Отзыв оппонента (Экспериментальное исследование теплообмена при псевдокапельной конденсации паровой смеси вода-этанол на гладких и оребренных трубах)

ОТЗЫВ официального оппонента д.т.н., профессора Мильмана Олега Ошеревнча на диссертацию Чиндякова Андрея Анатольевича "Экспериментальное исследование теплообмена при псевдокапельной конденсации паровой смеси вода-этанол на гладких и оребренных трубах", представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 01.04.14- Теплофизика и теоретическая теплотехника Основной научной задачей, решаемой в диссертации А.А. Чиндякова, является изучение нового метода интенсификации теплообмена при конденсации водяного пара на трубах, основанного на переходе от пленочного режима конденсации к капельному режиму за счет добавления в воду весьма малого количества более летучего компонента с более низким, чем у воды, коэффициентом поверхностного натяжения.

За счет концентрационного эффекта Марангони при этом происходит разрушение пленки, и режим течения конденсата становится капельным 1псевдокапельным). Это приводит к весьма существенному повышению коэффициентов теплоотдачн — до значений, характерных для обычной капельной конденсации. При этом важно подчеркнуть, что процесс псевдокапельной конденсации происходит на смачиваемой поверхности теплообмена, т,е. без применения гидрофобизаторов. Таким образом, основная проблема практического применения конденсаторов водяного пара, работающих в режиме капельной конденсации, связанная с недолговечностью гидрофобных покрытий, может быть решена.

Этим определяется безусловная а альиоеть темы иссле ованни. Содержание работы. Представленная к защите диссертационная работа состоит из введения. четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. Она изложена на 147 страницах, содержит 45 рисунков и 6 таблиц, 70 наименований литературных источников. Во введении автором обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цели исследования, научная новизна и практическая значимость работы, положения, выносимые на защиту, обоснована достоверность полученных результатов и выводов по работе, указан личный вклад автора; приведены сведения о научных публикациях и об апробации результатов исследования.

литературных источников, в которых изложены результаты исследований механизма и закономерностей теплообмена при псевдокапельной конденсации бинарных паровых смесей взаиморастворимых веществ. Обзор написан весьма квалифицированно. Приведены подробные сведения о методах и основных результатах выполненных ранее экспериментальных исследований псевдокапельной конденсации, большая часть которых была проведена на движущейся паровой смеси вода-этанол.

Показано, что имеющийся экспериментальный материал по теплооб мену при псевдокапельной конденсации практически неподвижных паровых смесей весьма ограничен, а теоретические методы расчета теплообм сна при псе вдокапельной конденсации бинарных паровых смесей по существу непригодны для использования в инженерной практике. На основе проведенного анализа сформулированы цели диссертационной работы. установки и методов исследования теплообмена при конденсации практически неподвижной паровой смеси вода-этанол на гладких трубах (горизонтальной и вертикальной) и на оребренных горизонтальных трубах. Разработанный автором автоматизированной системы сбора и обработки опытных данных и управления экспериментом позволил с высокой точностью поддерживать заданные режимные параметры эксперимента и получать зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора между паром и стенкой с весьма небольшим шагом по температурному напору, что особенно важно для получения надежных опытных данных в области перехода от режима пленочной конденсации к режиму псевдокапельной конденсации, который сопровождается резким ростом теплоотдачи.

Болыпое внимание автором уделено такому важному при исследованиях конденсации вопросу, как удаление из контура установки неконденсирующихся газов. Тдетон глана пооаащена анализу полученных опытных данных по теплоотдаче при конденсации паровой смеси вода-этанол и их обобщению. Опыты проводились в широком диапазоне изменения температурного напора пар-стенка. Массовая концентрация этанола в паре, при которой были получены максимальные коэффициенты теплоотдачи, составила около 1',4, Автором впервые показана возможность получения в условиях псевдокапельной конденсации даже практически неподвижной паровой смеси весьма высоких коэффициентов теплоотдачи ~при небольших температурных напорах — в несколько раз выше, чем при пленочной конденсации чистого водяного пара).

Приведены и обсуждаются результаты скоростной фотосъемки процесса псе вдокапельной конденсации на вертикальной трубе. Опытные данные по тешюотдаче на гладких трубах в целом согласуются с результатами других работ, Проанализирован вклад диффузионного термического сопротивления в суммарное термическое сопротивление в изучаемом процессе. В результате обобщения опытных данных получены зависимости, рекомендуемые для инженерного расчета теплоотдачи в условиях псевдокапельной конденсации на горизонтальных и вертикальных гладких трубах. В четве той главе приведены результаты исследования теплоотдачи при конденсации паровой смеси вода-этанол на горизонтальных трубах с оребрением прямоугольной формы, отличавшихся расстоянием между ребрами.

