Введение к работе
Актуальность темы, В пищевой промышленности широко представлены массо- и теплообменные аппараты рабочими поверхностями в которых служат стенки каналов кольцевого, круглого и другого вида сечении (трубчатые теплообменники, трубчатые и рулонные модули установок для обратного осмоса н ультрафильтрации, электрохимические реакторы, зернистые слон в ноннооб-менных аппаратах и в экстракторах для извлечения целевых компонентов из растительного сырья и др.). Интенсивность процессов, протекающих в этих аппаратах , зависит от скорости переноса вещества (тепла) от границы раздела в объем жидкости, обтекающей рабочую поверхность (внешняя диффузия). При выборе рациональных путей интенсификации этих процессов следует использовать достаточно надежные способы количественной оценки сопротивления стадии внешней диффузии или термического сопротивления теплоносителя.
В литературе опубликовано мало экспериментальных работ, посвященных исследованию переноса вещества (тепла) при течении жидкости в указанных условиях, хотя результаты таких работ способствовали бы разработке новых и уточнению известных методов расчета турбулентного тепло- и массообмена в кольцевых каналах при больших числах Шмидта (Прандтля).
Теоретическое и экспериментальное изучение этих вопросов, разработка практических рекомендаций по интенсификации массообмена (теплообмена) путем разрушения диффузионного пограничного слоя составляют содержание настоящей работы.
Цель работы состояла в экспериментальном исследовании массоотдачн при турбулентном течении жидкости в кольцевых каналах злектрохнмігческпм методом и получении формул для расчета коэффициента массоотдачн в условиях развитого диффузионного пограничного слоя и существенного влияния начального диффузионного (теплового) участка в кольцевых канапах для решения задачи об интенсификации тепло- и массообмена использованием эффекта т~
пального участка, а также вопроса о влиянии массоотдачи па эффективность очистки растворов ультрафнльтрациеЯ и обратным осмосом. Научная новизна работы состоит:
-
в получении сведений о затухании турбулентных пульсаций в вязком подслое на стенках внутренней и наружной труб кольцевого канала электрохимическим методом;
-
в получении формул для вычисления коэффициентов турбулентной массоотдачи (теплоотдачи) на поверхности внутренней и наружной труб кольцевого сечения, учитывающих влияние длины рабочей поверхности в направлении течения жидкости;
-
в получении формул для определения области существенного влияния на диффузионный (тепловой) поток участка рабочей поверхности с неразвитым концентрационным (тепловым) пограничным слоем.
Практическая ценность диссертации состоит:
-
в разработке метода интенсификации массообменных процессов использованием эффекта начального участка, длина которого велика при больших числах Шмидта (Прандлн), а коэффициент массоотдачи на этом участке существенно выше, чем в области развитого диффузионного (теплового) пограничного слоя;
-
в разработке способа повышения эффективности работы баромембран-ных установок, основанного на применении полученных результатов для расчета условий интенсивной массоотдачи и снижении концентрационной поляризации в примембранном пространстве модулей установок для обратного осмоса и ультрафнлырашш.
На защиту выносится:
-
результаты экспериментального исследования массоотдачи в трубе круглого сечения и кольцевом осесимметричном канале;
-
метод интенсификации массообмена и теплообмена использованием эффекта начального участка;
3) метод расчета концентрационной поляризации в модулях для оі'ра-п-чмо
моса, ультрафнльтраини,
Апробация работы.
Результаты диссертации доложены на Всесоюзної*! конференции "Повышение эффективности, совершенствований процессов vi аппаратов химические производств" (г. Харьков, 1985 г.), на второй научно - практической конферп-иіїн молодых ученых и специалистов по актуальным проблемам Прилополі-і г венной программы, посвященной XXVH съезду КПСС (Воронеж, 198-5 г.), мі Всесоюзном совешании "Повышение эффективности и надежности машин н т паратов в основной химии" Химтехтіка 86 (г. Сумы. 1986 г.), на Мсждунароч ном экологическом конгрессе (г. Воронеж, 1996 г.), на Международной научно
ТеХНПЧеСКОЙ КОНфСрСНЦПН "Прогрессивные ТеХПОЛОПШ II Оборудование ДЛЯ 1!1>
шевон промышленности" (г. Воронеж, 1997г.), отчетных научных конференции Воронежском государственной технологической академии за 199.1 - 1997 г.г. (г Воронеж).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Структура и объем работы.
Работа состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы, включаю-щей 137 наименования, и приложений. Диссертация изложена на (74 страннндч машинописного текста и содержит 26 рисунка, 14 таблиц vi 6 приложений.