Интенсификация процессов

В СССР предложен целый ряд конструкций контактно-поверхностных котлов: М. С. Живова, Ю. П. Соснина, Я. Беленького и Ю. Нечая и др. [92, 93]. С практической точки зрения наибольший интерес представляет контактно-поверхностный котел Ю. П. Соснина и других с панельной горелкой беспламенного типа конструкции Гипронефтемаша [92]. Излучающая поверхность горелки резко интенсифицирует теплообмен в топке, в результате уменьшаются размеры топки и котла в целом, увеличивается доля тепловосприятия поверхностной части котла. Для уменьшения массы и снижения высоты котла (на 20—30% по сравнению с ФНКВ-1) контактная камера выполнена полностью насадочной, что привело к существенному повышению ее тепло-восприятия. В качестве насадки приняты в основном кольца Рашига размерами 25 X 25 X 3 мм.

топок существующей методикой расчета несколько преувеличивалось. Напротив, сжигание антрацитовой пыли дает факел более плотный, чем это принимается по расчету для случая полусветящегося пламени. Здесь оказалось, что основную роль играет не излучение золы и сажистых частиц, как это принято в расчете, а излучение горящей угольной пыли. Опытами также установлена зависимость интенсивности лучистого теплообмена от скорости сгорания топлива. Быстрое сгорание, соответствующее лучшей предварительной подготовке топлива, приводит к тому, что в корне факела развиваются более высокие температуры и интенсифицируется теплоотдача. Этот эффект значительно сглаживает разницу между тепловосприятиями экранов при сжигании газа со светящимся и несветящимся пламенем. Аналогичным образом должны влиять на теплообмен условия организации процесса горения угольной пыли. Интенсивность теплообмена в топочной камере зависит в основном от величины полезного тепловыделения в топке, которая определяет теоретическую температуру горения топлива. С понижением этой температуры при сжигании низкокалорийных топлив теплообмен в топочной камере резко ухудшается и радиационные поверхности экранов работают с очень пониженными тепловыми нагрузками. Применение в этом случае горячего воздуха не только улучшает сжигание топлива, но также и интенсифицирует теплообмен в топочной камере. Следует отметить, что и для таких высококачественных топлив, как природный газ и мазут, применение подогрева воздуха повышает теплообмен в топочной камере. Например, применение при сжигании мазута подогрева воздуха до 350—400° С обеспечивает повышение удельных тепловых нагрузок радиационных поверхностей нагрева примерно на 25% [Л. 27]. Такая интенсификация теплообмена в топке позволяет при одних и тех же размерах экранных поверхностей значительно сократить размеры конвективных испарительных поверхностей нагрева. На основании полученных новых экспериментальных данных ЦКТИ совместно с ВТИ в настоящее время подготовлены новые нормативные методы расчета теплообмена в однокамерных и двухкамерных топках. Распределение тепловых нагрузок по экранам, расположенным на разных стенах топки, существенно зависит от рода топлива и условий протекания топочного процесса. Из-за отсутствия надежных опытных дан-

Из анализа зависимости (3.111) для различного числа канавок на поверхности конденсации и разных длин конденсатора видно (рис. 31), что выполнение таких канавок существенно интенсифицирует теплообмен и наиболее эффективно при большой длине конденсатора. На рис. 32 показаны профили пленки жидкости по длине поверхности конденсации ЦТТ в зависимости от скорости вращения для гладкостенного цилиндра с канавками.

аппаратов, рассмотренных в разд. 1.1, обладают рядом конструктивных особенностей, приводящих к сложному пространственному течению теплоносителя [3, 39]. Пространственная неоднородность потока в таких пучках связана с наличием чередующихся винтовых и сквозных каналов, с тангенциальными разрывами полей скорости на их границах, с наличием мест касания соседних труб пучка, течение за которыми аналогично характеру течения в следе за обтекаемым телом. Вторичная циркуляция потока, обусловленная действием центробежных сил при спиральной закрутке теплоносителя витыми трубами, существенно уменьшает толщину пристенного слоя на стенках труб и приводит к увеличению турбулентности потока, генерируемой неподвижной стенкой. Таким образом, закрутка потока в большей степени турбулизирует пристенный слой, что интенсифицирует теплообмен при умеренных гидравлических потерях. Заметная анизотропия свойств потока в пучке витых труб наблюдается в переходной области турбулентного течения (Re = 103 ... 7 • 103). При росте чисел Рейнольдса в области развитого турбулентного течения структура в ядре потока стремится к более изотропной структуре. Переход от ламинарного к турбулентному режиму течения в пучке витых труб занимает довольно обширную область, оцениваемую диапазоном изменения чисел Re = udjv « ю:

В условиях опытов {Л. 210] величина Nu оказалась в 4 раза больше, чем в отсутствие вибрации. Из соображений прочности .трубного пучка не рекомендовано брать К>7- К тому же увеличение К сверх 3—4 мало интенсифицирует теплообмен. Авторы [Л. 177] на основе опытов с_ одиночными горизонтальными трубами (диаме-" тром 22 мм) в движущемся слое концентрата ртутной руды (90% меньше 74 мкм) нашли, что погружение в слой виброзондов (рис. 4-2) существенно интенсифицирует теплообмен, особенно в области малых скоростей движущегося слоя (УСЛ), и результаты опытов могут быть описаны эмпирической формулой

