| Přispěvatelé: |
Безродний, М. К., Bezrodny, Mikhail K., Безродный, М. К., Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Теплоенергетичний факультет, Кафедра теоретичної і промислової теплотехніки |
| Popis: |
Роботу присвячено експериментальним дослідженням, що направлені на підвищення ефективності роботи контактних тепломасообмінних апаратів шляхом збільшення міжфазної поверхні тепломасообміну при розпилені рідини відцентровими форсунками, впровадження яких приводить до суттєвої економії матеріальних та енергетичних ресурсів. Виконано комплексні експериментальні дослідження характеристик факелу розпилу рідини (густини зрошення, кута розкриття факела форсунки, середнього об’ємно-поверхневого діаметра крапель рідини). Встановлено вплив вхідних параметрів на відповідні характеристики та визначено площу поверхні крапель розпиленої рідини. Експериментально встановлено значення граничної температури нагріву води та її залежність від початкового паровмісту, при якій вода нагрівається до граничної температури в залежності від початкового паровмісту й витрати сухого повітря. Визначено параметричні границі ефективного використання відцентрової механічної форсунки без випаровування крапель нагрітої рідини. Експериментально досліджено інтенсивність тепло- і масоовіддачі в контактному апараті газокрапельного типу з відцентровою форсункою в умовах утилізації теплоти відхідних газів енергетичних агрегатів. Вперше отримано емпіричні залежності для розрахунку середніх коефіцієнтів тепловіддачі та масовіддачі, які відносяться до дійсної поверхні крапель розпиленої води. Встановлено особливості процесів переносу в газокрапельній системі та отримано узагальнювальні залежності для процесів тепло- і масовіддачі. На основі експериментальних досліджень характеристик розпилу та процесів тепло-масообміну при конденсації пари з парогазової суміші на краплях розпиленої рідини розроблено методику розрахунку крапельного контактного утилізаційного апарату. Scientific work is devoted to experimental research, aimed at improving the efficiency of contact heat and mass transfer units by increasing the interfacial surface of heat and mass transfer during the liquid spraying by centrifugal nozzles, implementation of which results in significant savings of material and energy resources. Comprehensive experimental study of the characteristics of the liquid spraying torch (irrigation density, expansion angle of nozzle torch, the average volume-surface diameter of liquid droplets) was done. The influence of input parameters to the relevant properties was shown and surface area of the sprayed liquid droplets was defined. The limit temperature of water heating and its dependence on initial vapor content in which water is heated to the limit temperature depending on the initial vapor content and dry air output were experimentally set. The parametric borders of effective use of centrifugal mechanical nozzle without evaporation of heated liquid drops were defined. Intensity of heat and mass transfer in the contact gas-droplet unit with centrifugal nozzle in terms of heat utilization of energy units’ exhaust gases was experimentally researched. The empirical dependences for calculating the average heat transfer and mass transfer coefficients relating to the actual surface of the sprayed liquid droplets are obtained for the first time. The peculiarities of transfer processes in the gas-droplet system were determined and generalized dependence for heat and mass transfer were received. Based on experimental studies of spraying characteristics and heat and mass transfer processes at vapor condensation from vapor-gas mixture on the sprayed liquid droplets, the method of calculating the droplet contact utilization unit was developed. Работа посвящена исследованиям, направленным на повышение эффективности работы контактных аппаратов путем увеличения межфазной поверхности теплообмена путем распыления жидкости, внедрение которых приводит к существенной экономии материальных и энергетических ресурсов. Работа содержит результаты экспериментальных исследований характеристик распыла и процессов тепломассоотдачи при конденсации пара из парогазовой смеси на каплях распыленной жидкости. Исследовано влияние температуры и давления воды на тонкость распыла (величину среднего объемно-поверхностного диаметра капель) для центробежной форсунки в пара-метрических условиях ее работы и применительно к условиям работы контактного утилизатора теплоты отходящих газов. На основании проведенных опытов получены новые зависимости величины среднего объемно-поверхностного диаметра капель для параметров распыливания жидкости с помощью центробежной форсунки в новом диапазоне изменения избыточного давления и температуры воды перед форсункой. В результате теоретического анализа движения капель жидкости в факеле распыления центробежной форсунки и использования экспериментальных данных по средним объемно-поверхностным диаметрам капель предложена методика определения действительной межфазной поверхности процессов тепломассообмена в контактных газожидкостных аппаратах капельного типа. Экспериментально определена зависимость граничной температуры нагрева воды в контактном аппарате газокапельного типа с центробежной форсункой применительно к условиям утилизации теплоты отходящих газов энергетических агрегатов. Исследования проведены в диапазоне избыточных давлений воды перед форсункой (0,2–0,6) МПа и объемной доли водяных паров парогазовой смеси на входе в аппарат от 0,02 до 0,45. Показано использование полученной зависимости для расчета предельных значений параметров парогазового потока, ограничивающих область эффективной работы контактного аппарата с конденсацией пара и отсутствием режима испарения капель нагретой жидкости. Экспериментально определена интенсивность тепло- и массоотдачи в контактном аппарате газокапельного типа с центробежной форсункой в условиях утилизации теплоты отходящих газов энергетических агрегатов. Исследование проведены в диапазоне избыточного давления воды перед форсункой (0,2 - 0,6) МПа и объемной долей водяного пара парогазовой смеси на входе в аппарат от 0,08 до 0,35. По результатам экспериментальных исследований определены коэффициенты тепло- и массоотдачи, которые были отнесены к реальной поверхности капель. Полученные в работе результаты экспериментальных исследований коэффициентов тепло- и массоотдачи сравнивались с известными литературными данными для одиночной капли. Установлено, что интенсивность теплоотдачи для капель жидкости с парогазовым потоком выше, чем для одиночной капли, а для массоотдачи, ниже. Установлены особенности процессов переноса в газокапельной системе и получены обобщающие зависимости для процессов тепло- и массообмена для факела капель конуса распыла. В результате указанного комплекса работ предложена методика теплового расчета контактного газокапельного утилизатора теплоты низкотемпературных отходящих газов при распылении жидкости механической центробежной форсункой, которая учитывает реальные условия протекания процессов переноса в рассматриваемой двухфазной системе. Приведенная процедура теплового расчета утилизационной установки позволяет при заданных параметрах отходящих газов и воды на входе получить тип и количество распылителей для генерирования капель воды, выполнить компоновку в штатном коробе для отвода газов, рассчитать параметры теплоносителей на выходе с установки и определить ее теплопроизводительность. |
