Разработка научно-технологических основ интенсификации тепломассообменных процессов с использованием множественного капельного кипения для создания новых конструктивно-технологических решений

1. На основании результатов проведенных экспериментальных исследований, с использованием положений теории гидродинамического и теплового подобия физических процессов, получены уравнения для определения величины критического теплового потока при кипении одиночной капли жидкости и границ диапазона температурного напора при кратковременном контакте капли с теплоотдающей поверхностью в зависимости от основных факторов: теплофизических свойств жидкости, размера капли, скорости движения капли в момент ее соударения с теплоотдающей поверхностью, начальной температуры жидкости в капле, температуры теплоотдающей поверхности, состояния теплоотдающей поверхности, определяемого ее шероховатостью и адгезионными свойствами. Выполнен детальный графический анализ влияния каждого из факторов на величину критического теплового потока и температурного напора при кратковременном контакте капли с теплоотдающей поверхностью, на основе которого разработан ряд практических рекомендаций для инженерного проектирования высокоэффективных и надежных аппаратов, работающих по технологии капельного кипения. 2. Разработаны конструкции промышленных испарителей со статическим и динамическим распылителями жидкости, работающие по технологии капельного кипения. Результаты их инженерного расчета подтверждают их высоких эффективность и надежность, что позволяет рекомендовать их к использованию в различных отраслях промышленности. 3. На основании проведенных исследований теоретически разработан метод оценки величины основных количественных характеристик процесса множественного капельного кипения: коэффициента теплоотдачи, критического температурного напора, времени полного испарения капель и диаметра пятна контакта кипящих на теплоотдающей поверхности капель. В результате установлено, что интенсивность протекания реального процесса множественного капельного кипения в 1,5 раза меньше интенсивности процесса теоретического процесса кипения одиночной капли жидкости, а реальная площадь теплоотдающей поверхности в 5 раз больше теоретической. 4. Разработан способ реализации паровоздушного метода увеличения нефтеотдачи пластов с использованием технологии множественного капельного кипения, позволяющий значительно повысить энергоэффективность и экологичность процесса разработки нефтяных месторождений. Повышение эффективности производства водяного пара достигается за счет утилизации тепла от сжигания попутного нефтяного газа непосредственно вблизи нефтяного месторождения. При этом в качестве основного технологического аппарата для выработки водяного пара предлагается использовать испаритель с псевдоожиженным слоем мелкозернистого материала, что обеспечивает высокие коэффициенты теплоотдачи со стороны отходящих газов, а также предотвращает загрязнение теплоотдающей поверхности продуктами сгорания. 5. Разработан модифицированный метод наименьших квадратов, позволяющий значительно повысить точность аппроксимации экспериментальных данных по сравнению с большинством известных методов, что особенно актуально для быстропротекающего процесса множественного капельного кипения. Метод может быть применен для любого вида аппроксимирующей функции (уравнение регрессии), а его точность сопоставима с точностью, обусловленной применением искусственных нейронных сетей. 6. На основании проведенных исследований решена задача увеличения глубины переработки больших объемов растительного сырья за счет использования эффективных контактных устройств из высокопористых проницаемых ячеистых материалов для систем газ (пар) – жидкость.