ВЫЯВЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ВЕНТИЛЯТОРНОЙ ГРАДИРНЕ С КАПЕЛЬНЫМ ОРОШЕНИЕМ

Меренцов Николай Анатольевич

аспирант, кафедра «ПАХП», ВолгГТУ, г. Волгоград

E-mail:

Голованчиков Александр Борисович

научный руководитель, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой «ПАХП»,

ВолгГТУ, г. Волгоград

Балашов Вячеслав Александрович

научный руководитель, канд. техн. наук, доцент, кафедра «ПАХП»

ВолгГТУ, г. Волгоград

DETERMINATION OF THE INTENSITY HEAT – AND MASS TRANSFER PROCESSER IN VENTILATORY COOLING TOWER WITH DRIP IRRIGATION

Nicholas Merentsov

Postgraduate student of Volgograd State Technical University, Volgograd

E-mail:

Alexander Golovanchikov

Doctor. Technical. , Professor of Volgograd State Technical University, Volgograd

Vyacheslav Balashov

Candidate. Technical. , Associate Professor of Volgograd State Technical University, Volgograd

АННОТАЦИЯ

Предложена физическая и математическая модели вентиляторной градирни с капельным орошением и проволочной насадкой, выполненной из металлической проволоки или полимерных волокон. Разработан алгоритм расчета на ЭВМ коэффициентов тепло – и массопередачи, которые необходимы для проектирования промышленных вентиляторных градирен.

ABSTRACT

The physical and mathematical model of the ventilator cooling tower of drip irrigation and wire nozzle made of metal wire or polymer fibers is proposed. Calculation algorithm is developed on the computer coefficients of heat − and mass transfer, which are necessary for the design of industrial ventilation cooling towers.

Ключевые слова: вентиляторные градирни; капельное орошение; проволочная насадка; коэффициенты тепло – и массопередачи.

Keywords: ventilation cooling tower; drip irrigation; wire nozzle; coefficients of heat– and mass transfer.

Широкое применение градирен обусловлено необходимостью охлаждения огромного количества оборотной воды, применяемой в основных технологических процесса химической, нефтегазовой, машиностроительной, энергетической, металлургической, атомной и других отраслях промышленности [1, 2].

В последние время все большое распространение получают вентиляторные градирни с капельным орошением и проволочной насадкой, имеющие значительные преимущества по сравнению с традиционными градирнями с пленочным орошением и листовыми или хордовыми насадками за счет интенсификации гидромеханических, тепло – и массообменных процессов [1].

Они объясняются значительно большой поверхностью капель по сравнению с пленкой жидкости, скоростью ее падения и обдувания потоком воздуха, турбулизацией жидкого и воздушного потоков, движущихся навстречу друг другу, переходам лимитирующих процессов тепло– и массоотдачи от жидкого ядра пленки к границе раздела фаз к процессам, лимитирующим тепло– и массоотдачу от границы раздела фаз к ядру потока воздуха.

Целью исследований является разработка методики определения коэффициентов тепло – и массопередачи, а также средней скорости капель по экспериментальным данным лабораторных исследований необходимых для расчета и проектирования вентиляторной градирни с капельным орошением и новой проволочной насадкой.

В лабораторном аппарате, моделирующем проектируемую промышленную градирню, при проведении экспериментов необходимо установить удельные расходы воды и воздуха, температуру воды и воздуха на входе, соответствующие работе промышленной градирни, и экспериментально определить объем капель воды в лабораторной аппарате, а также температуры воды и воздуха на выходе из него (рисунок 1). В этом случае результаты расчетов коэффициентов тепло– и массопередачи, полученные экспериментально в лабораторных условиях можно использовать при расчетах и проектировании промышленной градирни, так как все определяющие критерии подобия (число Рейнольдса, Прандтля, Шмидта) будут одинаковыми в модели и натуре.

Рисунок 1. Схема лабораторной установки с проволочной насадкой

(1 – корпус; 2, 3 – верхний и нижний перфорированный диск; 4 – болты;

5 – опора под нижний диск; 6 – проволочная насадка; 7 – гайка )

Расшифровка используемых в формулах блок-схемы (рисунок 2) обозначений и их размерности указаны в таблице 1. В таблице 2 приводятся полученные расчетным путем параметры процесса, зависящие от влаго– и теплосодержания в потоке воздуха (рисунок 3).

Рисунок 2. Блок-схема для расчета коэффициентов тепло– и массопередачи по результатам экспериментальных исследований в лабораторном аппарате.

Рисунок 3. Рабочая линия (1) зависимости энтальпии от влагосодержания воздуха на i - x диаграмме Рамзина

Таблица 1.

 Исходные, справочные данные и расчетные параметры коэффициентов тепло – и массопередачи по экспериментальным данным лабораторного аппарата с капельным орошением и проволочной насадкой

Таблица 2.

Зависимость основных расчетных параметров капель воды и воздуха вдоль рабочей линии от влагосодержания воздуха (рис. 3)

Как видно из таблицы 1 и 2 коэффициенты тепло – и массопередачи в аппаратах с капельным орошением и проволочной насадкой превосходят эти же коэффициенты в градирнях с пленочным орошением на листовой или хордовой насадкой в 1,3—1,6 раза, что соответственно снижает габариты промышленных градирен [1, 2].

Поэтому разработанную методику и алгоритм расчета коэффициентов тепло – и массопередачи целесообразно использовать при проектировании и расчетах на ЭВМ вентиляторных градирен с капельным орошением, так как она не требует дополнительных экспериментальных исследований по изменению относительной влажности воздуха или парциального давления водяных паров, температур воды и воздуха внутри аппарата и их изменение по высоте насадки.

Список литературы:

1.Меренцов Н.А. Автономные системы оборотного водоснабжения для малотоннажных химических производств / Н.А. Меренцов, А.Б. Голованчиков, В.А. Балашов // Известия Волгоградского государственного технического университета: межвуз. сб. науч. ст. № 1(74) / ВолгГТУ. – Волгоград, 2011. – 120 с. (Сер. Реология, процессы и аппараты химической технологии. Вып. 4). – С. 102-104.

2.Пономаренко В.С. Градирни промышленных и энергетических предприятий: справочное пособие / В.С. Пономаренко Ю.И. Арефьев; под ред. В.С. Пономаренко. − М.: Энерготомиздат, 1998. – 376 c.