Модели интенсифицированного тепломассообмена и смешения сред в каналах с хаотичными насадочными слоями

Рассмотрены гидродинамические характеристики турбулентного потока и процесс теплообмена в каналах со стационарными хаотичными насадками. Представлены модели теплопереноса на основе применения моделей структуры потоков, определены коэффициенты переноса теплоты, турбулентной вязкости и эффективный коэффициент перемешивания. Вычислены тепловая эффективность в каналах с учетом поля профиля температуры и энергетическая эффективность, позволяющая дать оценку выбранного интенсификатора теплообмена. Представлены схемы (эскизы) теплообменных аппаратов с хаотичной насадочной упаковкой и рекомендованы области их применения. Приведены примеры расчетов теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» с элементами интенсификации. Использование хаотичного насадочного слоя в проточных каналах, кроме интенсификации теплообмена, может сопровождаться массоотдачей от элементов насадочного слоя или от дисперсной фазы, подаваемой в поток на входе. Рассмотрена модель массопереноса в каналах с насадками на основе применения моделей структуры потоков. С применением полученных выражений для нахождения коэффициента массоотдачи в каналах с насадками произведены расчеты, и представлено согласование расчетных данных с известными экспериментальными. Получены расчетные значения эффективности массообмена в каналах с насадками с применением моделей структуры потоков. Рассмотрен процесс массообмена при жидкостной экстракции в турбулентном прямотоке для систем жидкость-жидкость. Предложен эскиз жидкостного экстрактора, повышающий эффективность процесса. Использование хаотичного насадочного слоя в проточных каналах, кроме интенсификации тепло- и массообмена, может сопровождаться процессом смешения различных сред, например, различных присадок с топливом и т.д. Построена математическая модель смешения, разработанная для сред жидкость - жидкость и тонкодисперсная твердая фаза - жидкость, в проточном насадочном слое. Получены выражения для расчетов длины зоны смешения и эффективности процесса. Исследовано влияние теплофизических свойств среды на эффективность процесса смешения сред.