3174

На данном рисунке приняты следующие обозначения: 1 – корпус; 2 – газовый тракт; 3 – витки цилиндрической спирали; 4 – нагреваемый цилиндр; 5 – охлаждаемые стенками корпуса; 6 – полость; 7 – штуцер подвода охлаждающей жидкости; 8 – штуцер отвода охлаждающей жидкости; 9 – зазор; 10 – подводящий штуцер очищаемого газа; 11 – отводящий штуцер очищаемого газа; 12, 13 – крышки; 14 – штуцер для отвода конденсата.

Предложенный фильтр работает следующим образом. Очищаемый газ подаётся в подводящий патрубок 10 и далее поступает в газовый тракт 2, образованный витками цилиндрической спирали 3, нагреваемым цилиндром 4, установленным в центральной части упомянутой спирали, и охлаждаемыми стенками корпуса 5. Стенки корпуса 5 содержат полость 6 со штуцерами подвода 7 и отвода 8 охлаждающей жидкости. Очищаемый газ проходит по разнотемпературному газовому тракту 2, образованному витками цилиндрической спирали 3, горячим цилиндром 4, установленным в центральной части упомянутой спирали, и холодными стенками корпуса 5. В упомянутом разнотемпературном газовом тракте 2 происходит конденсация водяных паров на ядрах конденсации, например, механических примесях, газовых ионах и на поверхности самопроизвольно образующихся центров конденсации, и их рост до размеров капель. Конденсат стекает через зазор 9 под действием силы тяжести и отводится из корпуса через штуцер 14. Далее очищенный газ подаётся в отводящий патрубок 11 и выводится из корпуса 1 наружу для дальнейшего использования.

Спиральная организация движения очищаемого потока способствует увеличению зоны контакта очищаемого потока с разнотемпературной камерой и созданию вихревых потоков из-за центробежных сил и трения о стенки разнотемпературного канала, создающих дополнительные условия для соприкосновения, образования и увеличения конденсирующихся частиц.

На конструкцию и принцип работы предложенного фильтра подано несколько заявок на предполагаемые изобретения.

Проведённые теоретические исследования и моделирование процессов, происходящих в предложенном фильтре, показали, что модернизированная конструкция фильтра позволяет сохранить принцип работы исходного фильтра, но при этом значительно увеличивается длина рабочего тракта при одновременном

80

уменьшении габаритных, в частности, длины, и повышается эффективность работы газоочистной установки при существенном уменьшении её габаритных размеров.

Стоит отметить, что для более конкретного изучения характеристик предлагаемого варианта конструкции разнотемпературного фильтра необходимо дальнейшее проведение дополнительных экспериментальных исследований.

Литература

1.http://www.neftelib.ru/neft-book/012/0/index.shtml. [Электрон-

ный ресурс].

2.Очистка сжатого воздуха для пневматических систем и приводов станков, прессов литейных и других машин: отраслевой руководящий материал. – М.: НИИМАШ, 1969. – 132с.

3.Кузнецов, Ю.В. Сжатый воздух / Ю.В. Кузнецов, М.Ю. Кузнецов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Екатеринбург: УрОРАН, 2007.

–499 с.

4.Черниченко, В.В. Универсальный разнотемпературный фильтр для очистки газовых выбросов / В.В Черниченко, И.И. Зварыкин, П.А. Солженикин, В.Г. Стогней // Вестник воронежского государственного технического университета. – 2013. – Т. 9. –

№ 6-2. – С. 12-14.

5.Ряжских, В.И. Совершенствование инженерной методики расчета разнотемпературного конденсационного фильтра / В.И. Ряжских, Г.Г. Воронов, П.А. Солженикин, В.Г. Стогней // Вестник воронежского государственного технического университета. – 2014.

–Т. 10. – № 1. – С. 107-109.

6.Ряжских, В.И. Кинетическая модель появления и осаждения капель жидкостив разнотемпературном канале при движении потока / В.И. Ряжских, А.И. Павелко, П.А. Солженикин, В.Г. Стогней // Вестник воронежского государственного технического университета

–2013. – Т. 9. – № 6-2. – С. 4-7.

7.Ряжских, В.И. Математическая модель тепломассообменного процесса в конденсационной камере / В.И. Ряжских, В.Г. Стогней, П.А. Солженикин, В.В. Черниченко // Системные проблемы надежности, качества, информационных и электронных технологий в инновационных проектах (Инноватика – 2006): материалы

Международной конференции и Российской научной школы.

– М.: Радио и связь, 2006. – Ч. 5. – Т. 2 – С. 74 – 78.

81

УДК 66.096.5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ОРОШАЮЩЕЙ ВОДЫ В КАМЕРЕ ВОЗДУХООХЛАДИТЕЛЯ С ЦЕНТРОБЕЖНЫМ

ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ

Д.Д. Кирнев1, Ю.Н. Агапов2, А.М. Наумов3

1Студент гр. бПТ-31, kirnev.d@mail.ru

2Д-р тех. наук, профессор, pt_vstu@mail.ru 3Канд. техн. наук, доцент, pt_vstu@mail.ru ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

Аннотация: в данной статье описываются моделирование процессов теплообмена в «мокрой» камере воздухоохладителя косвенно-испарительного типа с центробежным псевдоожиженным слоем, получена зависимость для определения расхода орошающей воды

Ключевые слова: псевдоожиженный слой, вода, воздухоохладитель, теплообмен, испаритель

82

Парциальное давления пара на поверхности частицы PПW от температуры частицы определим по соотношению из [1]:

рассчитанные по формулам (4) и (5) для следующих параметров:

PПW, Па

Рис. 1. Зависимость парциального давления пара от температуры: 1 – расчёт по формуле (4); 2 – расчёт по формуле (5)

Как видно из рисунка 1, расхождение между формулами (4) и (5) в рабочем диапазоне параметров несущественно.

