Показано, що швидкість руху рідини в трубопроводах теплообмінної апаратури хімічних і харчових виробництв суттєво впливає на інтенсивність кавітаційної ерозії внутрішньої поверхні труб дорогого обладнання. З урахуванням коефіцієнта поверхневого натягу рідини, підраховано товщину ламінарної плівки живого перерізу. Запропоновано формулу підрахунку товщини ламінарної плівки, яка дає змогу оптимально розрахувати швидкість руху рідини в теплообмінній апаратурі.

Описано сучасні конструкції кожухотрубчастих теплообмінних апаратів. Наведено рекомендації щодо їх проектування та методи розрахунку на міцність, жорсткість і стійкість основних складальних одиниць.

Описаны современные конструкции кожухотрубчатых теплообменных аппаратов. Приведены рекомендации по их проектированию и методы расчеты на прочность, жесткость и устойчивость основных составляющих единиц.

Викладено засади процесів теплообміну та теплопередачі в технологічних апаратах і установках хімічних і газонафтопереробних виробництв. Розглянуто конструкції, будову, принцип роботи та технологічні розрахунки теплообмінного обладнання. Наведено інформацію щодо теплообмінних установок та агрегатів, які використовують тепло: пічні установки, трубчасті печі, випарні установки та апарати, установки для одержання помірного та глибокого холоду.

Изложены основы процессов теплообмена и теплопередачи в технологических аппаратах и установках химических и газонефтеперерабатывающих производств. Рассмотрены конструкция, строение, принцип работы и технологические расчеты теплообменного оборудования. Приведена информация, касающаяся теплообменных установок и агрегатов, использующих тепло: печные установки, трубчатые печи, выпарные установки и аппараты, установки для получения умеренного и глубокого холода.

Досліджено гідродинаміку руху рідини в трубах кожухотрубного теплообмінника. Розглянуто вплив витрат і температури теплоносія, конструктивних особливостей апарату, способу введення рідини, діаметра вхідного патрбуку, висоти кришки на рівномірність розподілу швидкості теплоносія по трубах та ефективність роботи апарату. Наведено оцінку впливу кожного з даних чинників на рівномірність розподілу швидкості та їх сумісної дії. Показано, що зміною конструктивних елементів неможливо досягти рівномірного розподілу швидкості. Обгрунтовано необхідність створення спеціальних розподільних пристроїв (вставок). Встановлено закономірності розподілу вільного перерізу на площині вставки. Запропоновано нові конструкції розподільчих вставок. Показано, що їх використання сприяє покращанню роботи теплообмінних апаратів.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л112-51

Рубрики:

Теплові процеси

Шифр НБУВ: РА332878 Пошук видання у каталогах НБУВ 

  Скачати повний текст

Представлено результати виробничих випробувань теплообмінників з кільцевими каналами, які показали високу ефективність роботи. На їх підставі розроблено конструкції теплообмінників для цукрової промисловості і комунального господарства.

Предложена модернизированная стержневая модель для расчета элементов кожухотрубного теплообменника жесткого типа, в которой учитывается влияние поперечной деформации на напряженное состояние.

Предложены математические модели для теплообменных аппаратов разных конструктивных типов, в которых трубный пучок считается упругой основой Пастернака. Сформулированы предельные условия для расчета констант уравнений изгиба трубной решетки и корпуса.

Запропоновано модель життєвого циклу устаткування у вигляді супермережі з окремих нейронних мереж, що відбивають технічний стан об'єкту на окремих ресурсних ітераціях. На прикладі кожухотрубного теплообмінника показано можливу структуру нейронних мереж і набори головних внутрішніх і зовнішніх чинників, що враховуються під час моделювання.

Рассмотрена методика расчета циклонных теплообменников для охлаждения мелкодисперсных материалов. Расчет охладителя построен на решении уравнений материальных и тепловых балансов его элементов, что позволяет определить значения материальных потоков, температуры материала и газового потока по тракту теплообменника. Метод можно использовать также для расчета циклонных теплообменников, предназначенных для подогрева порошкообразных материалов. Уравнения теплового баланса учитывают возможные подсосы воздуха и изменения по тракту охладителя теплофизических характеристик твердой и газовой фаз, незавершенность теплообмена между твердой и газовой фазами, потери теплоты в окружающую среду.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л112-51-05 + З368

Рубрики:

Теплові процеси

Теплообмінні апарати

Шифр НБУВ: Ж69879 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Представлено розрахунок рушійної сили процесу теплообміну в кожухотрубних теплообмінниках у разі використання розподільних вставок.

