Теплообмен при конденсации парогазовых смесей с твердыми частицами на оребренных поверхностях в теплообменных аппаратах

Цель работы: разработка математической модели образования отложений на наружной оребренной поверхности в теплообменнике и исследование теплообмена при конденсации парогазовой смеси, содержащей твердые частицы. Объекты исследования: теплообменный аппарат с оребренными поверхностями, предназначенный для конденсации парогазовых смесей с твердыми частицами. Полученные результаты и новизна: 1. Разработаны математические модели процесса образования отложений на поверхности цилиндрических и прямых ребер в теплообменных аппаратах при конденсации парогазовой смеси, содержащей твердые частицы. 2. Получено автомодельное решение задачи о конденсации на прямом ребре парогазовой смеси, содержащей твёрдые частицы. 3. Разработана и верифицирована трехмерная модель, позволяющая рассчитывать характеристики тепло- и массообмена при движении воды в трубе при значениях температур близких к температурам кипения в переходном режиме течения. 4. Получена зависимость коэффициента теплоотдачи от парогазовой смеси к поверхности трубы со спиральными ребрами при конденсации пара на ней от плотности отбираемого теплового потока при входной скорости. Методы исследования: уравнения математической модели строятся на основе законов сохранения энергии и массы, их исследование и оценки проводятся с применением аналитических методов теории дифференциальных уравнений, методов теории подобия и размерностей, а также численных методов решения краевых задач. Для проведения численных расчетов и построения графических зависимостей использовались пакеты прикладных программ ANSYS Fluent и Microsoft Excel. Степень внедрения: В 2020 году была проведена научно-исследовательская работа на тему: «Расчет теплообменного аппарата для нагрева воды за счет тепла парогазовой смеси» по заказу компании ООО «Филиал ВПМ», г. Казань. Материалы работы используются в образовательной деятельности КГЭУ при чтении дисциплины «Техническая термодинамика и теплообмен». Область применения: Полученные в рамках диссертационного исследования сведения по исследованию образования отложений на оребренной поверхности при конденсации парогазовой смеси, содержащей твердые частицы могут использоваться в системах с теплообменными аппаратами и воздушными тепловыми насосами, на целлюлозно-бумажных предприятиях, на предприятиях производящих технологическое теплообменное оборудование, в частности, спиральные теплообменники, на нефтегазохимических предприятиях и в энергетической области.