Способ работы теплообменника

 

СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННИКА путем подачи теплоносителя к плоской вертикальной поверхности теплообмена , которую приводят в колебательное движение, отличащийся тем, что, с целью интенсификации теплообмена в условиях свободного пленочного течения жидкости, предварительно измеряют амплитуду и частоту свободных колебаний пленки жидкости и параметры колебательного движения теплообменной поверхности выбирают в соответствии с измеренными параметрами. (Л 00 о со 1C ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1186925 А р))4 F 28 Р 11/06, 3/00„ F 28 F 13/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;,... Ц

К А BT0PGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ иг. (21) 3730259/24-06 (22) 21.04.84 (46) 23.10.85. Бюл. № 39 (72) Е. Г. Воронцов, В. Л. Ракицкий и Ю. М. Тананайко (71) Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (53) 621.565.94 (088.8) (56) Патент Швейцарии № 462161, кл. Г 28 D 3/00, опублик. 1970.

Авторское свидетельство СССР № 981818, кл. F 28 F 21/06, 1981. (54) (57) СПОСОБ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННИКА путем подачи теплоносителя к плоской вертикальной поверхности теплообмена, которую приводят в колебательное движение, отличащайся тем, что, с целью интенсификации теплообмена в условиях свободного пленочного течения жидкости, предварительно измеряют амплитуду и частоту свободных колебаний пленки жидкости и параметры колебательного движения теплообменной поверхности выбирают в соответствии с измеренными параметрами.

1186925

Изобретение относится к теплообменным аппаратам, в которых один из теплоносителей течет непрерывной тонкой пленкой, и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности при проведении процессов испарения, нагревания или охлаждения вязких, термочувствительных и прочих жидкостей.

Цель изобретения — интенсификация теплооб мена в условиях свободного пленочного течения жидкости.

На фиг. 1 изображена схема реализации способа осуществления теплообмена в жидкостной пленке; на фиг. 2 — схема измерения амплитудно-частотных характеристик пленки жидкости электроконтактным методом; на фиг. 3 — датчик для измерения амплитудно-частотных характеристик, используемый в схеме фиг. 2, продольный разрез; на фиг. 4 — графическая зависимость K=f(Re), где К = с /сс — безразмерный коэффициент, характеризующий численно, во сколько раз возрастает коэффициент теплоотдачи между пленкой и поверхностью теплообмена при использовании и редлагаемого способа по отношению к коэффициенту теплоотдачи при свободном гравитационном течении; R;= 4Г„/ — критерий Рейнольдса, а, и я — коэффициенты теплоотдачи п ри использовании способа и п свободном течении пленки соответственно,Вт/м- град; Г„, — объемная плотность орошения, м /с. v — коэффициент кинематической вязкости, м-/с.

Теплообменник содержит распределительное устройство 1 и плоскую вертикальHóþ поверхность теплообмена 2. Для создания возвратно-поступательных колебаний используется вибровозбудитель 3. В нижней части поверхности 2 расположен отводящий коллектор 4. Теплообменная поверхность 2 поддерживается в вертикальном положении нри помощи упругих связей 5.

Для измерения амплитудно-частотных колебаний используются генератор 6 сигналов, датчик 7, усилитель 8 низкой частоты (УНЧ вЂ” 10), осциллограф 9 (для измерения амплитуды волн — электронный осциллограф ЭΠ— 6М, а для определения частоты волн — шлейфный осциллограф Н вЂ” 102).

Датчик 7 изготавливается на базе промышленного микрометра 75 — 10. По центру подвижного стержня 10 м икрометра рассверливается отверстие диаметром 3 мм. По наружной поверхности подвижного стержня на начальном участке нарезается резьба, на которую навинчивается латунная трубка 11 диаметром 9 мм и длиной около

20 мм. К передней кромке латунной трубки точно по центру припаивается медицинская игла 12 диаметром 1,5 мм, через которую в центр подвижного стержня микрометра пропускается тонкая нихромовая проволока

13 диаметром О,1 мм, которая изолируется

25 зо

4S

55 от корпуса датчика при помощи кембрика 14. Проволока выступает наружу примерно на 3 мм. Эта часть и служит электрочувствительным контактом при замыкании ее стекающей жидкостью. Кончик иглы заливается лаком. Второй конец проволоки соединяется с измерительной цепью.

Сначала обрабатываемая жидкость вводится в распределительное устройство 1 в количестве, необходимом для получения заданной плотности орошения, и распределяется в виде тонкой пленки равномерной толщины по поверхности теплообмена 2. При достижении установившегося развитого волнового режима течения пленки производят измерения известными способами ее амплитудно-частотных характеристик и рассчитывают их средние значения. Например, для измерения амплитуды и частоты волн могут применяться емкостные датчики, датчики сопротивления, может использоваться электроконтактный метод.

Затем при помощи источника переменного внешнего силового или кинематического возбуждения я (в и 6 ровозбудител я ) 3 созда ют возвратно-поступательные колебания поверхности 2, которая, в свою очередь, передает их стекающей пленке жидкости. Численные значения частоты и амплитуды колебаний, вырабатываемых вибровозбудителем, а следовательно, и теплообменной поверхности, назначают равными средним значениям измеренных амплитудно-частотных характеристик пленки при ее гравитационном свободном течении, а вынуждающая сила направлена поперек пленки. Таким образом, на пленку жидкости воздействуют возвратно-поступательными гармоническими колебаниями, которые совершают в направлении нормали к теплообменной поверхности. Обработанная жидкость собирается в отводящий коллектор 4.

Измерения амплитудно-частотных характеристик электроконтактным методом проводят следующим образом. С помощью генератора 6 сигналов подается любое напряжение в пределах 1 — 20 В и с частотой от 20 Гц до 200 кГц в цепь питания датчика 7, состоящую из поверхности

2 с орошающей пленкой и датчика. При соприкосновении проволоки 13 датчика

7 с наружной поверхностью орошающей пленки цепь замыкается. Выходной сигнал датчика усиливается с помощью усилителя низкой частоты и поступает на вход осциллографа 9.

Амплитуды максимальной (по гребню)

Aqua и минимальной (по впадине волны) 5с толщины пленки измеряются по фотографиям, снятым с экрана осциллографа. Так как амплитуда волн А характеризуется непосредственно измеряемыми величинами брри

6 она может быть найдена из выражения ,4 =5„— 5, 1186925

7 пХ>

При определении частоты волн получаемый сигнал записывается на диаграммную ленту. По осциллограмме подсчитывается частота, длительность импульса и длительность между импульсами при данном расстоянии от стенки. Частота импульсов f (Гц) подсчитывается по формуле где n — количество импульсов на данном участке; Х» — скорость ленты, мм/с; (— длина участка ленты, на котором произведена запись, мм.

После проведения достаточного количества экспериментов N рассчитывают средние значения наблюдаемого признака по формуле где Х вЂ” среднее значение наблюдаемого признака (амплитуды или частоты волн); N— количество проведенных экспериментов; Х;— ряд наблюдений признака.

1186925

f000

Puz. Ф

2000

500

Составитель О. Акимова

Рела кто р H. Пу ии«ми<она Тепрел И. Верее Корректор. 1. Пилииеико

Заказ 6531 42 Тираж 622 lолиисиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4