Дослідження присвячено розробці теоретичних положень і практичних рекомендацій для підтримки близькорозрахункового значення теплопередачі у разі забруднення теплопередавальної поверхні пластинчастого теплообмінника, що працює. Вперше для пластинчастих теплообмінників одержано двохпараметричну залежність товщини шару відкладень від часу роботи та швидкості теплоносія в діапазоні швидкостей 0,1 - 1,0 м/с. Набула подальшого розвитку класифікація теплообмінних апаратів з ознак, що визначають забруднення теплопередавальної поверхні. Розвинено підхід до визначення теплопередачі пластинчастого теплообмінного апарату, що працює, на основі застосування залежності товщини шару відкладень від часу та параметричних досліджень із застосуванням критерію Біо. Набула подальшого розвитку теорія надійності для теплообмінних апаратів, яка заснована на введеному понятті функціональної надійності з урахуванням утворення відкладень на теплопередавальній поверхні.

Вперше на основі виявлених закономірностей одержано напівемпіричні залежності для визначення гідравлічного опору та тепловіддачі в каналах пластинчастих теплообмінних апаратів (ПТА) залежно від геометричних параметрів пластини, яка застосовується для турбулентного та ламінарного режимів течії рідини. Розвинено підхід щодо визначення тепловіддачі, що дозволяє адекватно прогнозувати тепло-гідравлічні параметри ПТА, враховуючи перепади тиску на основному гофрованому полі та розподільних зонах пластини, які у комерційних пластин ПТА можуть становити до 50 % від загального перепаду тиску. Науково обгрунтовано теорію асимптотичного характеру процесу утворення відкладень на теплообмінної поверхні. Подано математичну модель прогнозування рівня забруднень, яка залежить від дотичного напруження на стінці, та дозволяє робити прогнози в каналах будь-якої геометричної форми. Запропоновано підхід щодо прогнозування забруднень теплообмінного обладнання тепло-технологічних процесів хіміко-технологічних виробництв і комунального господарства. Набула подальшого розвитку методика розрахунку багатоходових ПТА, що дозволяє інтенсифікувати тепловіддачу в апаратах методом визначення геометричних параметрів теплообмінних пластин.

Дієвим методом інтенсифікації теплопередачі в трубчастих теплообмінниках є застосування гофрованих труб, але в даний час немає універсальної методики розрахунку та проектування таких теплообмінників. Вивчено теплопередавальні характеристики гнучких гофрованих труб (ГГТ) із нержавіючої сталі з різним профілем гофр. Випробувальний стенд є теплообмінником типу "труба в трубі" з гладкою зовнішньою та профільованою внутрішньою трубою, обладнаний датчиками для вимірювання температурних і гідравлічних параметрів потоку. Дослідження теплопереносу та гідродинаміки в теплообміннику "труба в трубі" з гофрованою внутрішньою трубою показало, що в діапазоні чисел Рейнольдса від 4000 до 40 000 досягається значна інтенсифікація теплообміну в порівнянні з традиційним гладкотрубним теплообмінником. Збільшення коефіцієнта теплопередачі склало від 2,0 до 2,6 разу за зростання гідравлічного опору в 1,9 - 2,0 разу. Встановлено, що за однакових умов потоку труби з малою висотою гофри та великим кроком гофрування (співвідношення висота/крок - 1,9/4,0 мм) мають на 15 - 20 % більшу конвективную складову коефіцієнта теплопередачі в порівнянні з трубами з високими гофрами та дрібним кроком гофрування (співвідношення висота/крок - 2,4/3,2 мм). Для оцінки впливу геометрії труб на інтенсивність процесу теплообміну розроблено двовимірну вісесеметричну комп'ютерну модель одиничного елемента теплообмінного апарата. Числове моделювання гідродинаміки та теплообміну в каналі одиничного елемента показало, що математичні розрахунки є досить близькими до експериментальних досліджень. З використанням даних критеріальних залежностей розраховано та спроектовано теплообмінник потужністю 350 кВт для системи опалення адміністративного корпусу, дослідна експлуатація якого підтвердила ефективність запропонованих технічних рішень. Використання гофрованих труб надало можливість збільшити коефіцієнт теплопередачі. Одержані критеріальні залежності надають можливість розрахувати та оптимізувати процес теплопередачі в трубчастому теплообміннику з ГГТ.

