Диссертация (1025184), страница 2
Текст из файла (страница 2)
[8] Кроме того, насадку необходимо периодическичистить от отложений, что увеличивает эксплуатационные расходы иснижает производительность оборудования из-за остановки градирни навремя очистки. Водораспределительные системы с высоконапорнымифорсункамипозволяютразвитьсуммарнуюповерхностькапель,необходимую для осуществления процессов тепломассообмена в градирни,соизмеримую с площадью оросителя. [9]7Охлаждающий эффект безнасадочной градирни увеличивается доуровня охлаждения пленочной градирни за счет уменьшения размера капель,разбрызгиваемых форсунками и увеличения объема, занимаемого каплями.Это достигается повышением напора воды на форсунки.
От площади капельзависит уровень подохлаждения воды, при этом оптимальный размеркрупности капель должен находится в пределах от 0,5 до 1 мм в диаметре.Данное условие достигается за счет применения высоконапорных форсунокс малым выходным отверстием и малым расходом воды. [10]Цель работы:1. Повышение интенсивности процесса охлаждения оборотной воды вбезнасадочных градирнях.2. Создание эффективного водоохлаждающего устройства, способногоработать в условиях разреженного воздуха.Основные задачи работы:1.Разработкарасчетно-аналитическогоописанияпроцессатепломассообмена при охлаждении воды в градирне с учетом влиянияразреженного воздуха.2.Получение экспериментальных данных в условиях рабочихрежимов на созданном стенде вакуумной безнасадочной градирни.3.Сопоставление экспериментальных данных с разработаннойаналитической моделью.4.Создание методики расчетного проектирования безнасадочнойградирни, учитывающей разрежение воздуха.Научная новизна:1.Разработано аналитическое описание процесса охлаждениякапель воды встречным потоком воздуха с учетом развития внутреннеготеплообмена в сферическом объеме капли и наличия разности температур наповерхности раздела и в ядре.2.Рассмотрены режимы тепло- и массопереноса в устройствахводоохлаждения при наличии разреженного потока воздуха.8Практическая значимостьРазработанаработающейконструктивнаявусловияхсхемаразреженногобезнасадочнойвоздухасградирнивозможностьюпромежуточного ввода свежего потока воздуха в проточную зону.Предложенаметодикарасчетабезнасадочнойградирнисучетомразреженности воздуха.Личный вклад соискателяУчастиевпостановкезадачимоделированияпроцессатепломассообмена в градирне с учетом пониженного давления воздуха.Численная реализация модели.
Создание стенда вакуумной безнасадочнойградирни. Сопоставление результатов расчетов с опытными данными,полученными на стенде.Апробация работыОсновные положения диссертационной работы были доложены иобсуждены на Международной конференции с элементами научной школыдля молодежи «Инновационные разработки в области техники и физикинизких температур» 14-16 декабря 2011 г., (Москва, 2011); V научнопрактическойконференциисмеждународнымучастием«Проблемысовершенствования холодильной техники и технологии», март 2012 г,МГУПП, (Москва, 2012); Всероссийской конференции «Зеленые технологии– путь решения проблем изменения климата и сохранения окружающейсреды» 8-9 ноября 2012 г., Министерство энергетики РФ, (Москва, 2012);Международной конференции «Индустрия холода для продовольственной,энергетическойиэкологическойбезопасности» врамкахвыставки«Chillventa Rossija 2013», 5-8 февраля 2013 г, (Москва, 2013); Научнопрактической конференции, посвященной Л.А.
Костандова, ноябрь 2013 г.,УниверситетМашиностроения,(Москва,2013);Международнойконференции с элементами научной школы для молодежи «Инновационныеразработки в области техники и физики низких температур» 10-12 декабря2013 г., (Москва, 2013).9Глава 1. Обзор научной литературы по исследуемойтематикеПрактически во всех отраслях промышленности широко применяютсяконтактные теплообменные аппараты, в которых процессы нагревания илиохлаждения газов и жидкостей осуществляется при их непосредственномконтакте, а не через теплопередающие поверхности, как в известныхтрубчатых, змеевиковых, пластинчатых, спиральных и других конструкцияхповерхностныхтеплообменников.Кпреимуществуконтактныхтеплообменников по сравнению с поверхностными относятся снижениеметаллоемкости,коррозионно-эррозионногоизноса,капитальныхиэксплуатационных затрат, повышение надежности работы оборудования изза отсутствия различного рода отложений и накипи на теплопередающихповерхностях.Рациональное использованиеэнергоресурсовстановитсяосновнойпроблемой как для отдельных предприятий, так и для российской экономикивцелом.Известно,чтонеобходимостьповышенияэффективностиоборотного водоснабжения особенно остро ощущается в теплый периодгода, поскольку, чем ниже температура охлажденной воды, тем большевыход и выше качество получаемого продукта.
