ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплообмен в роторно-пленочных аппаратах из "Роторно-плёночные тепло- и массообменные аппараты" Ввиду того, что аппараты с лопастными роторами нашли применение главным образом в качестве испарителей, в них наиболее подробно исследовался процесс теплообмена при кипении. Были установлены основные закономерности изменения его интенсивности под воздействием различных факторов — конструкции ротора, скорости его вращения, теплового потока, плотности орошения и теплофизических свойств жидкости. [c.44] Механизм парообразования в пленке, стекающей по твердой поверхности под действием гравитационных сил, рассмотрен в работе [119] с точки зрения зависимости интенсивности процесса от Д/ = ст—tx или ОТ д. Для малых значений (или д) характерным является процесс испарения с поверхности пленки. Роль конвективного теплообмена при этом ничтожна мала, и теплоперенос осуществляется в основном за счет теплопроводности. При некотором значении At в пленке начинает развиваться режим пузырькового кипения. Измеренная с помощью скоростной киносъемки частота образования пузырьков пара при = 200 кВт/м составила от 500 до 2000 1/(с-м2) в зависимости от свойств исследуемой жидкости. Вполне естественно, что столь высокая насыщенность мелкими пузырьками пара усиливает перемешивание в пленке, что в конечном итоге приводит к интенсификации теплообмена — подобно тому как это происходит при кипении в объеме [120]. [c.44] Наложение на пленку турбулизующего воздействия со стороны ротора должно сдвигать критическое значение Д кр, определяющее начало пузырькового кипения, в сторону меньших значений. [c.44] Влияние теплового потока на теплообмен в роторно-пленочных испарителях проявляется по-разному, в зависимости от того, соприкасаются ли лопасти ротора с теплообменной поверхностью или отстоят от нее с небольшим зазором. [c.44] В первом случае величина д не влияет на интенсивность теплообмена, как следует из результатов экспериментальных исследований Киршбаума и Дитера [91, 92], подтвержденных рядом последующих работ [94, 121 —129]. Это происходит потому, что при движении размазывающей лопасти жидкостная пленка хорошо перемешивается, при этом нивелируется перемешивающее воздействие паровых пузырьков. Следует, конечно, учитывать возможное оголение теплообменной поверхности при очень высоких тепловых нагрузках, как это наблюдали авторы работы [89]. Такое оголение приводит к резкому снижению эффективного коэффициента теплоотдачи. В связи с этим следует отметить определенный прогресс в разработке конструкций испарителей с размазывающими лопастями ( Самбай , Ротафильм ) если в ранних работах [89] рекомендуемая степень выпаривания (без снижения а) составляла 4, то Б одной из последних работ [22] приводится величина ф, равная 10. [c.44] Литературные данные о влиянии плотности орошения на теплообмен в испарителях с размазывающим ротором весьма противоречивы. Некоторые авторы [91, 126—128] считают, что интенсивность теплообмена в аппаратах этого типа не зависит от плотности орошения, другие [124] отмечают слабое воздействие величины Г на а. В то же время ряд исследований [89, 120, 130, 134, 135], в том числе проведенные в последнее время, позволяют предполагать более или менее значительное влияние Г на интенсивность теплообмена. [c.45] Бресслер [89] получил данные о том, что рост а наблюдается вплоть до некоторого значения плотности орошения Г, выше которого а остается постоянной, причем значение Г зависит от удельного теплового потока. Так, в опытах, проведенных на воде, при изменении М с 25 до 200 °С Г изменялось от 2,2-10 до 5,6-10 кг/(м-с). [c.45] Предельные нагрузки, выше которых интенсивность теплообмена не зависит от плотности орошения, были зафиксированы также и для аппарата Лува . Было показано [124], что если в испарителях типа Самбай для воды Г = 0,111 кг/(м-с), то в испарителе Лува [101] Г = 0,139—0,166 кг/(м-с). Отметим, что значение Г для испарителей Лува определяется, кроме того, шириной зазора между лопастью и стенкой. [c.45] Технологические показатели роторных испарителей характеризуются также допустимой величиной Гтш, ниже которой