ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СПОСОБОВ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТРУБЧАТОМ ТЕПЛООБМЕННИКЕ

Актуальность работы обусловлена необходимостью повышения интенсивности теплоотдачи в аппаратах трубчатого типа химической и нефтехимической промышленности. Аппараты данного типа, как правило, громоздки, характеризуются высокой металлоемкостью, занимают большие производственные площади. Интенсификация теплоотдачи позволит снизить габариты теплообменного оборудования, уменьшить потери теплоты в окружающую среду и повысить технико-экономические показатели производства. Экспериментально полученные критериальные уравнения могут быть использованы при разработке интенсифицированных теплообменников. Цель: экспериментально определить зависимость критерия Nu от критерия Re в лабораторных теплообменникахтипа «труба в трубе», реализующих следующие способы интенсификации теплоотдачи: 1) использование сетчатого и спирального турбулизаторов; 2) использование псевдоожиженного слоя сферических металлических частиц; 3) вращение теплообменной трубы за счет кинетической энергии потока теплоносителя. Методы: экспериментальное определение зависимости критерия Nu от критерия Re в лабораторных интенсифицированных теплообменниках типа «труба в трубе», инструментальное определение температуры и расхода жидкости, высоты псевдоожиженного слоя; видеосъемка. Результаты. Экспериментально определена зависимость критерия Nu от критерия Re в лабораторных интенсифицированных теплообменниках типа «труба в трубе». Для исследованных турбулизаторов при 10000<Re<25000 получены эмпирические критериальные зависимости в пределах погрешности ±5%. Исследование способа интенсификации теплоотдачи за счет использования псевдоожиженного слоя в вертикальной теплообменной трубе показало, что наилучшие гидродинамические условия для интенсификации теплоотдачи достигаются в псевдоожиженном слое из свинцовых сферических частиц диаметром d=0,002м. Для псевдоожиженного слоя сферических свинцовых частиц d=0,002м при 5000<Re<15000 получена эмпирическая критериальная зависимость в пределах погрешности ±6%. Установлено, что во вращающейся охлаждаемой горизонтальной теплообменной трубе с постоянной частотой 2,0 об/с повышается критерий Nu в среднем 1,24 раза в интервале 10000<Re<40000. Анализ показал, что увеличение интенсивности теплоотдачи в исследованных теплообменниках обеспечено за счет улучшения перемешивания потока жидкости, а также за счет турбулизации пристеночного слоя. Результаты экспериментальных исследований позволяют сделать вывод, что рассмотренные методы интенсификации процесса теплоотдачи являются перспективными для дальнейшего исследования и использования на химическом и нефтехимическом производстве.