РОЗРАХУНОК ПРОЦЕСІВ ПАРО- І КРИСТАЛОУТВОРЕННЯ ПРИ ТЕПЛООБМІНІ В ПЛІВКОВИХ ВИПАРНИХ АПАРАТАХ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2024.2.05Ключові слова:
випарні апарати, упарювання кристалічних розчинів, плівкова течія багатофазної речовини, підвищення ефективностіАнотація
У різних галузях промисловості знаходять широке застосування процеси кипіння розчинів з виділенням розчинних у них солей. Нині існують різні типи випарних установок, застосування яких залежить від технологічних особливостей процесу випарювання і вимог до оброблюваного продукту. Найефективнішими як з економічної точки зору, так і з точки зору отримання якісного готового продукту, є плівкові випарні апарати, теплообмінні процеси в яких протікають у турбулентній плівці, що стікає. Застосування плівкових випарних апаратів зазвичай обмежують чистотою оброблюваного розчину. Однак за наявності в початковому розчині невеликої кількості готових частинок цих солей (рідинна суспензія) можливе розширення сфери застосування даного типу апарату. У зв'язку зі сказаним дослідження процесів тепломасообміну в турбулентній плівці багатофазної рідинної суспензії, що стікає та розробка їх математичного опису представляє теоретичний і практичний інтерес.
У роботі представлена математична модель плівкової течії 3-х фазної суспензії. При цьому виходили з наступного: рідина суспензія складається з рідкої та твердої фаз. Рідинна суспензія складається з рідкої та твердої фаз. Рідка фаза являє собою багатокомпонентну систему, що містить розчинник, компоненти, які кристалізуються і не кристалізуються. Течія плівки рідинної суспензії, що стікає, відбувається під дією гравітаційних сил і сил поверхневого натягу на межі суспензія-пара (рух пари збігається з рухом плівки). Відносною швидкістю руху твердих частинок у плівці суцільного середовища, що стікає, можна знехтувати внаслідок їхнього хаотичного переміщення, швидкість течії плівки можна вважати постійною. Турбулентність плівки, що стікає, має місце по всій довжині і спричинена хаотичним переміщенням дисперсної фази, що призводить до однакової температури рідкої та твердої фази та теплофізичних параметрів у поперечному перерізі плівки. Під час стікання рідинної суспензії вздовж поверхні, що обігрівається, завдяки видаленню розчинника під час кипіння на поверхні плівки відбувається зміна концентрацій рідкої фази і кількості твердої фази. Кількість новоутвореної твердої фази значно менша від об'єму загальної маси кристалів, що перебувають у суспензії. Представлена в роботі модель відображає фізичну сутність процесу випаровування в плівці багатофазної суспензії, що стікає, і містить рівняння руху, нерозривності, енергії, рівняння зміни концентрацій фаз і теплообміну.
Посилання
Gavrilichenko I.G. Eksperimental'nye issledovaniya teplogidrodinamicheskih processov vyparivaniya pri plyonochnom techenii zhidkosti / I.G. Gavrilichenko, Yu.B. Danilov // Visnyk Natsionalnoho tekhnichnoho universytetа «KhPI». Ser. Іnnovacіjnі doslіdzhennya u naukovih robotah studentіv. – Kharkiv: NTU «KhPI», 2014. – № 16 (1059). – P. 12–21.
Danilov Yu.B Teoreticheskie i eksperimental'nye issledovaniya teploperedachi i kipeniya v vyparnyh apparatah so stekayushchej plyonkoj/ YU.B Danilov, L.M. Ul'ev // Intehrovani tekhnolohii ta enerhozberezhennia. – 2012. – № 3. – P. 84–96.
Lienhard, John H. A heat transfer textbook / John H. Lienhard IV and John H. Lienhard V – 5th ed. — Cambridge, MA :Phlogiston Press, 2019 – 784 p.
W. K. Lewis. The evaporation of a liquid into a gas. / W. K. Lewis. //Mech. Engr., 44(7):445–446, 1922.
Gimbutis G. Teploobmen v gravitacionnom techenii plyonki zhidkosti / G. Gimbutis. – Vil'nus : Moksla,1988. – 232 p.
Pavlova V.G. Osoblyvosti protsesiv kypinnia rozchyniv u stikaiuchii plivtsi v kamerakh vyparnykh aparativ / V.G. Pavlova, O.V. Koshelnik, O.V. Dolobovska // Zbirnyk naukovykh prats za materialamy Vseukr. naukovo-tekhnichnoi onlain-konferentsii «Aktualni problemy enerhetyky ta ekolohii» (29-30 veresnia 2020 r., m. Odesa). – Odesa: ONAKhT, 2020. – P. 31–32.
Fokin V.S. K raschetu koeffitsienta teplootdachi v shirokokanalnyih plastinchatyih greyuschih kamerah/ V. S. Fokin, V. G. Pavlova, I. V. Ivanova// Intehrovani tekhnolohii ta enerhozberezhennia. – 2011. – № 1. – P. 14–17.
Fokin V.S. Osnovy perenosa tepla pri plenochnom dvizhenii zhidkostnoj suspenzii/ V.S. Fokin, V.G. Pavlova // Vestnyk natsyonalnoho tekhnycheskoho unyversyteta «KhPІ». – Kharkоv: NTU «KhPІ», 2002. – № 6, T. 1, – P. 94–97.
Analysis of heat transfer intensity in evaporators with a plate heat exchanger / Pavlova V.G., Krugliakova O.V. // Tezi dop. MIzhnarodnoyi naukovo–praktichnoyi konferentsiyi "Informatsiyni tehnologiyi : nauka, tehnika, tehnologiya, osvita, zdorov’ya". – Harkiv: NTU «HPI», 2019– Ch.1.– 227.
The mathematical model for studying the processes of heat and mass transfer of crystallizing solutions / Pavlova V.G., Koshelnik O.V., Pugacheva T.M, Krugliakova O.V. // Informatsiyni tehnologiyi: nauka, tehnika, tehnologiya, osvita, zdorov’ya: tezi dopovidey HXHI mizhnarodnoyi naukovo-praktichnoyi konferentsiyi MicroCAD-2023, 17–20 travnya 2023 r. – Harkiv : NTU «HPI». – C. 7.
Fokin V.S. Teplomassoobmen pri plenochnom techenii mnogokomponentnoy zhidkosti suspenzii / V.S. Fokin, V.G. Pavlova // Vestnik natsionalnogo tehnicheskogo universiteta «HPI». Tem. vyipusk «Energeticheskie i teplotehnicheskie protsessyi i oborudovanie». – Harkov: NTU «HPI», 2004. – Vyip. 12. – P. 123–126.
Vpliv protsesiv paro- ta kristaloutvorennya na teploobmin v plivkovih viparnih aparatah / Pavlova V.G., Koshelnik O.V., Pugachova T.M., Kruglyakova O.V., Dolobovska
O.V. // Integrovani tehnologiyi ta energozberezhennya. – 2021. – # 1. – P. 32–40.
