38
ЗАВИСИМОСТЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОХЛАЖДЕНИИ
АММОНИЗИРОВАННОГО РАССОЛА В НАСАДКЕ
ИЗ ГЛАДКИХ И СПИРАЛЬНО-НАКАТАННЫХ ТРУБ
Саидов С.С., Мавлонов Э.Т., Абдурахимова А.У., Нурмухамедов Х.С.
ТХТИ
Одним из типовых требований при совершенствовании колонных аппаратов с трубчато-
решетчатыми насадками является интенсификация процессов теплообмена [1,2,3]. Повышение
интенсивности теплообмена в теплообменниках различного типа имеет большое значение для
улучшения массообменного процесса. Использование методов интенсификации теплообмена,
сопровождающиеся умеренным ростом гидравлических потерь, позволяет уменьшить габариты
и массу теплообменных аппаратов, снизить их металлоёмкость и
себестоимость, понизить
температуру стенок поверхности теплообмена, а так же в ряде случаев позволяет применить их
в загрязнённом потоке и решить другие задачи.
Интенсификация теплообменных процессов осуществляется конструктивными методами
(развитием теплообменной поверхности, турбулизирующими вставками, насадками и т.д.) и
гидродинамическими, связанными с изменением режимных характеристик течения жидкостей,
осуществляемых вибрацией,
давлением, использованием ультразвука и т.п.
Вопросы интенсификации теплообмена достаточно подробно описаны в литературе [2,3].
Рассмотрим кратко некоторые результаты этих исследований. Интенсификация теплопередачи
за счет оребрения стенок обеспечивается развитием основной поверхности посредством
различных выступов, например, металлических полос или шипов на трубах. Развитие
поверхности теплообмена позволило создать высокоэффективные компактные теплообменные
устройства.
Достаточно полный образ исследований теплообмена и гидравлических потерь в трубах с
завихрителями содержится в книге В.К. Щукина [2]. Однако в
этой работе нет оценки
эффективности закрутки потока, как метода интенсификации теплоотдачи в трубах. В.К. Мигай
[2] в известной степени восполнил этот пробел и особое внимание уделил практическому
применению полученных результатов.
Рассмотренные работы по интенсификации теплообмена при закрутке потока показывают,
что при этом можно существенно увеличить теплообмен, однако ценой значительно большего
роста гидравлического сопротивления [2,3].
Поэтому спирально скрученные проволочные турбулизаторы могут успешно применяться
в тех случаях, когда нет ограничений на увеличение мощности на прокачку теплоносителей, а
основными факторами являются снижение размера и веса оборудования.
В змеевиковых теплообменниках также наблюдается интенсификация теплообмена, т.к. в
криволинейных каналах под воздействием центробежных сил развиваются винтообразные
вихревые структуры, охватывающие все сечения канала.
Во всех вышеперечисленных методах интенсификации теплообмена производилась
турбулизация всего потока. Такой путь интенсификации приводят к неоправданно большим
потерям давления.
Эта проблема была специально проанализирована Э.К.Калинином [2,3] на
основе
подробного изучения опытных данных по структуре турбулентного потока.
Выполненное исследование позволило предложить наиболее рациональный метод
интенсификации теплообмена путем искусственной турбулизации потока. Так как
при
турбулентном режиме течения плотность радиального теплового потока не велика.
Одинаковой высоты гладкие и прямоугольной формы бортовые перегородки и измерения
в них давления показали, что турбулизация первого тонкого слоя около стенки достигает
самого минимального гидравлического сопротивления.
В процессе нагревания
и охлаждения газов, подачу средней теплоты можно вычислить
при помощи формулы, представленной в литературе [3].
39
α, Вт/м
2
∙К
4
2
2
4
6
8 10
4
Re
10
3
6
8
10
4
2
Известно, что при абсорбции аммиака очищенным рассолом протекает реакция с
выделением теплоты, которая повышает температуру и снижает интенсивность поглощения
газовой фазы. Для повышение процесса необходим отвод теплоты и понижение температуры
жидкой фазы, что требует интенсификации процесса охлаждения рассола. На рис.1
приведены
результаты экспериментальных исследований по охлаждению аммонизированного рассола в
спирально-накатанных трубах.
Рис. 1. Зависимость коэффициента теплоотдачи
воды от числа
РейнольдсаRe при охлаждении аммонизированного рассола.
- гладкая труба.
-h/S
0
=0,064;
-h/S
0
=0,024;
-h/S
0
=0,018;
- h/S
0
=0,008;
-h/S
0
=0,007.
На рис.1 представлен график зависимости коэффициента теплоотдачи воды от числа
Рейнольдса в
виде функции
=f(Re) как для гладкой трубы, так и для труб с относительным
шагом расположения h/S
0
от 0,007 до 0,064. Анализ графика показывает, что с ростом скорости
потока воды, значение коэффициента теплоотдачи возрастает во всех случаях.
При течении воды в гладких трубах со значением числа Рейнольдса Re=2500
коэффициент теплоотдачи равен
=282 Вт/м
2
∙К, при Re=5500 величина
=573 Вт/м
2
∙К, а при
Re=9800 величина
=964 Вт/м
2
∙К, т.е. рост скорости потока в переходном режиме при течении
в гладкой трубе дает нам рост теплоотдачи почти в 3,5 раза.
Экспериментальными исследованиями выявлено, что использование теплообменных труб
с развитой поверхностью позволяет не только интенсифицировать теплоотдачу, но и улучшить
перемешивание жидкой фазы в межтрубном пространстве, что способствует росту поглощения
аммиака рассолом.
Do'stlaringiz bilan baham: 