наблюдается ухудшение теплообмена вследствие появления неорошаемых участков на теплообменной поверхности. Для аппаратов Лува Гтш сильно зависит от ширины зазора между лопастью и стенкой при испарении воды увеличение зазора с 0,2 до 1 мм приводит к возрастанию Гтш в 3,8 раза [104]. [c.45] Для испарителя с вращающимися обогреваемыми элементами [42] минимальная плотность орошения была исследована А. И. Бутузовым и И. И. Пуховым [43, 136]. [c.45] При определении механизма воздействия скорости вращения ротора на теплообмен в роторно-пленочных аппаратах необходимо учитывать результаты исследований гидродинамики ( см. стр. 34). В этой связи весьма характерным является воздействие давления на интенсивность теплообмена, обнаруженное главным образом [133] для аппаратов с жестким ротором ( Лува , Сако ). С понижением давления интенсивность теплообмена снижается в связи с уменьщением удельной плотности вращающегося парового слоя, взаимодействующего с поверхностью жидкостной пленки. Указанное явление было отмечено также в работах [26, 137, 138]. [c.46] Из теплофизических свойств жидкости, влияющих на теплообмен в роторно-пленочных аппаратах, наиболее изучено влияние вязкости. Как следует из сказанного выше (стр. 36), возрастание вязкости прежде всего должно приводить к увеличению толщины пленки и, следовательно, повышению ее термического сопротивления. [c.46] Описаны [133] исследования, проводимые в аппаратах Лува и Сако на водных растворах гуара вязкостью до 4 Па-с. Отмечено значительное снижение а с увеличением Однако авторы не учли, что для столь вязких жидкостей зависит также от напряжения сдвига. Это было учтено позднее в работе [104], где опытам по теплообмену предшествовали специальные исследования влияния напряжения сдвига на величину ц. Был, в частности, сделан вывод, что интенсивность теплообмена в испарителях Лува в меньшей степени зависит от вязкости, чем в горизонтальных испарителях Сако . [c.46] В результате исследований по нагреванию и испарению водноглицериновых смесей вязкостью [Ха =(1—72)-10-3 Па-с были получены [98] количественные зависимости, отражающие влияние вязкости на теплообмен в аппаратах с размазывающим ротором. [c.46] В ряде работ отмечается влияние на теплообмен теплопроводности жидкости, а также теплоты парообразования. С уменьшением теплопроводности обычно наблюдается снижение коэффициента теплоотдачи, причем тем сильнее, чем ниже тепловые нагрузки и плотность орошения. Влияние теплоты парообразования проявляется в снижении а с ростом г. Это легко объяснить прежде всего для аппаратов Лува , так как с увеличением г снижается насыщенность жидкостной пленки паровыми пузырьками, что в свою очередь приводит к снижению интенсивности перемешивания частиц жидкости в пленке. [c.46] Оно отражает концепцию автора о независимости величины а от плотности орошения. В работе [139] дана номограмма для расчета испарителей типа Самбай по указанному уравнению. [c.47] Уравнение коррелирует с точностью до 20% экспериментальные данные авторов, полученные при нагревании водно-глицериновых растворов в аппарате диаметром 25,4 мм с варьированием высоты от 0,15 до 0,6 м. [c.47] При сравнении уравнений (1.28) и (1.29), полученных в одинаковых условиях, обращает на себя внимание трудно объяснимое снижение показателя степени при Рг с переходом от теплообмена при нагревании к теплообмену при кипении. [c.47] По данным автора, максимальная интенсивность теплообмена была достигнута уже при 11 = 2,6 м/с и не менялась при возрастании и Д.0 7 м/с. [c.49] Сравнение результатов расчета по рассмотренным выше уравнениям различных авторов приведено на рис. 1-17, где одновременно нанесены кривые, построенные по данным, полученным Г. И. Биркаловой, В. Р. Ручинским и И. Ф. Евкиным [141]. Значительное расхождение результатов расчетов объясняется, по-видимому, тем обстоятельством, что на интенсивность теплообмена в испарителях с размазывающим ротором, помимо указанных выше факторов, существенно влияет способ изготовления лопастей ротора, материал, из которого они изготовлены, масса лопастей и сила, с которой они прижимаются к теплообменной поверхности. [c.49] Вернуться к основной статье