Подставляем (5) в уравнение (3). Получим

83

Начальные условия: (0) ' , где ' - температура насадки на

входе в «мокрую» камеру.

Разделяя переменные и интегрируя (9) получим

М – температура мокрого термометра для начальных параметров воздуха.

84

Рис. 2. Изменение температуры насадки по координате y

Для эффективного охлаждения воздуха необходимо, чтобы температура " была бы достаточно близка температуре мокрого

найдём необходимую длину «мокрой» камеры:

Необходимо для полного испарения влаги с поверхности частиц, чтобы длина сечения слоя была равно длине «мокрой» камеры.

85

Если полное испарение наступит раньше, то сухие частицы в пределах этой камеры будут нагреваться, что приведёт к снижению эффективности охлаждения воздуха.

В случае поступления в сухую камеру мокрой насадки, также будет снижаться степень охлаждения воздуха.

Для определения требуемого расхода воды в форсунках запишем уравнение материального баланса по воде для элемента

86

Графическая зависимость текущего расхода воды, рассчитанная по формуле (16) представлена на рис. 3. Расходы воды через форсунки определялся по (19) для значений параметров, принимаемых при построении зависимости, показанной на рис. 2.

Рис. 3. Зависимость текущего расхода воды, переносимой насадкой, от продольной координаты y

Проведённые экспериментальные исследования, приведённые в [2], подтверждают данные теоретические исследования.

Литература

1.Кириллин, В.А. Техническая термодинамика / В.А. Кириллин, В.В. Сычев, А.Е. Шейндрин. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 496 с.

2.Фалеев, В.В. Экспериментальное исследование аппарата испарительного охлаждения воздуха / В.В. Фалеев, Ю.Н. Агапов, А.М. Наумов // Вестник воронежского государственного технического университета. – 2002. – Вып. 7.2. – С. 31-34.

87

УДК 536.2:532/533; 532.72; 66.021.3

НОВЫЙ ВАРИАНТ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА КИСЛОРОДАЗОТДОБЫВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ

К.В. Мерзликина1, В.И. Лукьяненко2, К.Г. Хрипунов3

1Магистрант гр. мПТ-21 , merzlikina.karina@yandex.ru 2Канд. техн. наук, доцент, lukyanenko1@yandex.ru

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»

3Канд. техн. наук, доцент, Hripunov_KG@voronezh.quadra.ru

Филиал ПАО «Квадра» – «Воронежская генерация»

Аннотация: в статье рассматривается вариант исполнения теплообменного аппарата кислородазотдобывающей станции, в котором решается проблема повышения теплообмена, а также пути интенсификации теплообменных процессов при сохранении габаритных размеров установки

Ключевые слова: теплообмен, интенсификация, трубный пучок, теплообменный аппарат, поперечное сечение

Решение проблемы эффективного использования топливноэнергетических ресурсов при сохранении размеров аппаратов является наиболее приоритетной, но с ростом энергетических мощностей и объёма производства габариты применяемых теплообменных аппаратов, например, в кислородазотдобывающей станции, увеличиваются.

Значительную роль в решении этой проблемы играет интенсификация теплообмена в каналах теплообменных аппаратов кислородазотдобывающих станций, широко применяемых в технологических процессах при получении кислорода и азота для нужд Военно-космических сил. Среди теплообменных аппаратов наиболее распространены трубчатые и пластинчатые.

На данный момент изучены и разработаны различные методы интенсификации теплообмена. Непосредственно к течению однофазных теплоносителей применяются турбулизаторы потока на поверхности, шероховатые поверхности, развитые поверхности за счёт оребрения, закрутка потока специальными рёбрами. При рассматривании комбинированного метода интенсификации может быть достигнут высокий эффект турбулизации [1].

88

При выборе метода интенсификации теплообмена приходится учитывать решаемые проблемы теплообмена в конкретном теплообменном устройстве, величину энергетических затрат, результативность и эффективность изготовления аппарата, надёжность и бесперебойность в работе.

Наиболее распространённые теплообменные аппараты имеют не только высокую материалоёмкость и габаритные размеры, но и низкий коэффициент теплопередачи из-за слабой турбулизации потоков [2].

Также существуют теплообменные аппараты, имеющие пучок теплообменных труб в виде пространственно-спиральных змеевиков, установленных в зазорах между витками друг друга. Основным недостатком конструкции является сложность изготовления змеевиков, формирование трубных пучков в межтрубном пространстве теплообменного аппарата, теплообмен между средами недостаточно интенсивный, особенно в межтрубном пространстве, низкий коэффициент теплопередачи

[3, 4].

Существует теплообменный аппарат с оребренными теплообменными трубами, в частности аппарат воздушного охлаждения [5]. Его основными недостатками являются недостаточно интенсивный теплообмен из-за слабой турбулизации потока, проходящего внутри прямых труб, и низкого коэффициента теплоотдачи от стенки к потоку внутри труб, лимитирующего общий коэффициент теплопередачи.

Решение проблемы интенсификации теплообмена достигается тем, что в предложенном варианте теплообменного аппарата кислородазотдобывающей станции, как показано на рис. 1, теплообменные трубы, установленные внутри корпуса в трубных досках, имеют сечение центральной части не круглой формы, а профилированной, в виде геометрической фигуры.

На рис. 1 приняты следующие обозначения: 1 – корпус теплообменного аппарата; 2, 3 – входные патрубки; 4, 5 – выходные патрубки; 6 – теплообменные трубы; 7 – трубные доски; 8 – входная часть трубы; 9 – выходная часть трубы; 10 – переходная зона от цилиндрического участков к профилированному.

89