Испарительное охлаждение влажных материалов понижением давления

• Автор: Беляева, Альбина Валерьевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 131 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОЦЕССОВ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ 1 ЗАМОРАЖИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОНИЖЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ
1.1. Анализ современного состояния процессов испарительного охлаждения технологических вод

на промышленных предприятиях

1.2. Теоретические основы и существующее оборудование процесса замораживания влажных материалов

понижением давления.

1.3. Анализ современных представлений о процессах тепломассопереноса при понижении давления

среды над обрабатываемым материалом.

1.4. Анализ существующих решений задач промерзания влажных материалов при протекании в них фазовых переходов первого рода

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАМОРАЖИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОНИЖЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ
2.1. Физическая картина процесса
2.2. Формализация процесса
2.3. Математическое описание процессов испарительного охлаждения и замораживания влажных материалов понижением давления.
2.3.1. Математическое описание тепломассопереноса в паровой фазе.
2.3.2. Тепломассоперенос во влажных материалах при испарительном охлаждении и замораживании понижением давления
2.4. Построение и анализ конечноразностных схем
для уравнений переноса в паровой фазе.
2.5. Алгоритм расчета процессов испарительного охлаждения и замораживания влажных материалов
понижением давления.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И ЗАМОРАЖИВАНИЯ ВЛАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПОНИЖЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ.
3.1. Описание экспериментальной установки для исследования
процессов охлаждения и замораживания
влажных материалов в условиях понижения давления
3.2. Методика проведения экспериментов и обработка экспериментальных данных.
3.3. Анализ результатов экспериментальных исследований и математического моделирования процессов испарительного охлаждения и замораживания
влажных материалов понижением давления
3.3.1. Анализ результатов исследований процессов испарительного охлаждения и замораживания
влажных капиллярнопористых материалов.
3.3.2. Анализ результатов исследования процесса испарительного охлаждения жидкостей.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 4. ПРОМЫШЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ИСПАРИТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ПОНИЖЕНИЕМ ДАВЛЕНИЯ
4.1. Фактическое состояние процессов подготовки оборотных вод промышленных предприятий
4.2. Принципиальная схема установки испарительного охлаждения оборотной воды.
4.3. Инженерная методика расчета установки испарительного охлаждения воды.
4.3.1. Расчет испарителя
4.3.2. Расчет эжектора
4.3.2.1. Расчет достижимого коэффициента инжекции
4.3.2.2. Расчет геометрических параметров эжектора.
4.3.3. Расчет конденсатора
4.4. Описание опытнопромышленной установки испарительного охлаждения воды
4.5. Исследование режимных параметров установки
при изменении внешних нагрузок
4.6. Техникоэкономическое обоснование внедрения
установки испарительного охлаждения воды
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
ЛИТЕРАТУРА


Во второй главе представлено математическое описание процессов испарительного охлаждения и замораживания влажных материалов понижением давления. Результаты математического моделирования, экспериментальных исследований указанных процессов и проверки на адекватность полученной модели реальным процессам изложены в третьей главе. В четвертой главе приведены исследования технологии испарительного охлаждения оборотных вод промышленных предприятий, инженерная методика расчета процесса и результаты промышленной реализации данного способа. В приложениях представлены программа расчета исследуемых процессов на ЭВМ, данные статистической обработки результатов экспериментальных исследований и акт принятия к внедрению установки испарительного охлаждения оборотных вод на ОАО Нижнскамскшина, подтверждающий практическое использование основных результатов работы. На всех этапах в руководстве работой принимал участие кандидат технических наук, доцент В. А. Лашков. Глава 1. Испарительное охлаждение в условиях вакуума основано на принципе испарения влаги с поверхности технологических материалов ,. Понижение давления в аппарате до давления насыщения водяных паров вызывает вскипание содержащейся в материале жидкости. При этом теплота, затрачиваемая на парообразование, отбирается от самой жидкости, то есть имеет место адиабатическое испарение 2. Вследствие того, что подвод дополнительной энергии отсутствует, продукт охлаждается. Понижение давления до величины, соответствующей тройной точке воды, приводит к замерзанию переохлажденной влаги в материале ,. Таким образом, испарительное охлаждение и замораживание являются взаимосвязанными процессами, протекающими при понижении давления среды над обрабатываемым материалом. Процессы испарения жидкости в условиях понижения давления представляют большой интерес для ряда важнейших технологических процессов. В качестве испарительного охлаждения эти процессы имеют немаловажное значение для решения вопросов охлаждения оборотных вод промышленных предприятий и кондиционирования воздуха с целью создания благоприятных условий на рабочих местах в горячих цехах 5,9,6,2. Метод замораживания используется как начальная стадия сублимационной сушки, которая является перспективным направлением в области консервирования пищевых продуктов ,,,2,0, медикаментов и биопрепаратов ,,, 7,4. В настоящее время способ замораживания понижением давления перед сублимационной сушкой нашел широкое применение в химической технологии получения неорганических веществ ,,3. Современные предприятия химической, нефтяной, целлюлознобумажной, пищевой и других отраслей промышленности являются крупными потребителями оборотной воды, которая часто используется в качестве хладоноситсля ,,,4,2. Выбор современных способов и оборудования для охлаждения технологических вод в значительной мере определяется требованиями, предъявляемыми к охлаждаемой воде и ее ролью в производственном процессе, а так же возможностью использования вторичных энергорссурсов 0,9. Перечисленным условиям удовлетворяют пароводяные эжекторные холодильные машины, работа которых основана на принципе испарительного охлаждения в условиях понижающегося давления , МВД рис. Перегретый рабочий пар высокого давления 1,7 1,8 МПа поступает к главным и вспомогательным эжекторам 5 через редукционноувлажнительную установку 1, в которой дросселируется до 0,8 МПа. При расширении пара в эжекторе создается значительный вакуум, соответствующий остаточному давлению в испарителе 6, из которого откачиваются холодные водяные пары. В диффузоре эжектора скорость смеси паров падает, а давление возрастает до давления в конденсаторе 7, где происходит сжижение смеси паров охлаждающей водой, которая поступает из напорного трубопровода насосов, питающих систему охлаждения подшипников турбогенераторов. Охлажденная в установке вода отсасывается центробежными насосами и используется на тепловых электростанциях для кондиционирования воздуха в помещении, для охлаждения конденсаторов паротурбинных установок и выпрямительных устройств турбогенераторов.