применения воздушных конденсаторов в

1.6. холодильных установках Выводы

Глава 2. Теоретический анализ процессов теплообмена
2.1. Теплообмен при воздушном охлаждении
2.2. Теплообмен при испарительном охлаждении
2.3. Теплообмен при охлаждении в электростатическом поле
2.4. Анализ результатов охлаждения в ЭСП
2.5. Активизация границ взаимодействия теплоносителей как
2.6. принцип новых технологических и аппаратурных решений Теплообмен в пористой пластине
2.7. Выводы
Глава 3. Экспериментальные стенды, методика и результаты
3.1. экспериментальных исследований Описание экспериментальных стендов
3.2. Методика проведения экспериментов
3.3. Оценка погрешности измерений
3.4. Зависимость изменения коэффициента теплоотдачи от по
3.5. верхности теплообменного элемента при охлаждении в ЭСП Аппроксимация экспериментальных исследований
3.6. Сопоставление экспериментальных и теоретических данных
3.7. Исследования тепловых и газодинамических характеристик
3.7.1. пористых ребер Описание экспериментального стенда и методика проведе
3.8. ния экспериментов Влияние вольтамперных характеристик ЭСП на теплооб д V
3.9. мен в пористом ребре Исследование теплообмена в конденсаторе воздушного охлаждения малой холодильной машины А Лш У
ЗЛО. Описание экспериментального стенда и методика исследо 5 вания лабораторного образца теплообменного аппарата 3 Выводы
Глава 4. Совершенствование процессов теплообмена при охлаж
дении и замораживании пищевых продуктов
4Л. Характеристика климатических условий Восточной Сибири
и использование их особенностей на предприятиях региона
4.2. Теплообмен при замораживании мяса
4.3. Охлаждение мяса
4.4. Охлаждение вареных колбасных изделий
4.5. Применение электростатического ноля при охлаждения 6 вареных колбасных изделий
4.6. Расчет теплопритоков в камере охлаждения вареных кол
басных изделий
4.7. Выводы
Глава 5. Промышленная реализация полученных результатов
5.1. Применение ЭСП в воздушноиспарительных конденсато
рах холодильных машин
5.2. Применение воздушных конденсаторов в холодильных ус
тановках на предприятиях Восточной Сибири
5.3. Методика расчета воздушного теплообменника в режиме
испарительного охлаждения
5.4. Кондиционирование воздуха в производственных помеще
5.5. Выводы
Основные результаты и выводы
Список используемой литературы


Строго говоря, в многокомпонентных смесях в самопроизвольных процессах молекулярной диффузии движущей силой является градиент химического потенциала д/л/дп. Одной из таких смесей является смесь воздуха с парами воды. В совмещенных процессах тепломассопереноса на процесс переноса массы накладывается процесс переноса энергии. При вынужденном движении смеси имеет место молекулярная и конвективная диффузия [, ]. Изучение таких процессов опирается на опытные законы, полученные для независимо протекающих процессов переноса энергии и массы. Движущей силой в процессах тепломассопереноса является градиент концентраций дс1 дп . В реальных условиях процессы теплообмена и массообмена, происходящие при изменении агрегатного состояния теплоносителя при испарении в парогазовый поток или конденсации из парогазовой смеси, неразрывно связаны между собой. Плотности потоков тепла ца и яР не зависимы друг от друга. Как отмечается в ряде работ [, , , ], при массообмене возникает плотность потока вещества, определяемого молекулярной и конвективной диффузией. В общем случае, при движении потока вещества переносится и энтальпия, следовательно при массообмене через любую неподвижную контрольную поверхность переносится скрытая теплота, определяемая суммой^ Л Ч. В этом случае уравнение энергии изменяется и в нем появляется член, характеризующий перенос тепла вместе с потоком массы. У. (,. Следовательно, при наличии массообмена температурное иоле будет несколько иным, чем при его отсутствии. Это значит, что массообмен влияет на процессы переноса тепла, а сами процессы переноса тепла и массы являются взаимосвязанными. Перенос массы пара идет под влиянием разности парциальных давлений на поверхности пленки Рц,с и в ядре парогазового потока Рп>0. Рр ' {Рп,С -Рп,о), (1. Рр - коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности парциальных давлений, 1/с. В этом случае перенос массы происходит путем молекулярной и конвективной диффузии. Возникновение конвективной диффузии определяется тем, что парциальное давление газа у поверхности стенки меньше, чем в потоке ядра, и газ стремится перемещаться к стенке. В условиях установившегося состояния возникает компенсирующий "Стефанов" [] поток пара. Л/,С "" &Р'П-( ^ )с+С/7 *^С/7,С “"О. Р,П )с+СП '™сп,С, (1. Выражения (1. Стефанова" потока. Сопоставляя выражения (1. Рп,с-Г«. При сопоставлении выражений дифференциальных уравнений массо-отдачи и теплоотдачи видно, что при массообмене появляется дополнительная величина, характеризующая поперечный поток массы вещества. Это значит, что при обработке экспериментальных данных в критериальной форме диффузный критерий Нуссельта должен умножаться на величину, характеризующую поперечный поток массы. Вместе с тем, уравнения и теплообмена и массообмена (1. Это можно проследить на примере рассмотрения системы дифференциальных уравнений пограничного слоя []. Принято считать, что при вынужденном течении жидкости в сложных процессах тепломассопереноса над плоской поверхностью испаряющейся жидкости устанавливается гидродинамический, тепловой и диффузный пограничные слои. Решение этих уравнений производится при допущении, что физические параметры системы постоянны, скорость потока не превышает скорости звука. Граничные условия для этой системы уравнений: при у = 0: Wx = 0, Уу = 0,= I; при у=оо: УХ = У0,1 = Хо. Н'х . Г = °. УХ = 0, ? Если допустить, что ^Уу,с>0, решение систем уравнений (1. Если равны коэффициенты молекулярной диффузии и температуропроводности, должно наблюдаться подобие полей концентраций и полей температур. Подобие полей концентрации и полей температур определяется критерием Льюиса (1. При обработке экспериментальных данных результаты принято обобшать безразмерными критериями, определяемыми на основе системы дифференциальных уравнений. На самом деле полной аналогии между процессами теплообмена и мас-сообмена не наблюдается. Поэтому многие авторы стремятся обрабатывать экспериментальные данные так, чтобы учесть влияние поперечного потока на ноля скоростей и температур. ЛЧ =/(Ке,Ргв). Ии = Ф(Ке,?