Необходимо отметить, что ранее теплоотдача при псевдокапельной конденсации на оребренных трубах не изучалась. Зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора пар-стенка, представленные автором, в качественном отношении оказались такими же, как на гладких трубах. В работе показано, что при псевдокапельной конденсации оребрение трубы приводит к существенной дополнительной интенсификации теплообмена„ что имеет практическое значение.

В Приложенпях к диссертации проведен весьма подробный анализ погрешностей измерений и приведены таблицы первичных опытных данных. Достоверность результатов экспериментального исследования обеспечивается тщательной проработкой методов исследования, применением дублирующих методов определения коэффициентов теплоотдачи и состава смеси, применением высокоточных средств измерения основных величин, оценкой погрешностей измерений, использованием автоматизированной системы научных исследований, сравнением опытных данных с результатами других работ по конденсации чистого водяного пара и паровой смеси. Научная новизна Автором впервые получены опытные данные по теплоотдаче при конденсации практически неподвижной паровой смеси вода-этанол на наружной поверхности вертикальных и горизонтальных гладких труб при малых концентрациях этанола в смеси, Показано, что максимальное значение коэффициента теплоотдачи при конденсации практически неподвижной паровой смеси вода-этанол в несколько раз выше, чем при пленочной конденсации чистого водяного пара.

В результате обобщения опытных данных по конденсации на гладких трубах впервые получена зависимость, рекомендуемая для инженерного расчета нового теплообменного оборудования, в котором интенсификация теплообмена при конденсации происходит за счет работы в режиме псевдокапельной конденсации. Впервые проведено исследование теплообмена при псевдокапельной конденсации паровой смеси вода-этанол на наружной поверхности горизонтальных оребренных труб. Установлено, что оребрение горизонтальных труб приводит к дополнительной интенсификации теплообмена прн псевдокапельной конденсации.

Практическая ценность Результаты работы могут быть положены в основу при разработке и проектировании новых типов конденсаторов для различных областей промышленности. Приведенные и приложении к диссертации опытные данные могут также использоваться для апробации теоретических методов расчета процесса теплообмена при псевдокапельной конденсации бинарных паровых смесей взаиморастворимых жидкостей. Апробация работы Результаты проведенных исследований прошли обстоятельную апробацию на национальных и международных научных конференциях. Основное содержание диссертации достаточно полно отражено в восьми публикациях, из которых две статьи напечатаны в периодических изданиях из перечня ВАК.

По работе имеются следующие замечания: 1. В обзоре литературы отмечается, что, по данным работ японских авторов, градиент температуры вдоль теплообменной поверхности может существенно влиять на процесс псевдокапельной конденсации. Из данных, приведенных в диссертации, нельзя понять, насколько существенным был этот эффект в условиях опытов, проведенных автором. 2. В работах Л.Д. Бермана была обоснована необходимость введения диффузионных параметров для описания процесса тепломассообмена при конденсации пара с примесями 1в частности, воздуха). В этом плане перенос результатов обобщения автора в формуле параметров теплопередачи на другие среды может оказаться некорректным, 3.

Отнесение величины коэффициента теплоотдачи к поверхности несущей трубы при наличии ребер не отражает в полной мере эффективность процесса. Следует отметить, что при а, - 1'7+ 9) 10~Вт/м~К медное ребро высотой и толщиной 1 мл имеет показатель эффективности меньше единицы, что необходимо учитывать при обработке данных. Официальный оппонент, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой общей физики ФГБОУ ВПО <<Калужский государственный университет нм. КЗ. Циолковск ьман Олег Ошеревич Ы1р: ч вж,йзо.ги Адрес почтовый с индексом: 24 2б д. Адрес Эл. Почты: шгЬосоп®1и! Контактный тел: 8~910) 605-40-4 а г., Степна Разина ул., йЫйй'Я ,,чЮ ~Э ~/' йР66 лв мАИАФ цкммвмдвгм ~4"' "",~'" 4.

Коэффициенты теплоотдачи определены с погрешностью о = 0,15, что можно признать вполне удовлетворительным для значения а = (5 —: 9) 10~вт/м~К. Но в этом плане представляется не достаточно обоснованно определение показателя стенки при Ве 1,49 илн 1,97 вместо 1,5 н2, Заключение Указанные замечания не снижают общего положительной оценки работы. Представленная к защите диссертационная работа Чиндякова А.А.