Розглянуто деякі актуальні аспекти удосконалення теплообмінного устаткування. Обговорюються з використанням відповідних сучасних підходів до процесів переносу актуальні питання інтенсифікації теплообміну у середньо- та високотемпературних рекуператорах. Запропоновано класифікацію теплообмінного, у тому числі теплоутилізаційного устаткування. Наведено та проаналізовано основні характеристики рекуперативного устаткування Проблема аналогії Рейнольдса (подібності відносної зміни інтенсивності теплообміну та зміни гідравлічного опору при варіюванні конструктивних геометричних та режимних факторів) розглянута стосовно до окремих випадків потоку вздовж однорідної поверхні, а також каналів, обладнаних лунками чи випуклими елементами. Коефіцієнт термічної досконалості (TPF) процесу теплообміну якісно подібний до фактора аналогії Рейнольдса та у значній мірі залежить від інтенсивності теплообміну та коефіцієнта тертя в умовах схеми, що розглядається: при обтіканні поверхні або течії всередині каналу. Як робоче тіло у каналах теплообмінника порівнювалися різноманітні середовища: газоподібні, рідинні та нанорідинні (останні практично використовуються з 2000 р.). Проведено аналіз впливу використання вторинних випромінювачів енергії (SEE), розташованих всередині трубних каналів, на результуючий тепловий потік в умовах теплопередачі між потоком продуктів згоряння та повітряним потоком всередині труб.

Індекс рубрикатора НБУВ: Л112-51-01

Рубрики:

Теплові процеси

Шифр НБУВ: Ж101239 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Порівняльний аналіз існуючих досліджень процесу конденсації пари з парогазової суміші на циліндричному вільновитікаючому струмені рідини надав змогу зробити висновок про те, що переважна їх більшість має експериментальний характер, тому результати є достовірними тільки для відповідного діапазону зміни режимних параметрів рідкої та газоподібної фази теплоносіїв. До того ж предметом дослідження в них є гідродинамічний режим суцільної структури струменя по всій його довжині. Під час проведення експериментального дослідження встановлено, що форма струменя, який витікає з циліндричного отвору протитечією до набігаючого парового потоку, характеризується його інверсією з інтенсивним хвилеутворенням на поверхні струменя за одночасного розпаду струменя вздовж течії. Відповідно, застосування до аналізу теплообміну в струменях цього типу існуючих методик розрахунку теплоперенесення в циліндричних поодиноких струменях рідини поза межами дослідженого діапазону параметрів є некоректним через велику складність обчислення площі поперечного перерізу струменя та площу поверхні теплообміну, тому використання рівняння Ньютона - Ріхмана є неможливим. Тобто відсутня можливість як параметр використовувати традиційне поняття коефіцієнта тепловіддачі. Запропоновано розробити безрозмірнісний комплекс, який описує ступінь зміни температури рідини вздовж довжини струменя за відповідних геометричних умов. На базі методів теорії подібності сформовано декілька систем безрозмірнісних комплексів, які б достатньо повно описували результати експериментального дослідження. Апроксимація результатів експериментального дослідження проведена у відповідних системах із використанням методів регресійного аналізу є як найбільш достовірно обраною методикою, що надає найкращі показники кореляції.

Розглянуто питання інтенсифікації теплопередачі та розробки методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінників і їх систем з урахуванням забруднення поверхні теплопередачі в процесі експлуатації. Вперше розроблено метод оптимального проектування пластинчастого теплообмінника та системи пластинчастих теплообмінників на основі критерію приведених витрат. Запропоновано математичну модель, що дозволяє враховувати появу відкладень на поверхні теплообміну в процесі роботи, яка використовується для оптимального розрахунку пластинчастих розбірних теплообмінників за критерієм приведених витрат. Отримано нові експериментальні результати щодо забруднення поверхні теплопередачі при нагріванні сольових розчинів води. Показано, що присутність турбулізуючих елементів на поверхні значно знижує інтенсивність утворення відкладень. Зазначено, що на працюючому цукровому заводі, протягом двох сезонів цукроваріння, проведено моніторинг роботи чотирьох послідовно встановлених розбірних пластинчастих теплообмінників. Розроблено та запропоновано науково обгрунтовану методику реконструкції систем підігрівачів шляхом заміни кожухотрубних апаратів на пластинчасті. Модернізація включає в себе оцінку енергоефективності використання енергії методом пінч-аналізу випарної станції в цілому та відділення попереднього нагріву соку, де встановлені пластинчасті підігрівачі. Зауважено, що у рамках запропонованої математичної моделі отримав подальший розвиток підхід до оцінки асимптотичного характеру появи відкладень. Наведено його фізико-математичну модель, яка реалізована в процесі проектування системи підігрівачів працюючого цукрового заводу. На основі представлених моделей і методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів створено математичне забезпечення для вибору типу та розрахунку поверхні теплопередачі теплообмінників за критерієм приведених витрат з урахуванням появи відкладень в процесі експлуатації.