Широкое применение двухфазных сред в современной технике: в химической технологии, в криогенной технике, в газо- и нефтедобыче, в трубопроводном транспорте, в металлургии, в ракетной технике и энергетике (в том числе ядерной) — поставило задачу создания газодинамики таких сред. В газодинамике одним из определяющих понятий является понятие о скорости распространения малых возмущений. На знании скорости звука базируется определение важнейшего критерия газодинамического подобия числа Маха. Поскольку газожидкостная среда характеризуется весьма малой скоростью звука, сопоставимой со скоростями движения газожидкостных потоков в каналах различной геометрии, то значения скорости звука в изучении этих потоков возрастают по сравнению с однофазными потоками. Нередко движение газожидкостных потоков сопровождается нестационарными явлениями, характеризующимися возникновением пульсаций давления, плотности, скорости, температур обеих фаз. Чаще всего эти явления, связанные, например, с возникновением гидравлических ударов, с вибрациями трубопроводов и другого оборудования, нарушением режима циркуляции (опрокидывание циркул? ции) и теплообмена, недопустимы или нежелательны. В других случая;:, возникновение двухфазных течений интенсифицирует теплообмен, повышает эффективность работы некоторых элементов энергетического оборудования и их экономичность.

Вопрос о влиянии механической и акустической вибрации теплообменной поверхности на интенсивность теплоотдачи при кипении пока еще не решен. Экспериментами установлено, что действие звука на теплоносители изменяет механизм обтекания теплообменной поверхности и интенсифицирует теплообмен. Интенсификация очень существенна при свободном движении теплоносителя и малых скоростях его вынужденного движения.

Опыты по сжиганию всех видов топлив показали, что подогрев воздуха благоприятно влияет на процессы горения и теплообмена. В настоящее время выявлена вполне определенная тенденция, связанная с повышением температуры подогрева воздуха до 350—450°С и выше. Использование воздуха высокой температуры подогрева улучшает воспламенение влажных топлив и топлив с малым выходом летучих и интенсифицирует теплообмен между газами и поверхностью нагрева котла, что позволяет применять более компактные поверхности нагрева котла, значительно уменьшать их металлоемкость и т. д.

Для объяснения результатов работ по теплообмену в шариковом слое используются следующие гипотезы. Первая рассматривает теплообмен как внутреннюю задачу. Шарики в слое создают кривые каналы, в которых происходят зигзагообразные движения газа, что обусловливает возникновение завихрений. Вследствие этого уменьшается толщина пограничного слоя у стенки шариков, что и интенсифицирует теплообмен. Вторая — рассматривает теплообмен между газом и твердыми частицами слоя как внешнюю за-

Кроме того, как показали опыты, описанные в работе [4], уменьшение диаметра канала вызывает увеличение градиента температуры в пристенном слое, что интенсифицирует теплообмен между образу- 0 ющимися паровыми пузырями и потоком недогре-той жидкости, благодаря

В высоконапорных парогенераторах интенсификация конвективного теплообмена происходит за счет двух факторов: давления и скорости газов, влияние которых можно выразить через весовую скорость (jw). Увеличение весовой скорости газа в газоходах интенсифицирует теплообмен от газа к стенке и позволяет уменьшить испарительные и перегревательные поверхности нагрева.

Интенсификация процессов переработки нефти, основного органического и нефтехимического оинтезв, а, следовательно, форсирование технологических режимов, внедрение новых высокопроизводительных и укрупнённых установок значительно увеличивают • и без того высокие потери от коррозии металла в нефтеперерабатывающей и нефтехимической отраслях промышленности. В связи с большой металлоёмкостью и разнообразием типоразмеров нефтеперерабатывающего и нефтехимического оборудования отказы из-за коррозионного разрушения в настоящее время превышают 70 % от всех отказов оборудования данных отраслей.

1. Сокращение машинного времени (интенсификация процессов резания). К этим способам относятся скоростное резание (увеличение главной скорости резания), силовое резание (увеличение подачи и глубины реза), производительные способы обработки (обработка многолезвийным инструментом, внутреннее и наружное протягивание, фрезоточение и т. д.).

Наряду с применением сеток, образующих на теплоотдающей поверхности пористую структуру, возможны и другие способы повышения коэффициентов теплоотдачи в зоне ухудшенного теплообмена. Здесь имеется в виду интенсификация процессов обмена в пристенной области течения, в которой сосредоточено основное термическое сопротивление.

Трудность разработки методов ускоренных испытаний заключается в том, что всякая интенсификация процессов разрушения или старения приводит к искажению истинной картины потери изделием работоспособности.

При этом интенсификация процессов изнаяивания приводит к сокращению сроков службы деталей и составных частей. Последнее вызывает увеличение простоев на ремонт оборудования, затрат на поддержание работоспособности и потерь в выпуске продукции. Повышение надежности и технического уровня д&талей и составных частей создает возможность для увеличения рабочих скоростей и роста производительности. ••'.-'•'• •

6-4. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

6-4. Интенсификация процессов теплопередачи .... 196

6-4. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ

6-4. Интенсификация процессов теплопередачи.........212

В настоящее время наиболее разработан и распространен метод нанесения покрытия на частицы из газовой фазы в «кипящем» слое [5J. Основным принципом данного метода является интенсификация процессов между твердой и газообразной, твердой и жидкой фазами путем резкого увеличения поверхности соприкосновения и создания интенсивного перемешивания. Таким способом можно осаждать различные металлы, элементы и соединения более высокой степени чистоты по сравнению с другими методами [6J.

При температурах 500° С для стали 1Х18Н9Т и 230° С для ТС отмечается еще лишь незначительная интенсификация процессов циклического упрочнения и разупрочнения соответственно для сталей 1Х18Н9Т и ТС (см. рис. 2.3.4) при переходе от скорости деформирования 0,18 к 0,0018 мин"1.