Удосконалення теплообмінних апаратів і систем для конденсації і охолодження технологічних потоків

Ключові слова: експериментальні дослідження, процеси теплообміну, конденсація аміаку, удосконалена форма ребра, дослідження пучків труб, повне моделювання, розрахункові залежності, порівняння поверхонь, мінімальні енергетичні витрати, промислові зразки конструкцій, випробування апаратів.

Аннотация

Гоголь Н.И. Совершенствование теплообменных аппаратов и систем для конденсации и охлаждения технологических потоков. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.05.14 - “Холодильная и криогенная техника, системы кондиционирования”. - Одесская государственная академия холода, Одесса, 2005 г.

В диссертации представлены экспериментальные исследования процессов теплообмена в аппаратах технологических процессов промышленных производств. Процессы конденсации насыщенных паров аммиака внутри горизонтальных труб исследованы при значениях массовых скоростей аммиака в трубе 0,66…18,0 кг/(м²?с), воздуха в живом сечении оребренной трубки 3,0...15,0 кг/(м²?с), температур воздуха 12,0...29?С, давлений аммиака 0,8...1,5 МПа, плотностях теплового потока, отнесенных к внутренней поверхности 800...22000 Вт/м² и трех значениях гидравлического диаметра ( l/d) - 254; 103; 75. Зависимости для расчета коэффициентов теплоотдачи при конденсации аммиака в воздушных конденсаторах, определяют преобладающую их зависимость от геометрического диаметра. Тепловые и аэродинамические характеристики исследованы на натурных моделях пучков ребристых труб с усовершенствованной формой ребер методом полного моделирования в интервале изменений значений теплового потока 2,0…9,3 кВт температур воздуха 20,6…59,2?С, скорости воздуха в живом сечении пучка 5,9... 24,4 м/с, характерным для условий эксплуатации аппаратов охлаждения сжатого газа (воздуха) в компрессорных установках. Результаты исследований оформлены в виде зависимостей критериев Нуссельта и Эйлера от от критерия Рейнольдса. Проведены сопоставления ребристых теплообменных поверхностей по двум методикам, наиболее известным в литературе. Критериями для сравнения прийняты отношения F/M; V/M; Q/N, где F - площадь поверхносты теплообмена аппарата, м²; M - расход воздуха, кг/с; V - объем пучка, м³, Q - тепловой поток; N - расход енергии на транспорт потока газа (воздуха). Определены наиболее рациональные по условиям минимальных энергетических затрат теплообменные поверхности для использования в компресорных установках. На основании проведенных исследований созданы промышленные образцы конструкций теплообменных аппаратов и систем. Проведены промышленные испытания аппаратов и систем.

Ключевые слова: экспериментальные исследования, процессы теплообмена, конденсация аммиака, усовершенствованная форма ребра, исследования пучков труб, полное моделирование, расчетные зависимости, сопоставление поверхностей, минимальные энергетические расходы, промышленные образцы конструкции, испытания апаратов.

Summary

Gogol N.I. Modernization of heat transfer apparatuses and systems for condensation and cooling of technological flows. - Manuscript. Thesis for a Candidate of Technical Science degree on specialty 05.05.14 - “Refrigeration and cryogenic engineering, conditioning systems”. - Odessa State Academy of Refrigeration, Odessa, 2005.

Experimental investigations of heat-exchange processes in the industrial enterprises technological processes apparatuses are given in the thesis. Condensation processes of ammonia saturated vapors inside the horizontal tubes were investigated if the meanings of mass ammonia rates 0,66…18,0 kg/(sq.m.sec), air rates in the alive section of the finned tube 3.0…15.0 kg/(sq.m.sec), air temperature 12.0…29 degrees Celsius, ammonia pressures 0.8…1.5 MPa, heat flow solidities, carried to the inner surface 800…22,000 Wt/sq.m and having three meanings of hydraulic diameter (l/d) - 254;103;75. Dependencies for heat return coefficients calculation in condition of ammonia condensation in air condensers define their predomination dependency on geometric diameter. Heat and aerodynamic characteristics were investigated on the real models of finned-tube bundles with the improved forms of fins by full modeling method in the interval of heat flow meanings changing 2.0…9.3 kWt, air temperatures 20.6…59.2 degrees Celsius, air rate in the alive section of the bundle 5.9…24.4 m/sec, which is typical for exploitation conditions of apparatuses for compressed gas (air)cooling in the compressor plants. The results of investigations are arranged in the form of dependencies of Nusselt and Eiler criteria from the Reynolds criterion. The comparison of the finned heat exchange surfaces was carried using two the most well-known in the literature methodic. As comparison criteria were taken ratio F/M; V/M; Q/N, where F - the area of heat exchange apparatus surface, sq. m; M - air consumption, kg/sec; V - volume of the bunch, cu.m.; Q - heat flow; N - energy consumption for gas ( air) transportation. Were determined the most rational on the conditions of minimal energy consumption heat exchange surfaces for using in the compressor plants. On the basis of the carried investigations the industrial samples of heat exchange apparatuses and systems were created. Industrial tests of apparatuses and systems were carried out.

Key words: experimental investigations, heat exchange processes, ammonia condensation, improved form of the fin, investigation of tubes bunches, minimal energy consumption, calculation dependencies, comparison of surfaces, industrial samples of construction, tests of apparatuses.

Размещено на Allbest.ru