Введение к работе
Актуальность работы.
В последнее время уделяется большое внимание исследованию тепло-массообменных процессов в зернистых средах, что связано с широкой областью применения таких процессов в различных инженерных приложениях. Зернистые материалы применяются в аппаратах насадочного типа для увеличения поверхности контакта фаз, в химических реакторах с зернистым слоем катализатора, в регенеративных теплообменниках, в ядерных реакторах и т.д. В теплоэнергетике расширяется использование пгубинного тепла Земли, которое извлекают методом "подземного котла". Широкое распространение получили методы интенсификации нефтеотдачи нефтяных пластов и увеличения добычи вязких сортов нефти, основанные на паротепло-вом воздействии на пласты.
Для понимания процессов, происходящих в разогретых горных породах при подаче в них теплоносителей, необходимо изучение закономерностей теплообмена при кипении и конденсации в таких условиях.
В настоящее время имеется ограниченное количество работ, посвященных исследованию теплообмена при кипении и конденсации пара на поверхности, помещенной в зернистый слой. Впервые эти процессы были рассмотрены в работах Парминтера, Ченга и Накорякова.
Цель работы.
Задачей настоящего исследования является получение экспериментальных данных о теплообмене при пленочном кипении и конденсации на наклонной пластине, помещенной в зернистый слой, с достаточной степенью достоверности в широком диапазоне изменения параметров, влияющих на процесс, для установления закономерности теплообмена.
Научная новизна,
-
Впервые получены экспериментальные данные по теплообмену при пленочном кипении на наклонной пластине, помещенной в зернистые слои, состоящие из сферических частиц разлігчного диаметра в широком диапазоне изменения определяющих параметров.
-
Проведено экспериментальное исследование теплообмена при конденсации на наклонной плоской поверхности в зернистой среде. Показано наличие двух закономерностей теплообмена. Вид закономерности зависит от отношения толщины пленки к размеру частиц зернистого слоя.
-
Показано, что при толщине пленки конденсата меньше размера частиц теплопроводность зернистого материала слабо влияет на интенсивность теплообмена при конденсации на пластине в зернистой среде.
-
Разработана методика автоматизированного сбора и обработки информации при исследовании теплообмена при фазовых превращениях на поверхностях с зернистым слоем.
Автор защищает.
-
Методы экспериментального исследования и экспериментальное оборудование для проведения опытов по теплообмеїгу при фазовых превращениях в зернистых средах.
-
Результаты экспериментального исследования теплообмена при конденсации чистого пара на наклонной пластине в зернистой среде.
: 3. Результаты экспериментального исследования теплообмена при пленочном кипении на наклонной, обращенной греющей поверхностью вниз, пластине в зернистой среде.
Практическая ценность.
-
Результаты работы включены в монографию В.Е. Накорякова и А.В. Горина "Тепломассоперенос в двухфазных системах", Новосибирск, 1994 г.
-
При конденсации пара на пластине в зернистой среде определены условия, при которых теплоотдача от пара к стенке происходит интенсивнее, чем на гладкой поверхности.
-
Экспериментально показан диапазон применимости теоретических зависимостей, предложенных Накоряковым, Ченгом и Парминтером.
-
Получен патент Российской Федерации
5. Результаты работы используются в учебном процессе в курсах
"Процессы и аппараты химической технологии", "Основы автоматизирован
ного проектирования", курсовом и дипломном проектировании.
Апробация работы.
Работа докладывалась на второй Всесоюзной конференции "Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации", Рига, 1988 г. На сибирских региональных семинарах кафедр теплофизического профиля 1986 и 1988 гг. На восьмой Всесоюзной конференции "Двухфазный поток в энергетических машинах и аппаратах", Ленинград, 1990. На всесоюзной конференции "Теплообмен и теплофизические свойства пористых материалов", Новосибирск, 1992 г. На международной юбилейной конференции по
тепло- и массообмену, посвященной 80-летию со для рождения академика С.С.Кутателадзе, Новосибирск, 1994 г. На научных конференциях Кузбасского государственного технического университета, Кемерово, 1988-1996 гг.
Личное участие автора
Автором выполнены работы по разработке и созданию экспериментальных стендов. Разработана и освоена методика проведения экспериментов, создано программное обеспечение для проведения опытов и обработки полученных данных, проведены эксперименты, результаты которых представлены в данной работе. В постановке задачи исследования, обсуждении методики экспериментов и полученных результатов принимали участие академик РАН В.Е. Накоряков, докт. техн. наук, проф. Г.С. Сердаков, докт. техн. наук, проф. В.А. Мухин, канд. техн. наукА.Р. Богомолов.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложения. Общий объем диссертации составляет 144 страницы текста, в том числе 37 рисунков и графиков, 33 таблицы.