ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплопередача в пенном слое из "Пенный режим и пенные аппараты" Теоретические предпосылки и практические исследования показали, что процессы теплопередачи в пенных аппаратах происходят весьма интепсивпо. Внедрению пенных теплообменников в промышленность предшествовали исследовательские работы, которые велись в двух основных направлениях а) изучение совместно иротека-юш их процессов тепло- и массообмена при непосредственном контакте жидкости и газа в пенном слое и б) изучение процесса теплоотдачи от теплообменных элементов, погруженных в пенный слой. [c.88] Особенностп теплообменников смешения. Исследойание теплообмена при непосредственном соприкосновении теплоносителей в слое пены было предпринято прежде всего с целью получения данных для проектирования интенсивной теплообменной аппаратуры. [c.88] Все теплообд18нники смешения, в том числе и пенные аппараты, обладают рядом особенностей, отличающих их от наиболее распространенных поверхностных теплообменников, а именно 1) отсутствие фиксированной стенки, разделяющей теплоносители во всех теплообменниках смешения поверхность раздела жидкой и газовой фаз одновременно служит поверхностью теплообмена 2) теплообмен сопровождается массообменом, т. е. передача теплоты осуществляется как в результате соприкосновения фаз (так называемое сухое тепло), так и за счет массообмена при испарении или конденсации жидкости ( мокрое тепло). [c.88] Несмотря на значительные различия конструкций теплообменников смешения и разные гидродинамические режимы в этих аппаратах, методы исследования теплообмена и параметры, характеризующие тепло- и массообмен, однотипны, что облегчает сравнение результатов. [c.88] Для промышленной практики теплообмена при непосредственном контакте теплоносителей наиболее характерен случай охлаждения газов водой. Механизм переноса теплоты при охлаждении газа в теплообменниках смешения зависит от начальных параметров газа — температуры и влагосодержания (или относительной влажности ф ). [c.88] При относительно невысокой начальной температуре газа ( г. н 50 °С) и полном его насыщении парами воды на входе в теплообменник и на выходе из него теплообмен не осложнен явлениями испарения и конденсации жидкости. Для практики более важен случай охлаждения газа, не насыщенного парами воды, при н 100 °С. В этом случае возможны варианты механизма совместного переноса теплоты и массы в зависимости от условий охлаждения (заданных или найденных расчетным путем), а именно конечных параметров газа — температуры г к и относительной влажности Фк, температуры охлаждающей воды и т. д. В том случае, например, когда конечная температура газа превышает температуру мокрого термометра 1 к м), механизм процесса не изменяется по высоте теплообменника и обусловлен совместно протекающими процессами охлаждения газа и испарения жидкости. Если заданная (расчетная) величина конечной температуры газа меньше температуры мокрого термометра 1 м), то механизм переноса теплоты можно описать двумя стадиями в первой происходит охлаждение газа до и испарение жидкости, а во второй — охлаждение газа до г. к и конденсация паров воды. [c.89] Методы расчета пенных теплообменников основаны на результатах исследования теплопередачи при пенном режиме в различных условиях. В любом случае основными данными для расчета теплообменника служат кинетические показатели — общий коэффициент теплопередачи коэффициент массоотдачи при теплообмене р, а также тепловой к. п. д. аппарата т]т, характеризующий полноту протекания теплообмена. [c.89] Исследование теплопередачи в двухфазной системе жидкость — газ (Ж—Г) производилось также с целью изучения работы пенных аппаратов и оценки условий массопередачи в абсорбционно-десорб-ционной пенной аппаратуре [195, 232, 234]. [c.89] ВлаГодаря полной аналогии закономерностей тепло- и массообмена [30, 37, 38] изучение теплопередачи при пенном режиме являлось надежным и наиболее доступным методом исследования работы пенных аппаратов, а также разработки рациональной конструкции аппаратов и их деталей. Критериями, определяющими оптимальные конструктивные параметры пенных аппаратов, служили максимальные значения коэффициента теплопередачи К. и к. п. д. Т].,. [c.89] Аналогию между молекулярными явлениями теплопроводности и диффузии, а также между макропроцессами переноса теплоты и массы Можно иллюстрировать табл. II.1. [c.89] Уравнения теплопередачи в пенном слое. Известные уравнения, характеризующие тепло- и массообмен в двухфазной системе Ж—Г (в том числе в пенном слое), позволяют определить коэффициенты межфазного переноса (см. табл. 11.1). [c.89] Примечание. В формулах приняты следующие обозначения а— коэффициент температуропроводности, м-/ч -Х—коэффициент теплопроводности, Вт/Чм- С) ср-тепло-емкость газа при постоянном давлении, Дж/(кг °С) —средняя движущая сила теплопередачи, °С ДС—движущая спла массопередачи, выраженная в единицах концентрации (кг м , моль/м ) О—количество перенесенной массы, кг р — количество перенесенной теплоты, Дж Г—межфазная поверхность, эквивалентная поверхности теплообмена, м= т—время работы аппарата, с, ч р—плотность, кг/м О—коэффициент молекулярной диффузии, м/с —общий коэффициент теплоцередачи, Вт/(м °С) а — частный коэффициент теплоотдачи, Вт/(м - С) гОр—линейная скорость потока, м/с I — характерный линейный размер, м —кинематический коэффициент вязкости газа, м с К—общий коэффициент массопередачи, кг/(м- ч) б—коэффициент массопередачи, м/ч [прп теплообмене—кг/(м ч)] —инерционно-вязкостный критерий (видоизмененный критерий Рейнольдса для газа). [c.90] Конкретный (явный) вид кинетических уравнений (II.1)—(П.З) для теплопередачи при пенном режиме определяется рядом условий, главные из которых а) взаимное направление потоков жидкости и газа б) механизм совместного протекания сухой и мокрой теплопередачи в) начальные параметры охлажденного (нагреваемого) газа — его температура и влагосодержание г) гидродинамический режим (условия перемешивания в слое пены) и т. д. [c.91] Ниже рассмотрена характеристика и методы определения составляющих кинетических уравнений (II.1)—(II.3) для различных условий. . [c.91] Энтальпия I определяется по / — х диаграммам, по литературным данным [67, 172], если известно влагосодержание газа х (в кг на 1 кг сухого газа). [c.91] Фиктивная величина Р, к которой при расчетах относят коэффициенты тепло- или массопередачи, численно равна поверхности решеток пенного аппарата либо объему реакционной зоны (пенного слоя), т. е. это величина, которая непосредственно замеряется в условиях эксперимента или может быть легко воссоздана на модели. Соответственно различают поверхностные и объемные коэффициенты теплопередачи, отнесенные к единице поверхности решетки К- ) или к единице объема К ). [c.92] Формула (II.8) справедлива для случая идеального вытеснения по газу, т. е. при изменении температур по длине решетки, отвечающем модели идеального вытеснения при выводе формулы (П.8) были приняты еще некоторые допущения, в частности, о линейности изменения температуры газа вдоль нормали к любой точке решетки. [c.92] Однако при е 0,5 формула (П.8) обеспечивает более высокую точность, чем выражение (П.10). [c.93] При небольших разностях температур и, следовательно, влаго-содержаний газа коэффициент А 1 и уравнение (11.14) превращается в уравнение (11.12). [c.94] Уравнения (11.12) и (11.14), как и уравнение (11.8), применимы для однополочных аппаратов и аппаратов с переливами, при допущениях 1) степень перемешивания по газу близка к идеальному вытеснению 2) на полке нет полного перемешивания жидкости. [c.94] Вернуться к основной статье