Решение данной проблемывозможно лишь при комплексном подходе и рассмотрении всех факторов виз взаимосвязи. [11]1.1 Устройства для предварительного охлаждения воды ввоздухоразделительных установкахДля воздухоразделительных установок воду охлаждают в специальныхаппаратах, где она вступает в непосредственный контакт с сухим иличастично насыщенным влагой азотом. Охлаждение происходит за счетнасыщения азота воздуха влагой и подогрева его до температуры воды.10Температура охлажденной воды зависит от соотношения количества воды иазота.Приограниченномколичествеводыможетбытьполученатемпература воздуха 7-10 °С при его первоначальной температуре до 40-50°С [12, 13]. Для обеспечения хорошего контакта между азотом и водойприменяют аппараты скрубберного типа, внутренний объем которыхзаполненлибожелобчатыми,либодырчатыми(провальными)ректификационными тарелками.
В зарубежной практике для этих целейприменяется насадка из керамических колец Рашига, однако ее недостаткомявляется низкая прочность и меньшая эффективность по сравнению старелками.Процессы тепломассообмена в теплообменниках контактного типасложны.Расчетытакихтеплообменниковосложненысовместнымпротеканием тепло- и массообмена, изменением во времени поверхностиконтакта потоков, существенное перемешивание, вертикальная конвекция,неравномерность характеристик потоков, нестационарность распределениячастиц (капель, пузырей), пульсации потоков и многие другие.
Поэтомуматематическое моделирование процессов тепло- и массопереноса вконтактныхтеплообменникахможетбытьвыполненолишьприсущественных упрощениях. В связи с отсутствием достаточно точных иполных методов расчѐта разработчикам приходится использовать данные,полученные экспериментальным путем на лабораторной модели. [14]Существуют два основных направления в разработке методов расчѐтапроцессов в тепло- и массообменных аппаратах.
Методы одного из нихпозволяют определить суммарное количество теплоты и массы, переданноеот одной среды к другой в контактном аппарате, конечные или начальныепараметры сред, а также их расходы.Методыдругогонаправленияпозволяютопределитьлокальныепоказатели процесса и характеристики сред в аппарате: диаметр капель, ихмассу, скорость, температуру, давление и др. Эти методы основаны нарешении интегро-дифференциональных уравнений баланса теплоты и массы11и использовании эмпирических формул для расчѐта коэффициентов тепло- имассопереноса. [15]Для расчета коэффициентов тепло- и масоопередачи используютсякритериальные выражения вида:НаибольшиесложностиNu=f (Re; Pr),(1.1)Sh=f (Re; Sc).(1.2)прирасчетекоэффициентовтепло-имассопередачи по критериальным выражениям вида (1.1) и (1.2) обычносвязаны с определением величины поверхности фазового контакта.
В связи сэтим, многие исследователи используют при выводе этих выражений неистинные коэффициенты тепло- и массопередачи, а их произведения наудельную поверхность взаимодействия фаз А (в м2/м2), то есть КтА и A.Балансово-эмпирический подход к расчету контактных теплообменниковполучил развитие в работах Е. И.
Андреева [16]. Разработанный им методбазируется на использовании двух основных зависимостей: критериальногоуравнения тепломассообмена. По мнению автора, такой подход к решениюзадачи охлаждения газов в аппаратах контактного типа позволяет избежатьсложностей, связанных с определением величины поверхности фазовогоконтакта, а также с возможностью изменения направления движениятепловых потоков при переходе от испарения к конденсации и наоборот.В предложенном методе расчета движущая сила процесса носитусловный характер, так как на границе двух поверхностных слоев,являющихся основой предложенной модели, не может быть достигнутоусловие насыщения.Метод расчета, предложенный Е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
