В длинных вертикальных кипятильных трубах тепло- гидродинамические процессы в пленках протекают в режиме циклического ее перемешивания большими волнами, что не отражено в существующих моделях теплообмена в пленках. Исследованы тепло-гидродинамические процессы в пленках воды и сахарных растворах в режиме испарения со свободной поверхности методами математического и физического моделирования на модельных установках с воспроизведением реально изменяющихся процессов теплообмена в трубах при концентрировании растворов. Разработана модель теплообмена в ламинарных, догретых до температуры насыщения пленках жидкости с развитой волновой структурой как циклического процесса релаксации нестационарного температурного поля после прохождения больших волн. Математическая модель описывает процесс развития двумерного температурного поля в зависимости от числа Пекле и характеристики волнового движения - длины больших волн. На основании предложенной модели получены корреляции, которые предлагаются для обобщения данных по теплообмену в догретых до температуры кипения пленках в режиме испарения со свободной поверхности. Предоставлено обобщающее уравнение для расчета интенсивности теплоотдачи к насыщенным пленкам сахарных растворов, которое содержит волновые характеристики пленочного течения, в диапазоне изменения режимных параметров, характерных для работы испарительных установок сахарной промышленности, а именно: концентрации от 0 до 70 %, плотности орошения от 0,01 x 10<^>-3 до 0,6 x 10<^>-3 м<^>2/с, чисел Пекле от 400 до 25 000. Математическая модель циклической релаксации температурного поля оказалась эффективной для обобщения данных по теплообмену не только ламинарных, а и турбулентных пленок, несмотря на отсутствие в уравнениях переноса параметров турбулентности. Установлена связь волновой структуры пленки с интенсивностью теплообмена на основе модели теплообмена с циклической релаксацией температурного поля в результате прохождения больших волн, предоставлены соответствующие расчетные соотношения.Погіршення тепловіддачі під час концентрування густих цукрових розчинів у плівкових випарних апаратах відбувається без утворення ривулет ті порушення цілісності плівки. Фізичне моделювання теплогідродинамічних характеристик кільцевих низхідних парорідинних потоків висококонцентрованих цукрових розчинів виконано в трубі довжиною 9 м діаметром 30 мм, поділеної на 20 ділянок для дискретного вимірювання теплового потоку, концентрації розчину та температури стінки труби. Математичне моделювання концентраційного та температурного полів у стікаючій плівці густого цукрового розчину під час випаровування на основі рівнянь конвективної дифузії та теплопровідності з параболічним профілем швидкості в плівці показує, що відповідність експериментальним даним щодо темпу падіння теплового потоку вздовж випаровувального каналу має місце лише за умови врахування періодичного перемішування плівки великими хвилями (напливами). Режим погіршення тепловіддачі надається як взаємодія циклічних процесів наростання концентрації на міжфазній поверхні з відповідним зростанням температурної депресії під час міжхвильової паузи, та періодичним вирівнюванням концентрації з порушенням упорядкованої структури плівки під час проходження великої хвилі (напливу). Аналітичні вирази для розрахунку процесів зростання міжфазної концентрації та падіння теплового потоку надаються в межах хвильового циклу, а відтворення розвитку кризового падіння теплового потоку вздовж усього каналу здійснюється дискретно з кроком, що відповідає довжині великих хвиль. Експериментально не виявлено кризової стрибкоподібної зміни теплового потоку по довжині труби, а лише пришвидшення темпу падіння, починаючи з концентрації від 75 % і вище. Числа Прандтля змінювалась в межах 35 - 250 по довжині труби в процесі падіння теплового потоку. Рекомендовані співвідношення для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі дійсні у діапазоні 3 - 15 кВт/м<^>2 і 0,05 - 0,3 кг/м с масової щільності зрошення. Найбільше відхилення розрахованих даних від отриманих експериментально складає на більше 15 %. Встановлено, що модель періодичного руйнування поверхневого прошарку плівки з надвисокою концентрацією великими хвилями адекватно відображає процеси погіршення тепловіддачі до густих плівок.

  Повний текст PDF - 1.197 Mb    Зміст випуску     Цитування публікації

  Якщо, ви не знайшли інформацію про автора(ів) публікації, маєте бажання виправити або відобразити більш докладну інформацію про науковців України запрошуємо заповнити "Анкету науковця"