SU48352A1 - Способ увеличени передача тепла через стенку от газов к жидкости - Google Patents

Description

Почти во всех агрегатах, где происходит теплообмен между газами и жидкост ми через раздел ющую поверхность (стенку), имеет место существенное различие в величине коэфициентов теплоперехода от жидкости к стенке (или обратно) - аз и от газов к стенке (или обратно)-а,, причем коэфициент теплоперехода .от жидкости к стенке во много раз больше, чем от газов к стенке.

Проблема повышени  коэфицкента а теплоперехода от газов к стенке имеет огромное практическое значение, ибо происход щее при этом увеличение суммарного коэфициента k теплопередачи означает пропорциональное уменьшение необходимой поверхности нагрева (поверхности разделительной стенки).

Св зь, зстановленна  между услови ми теплопередачи и гидродинамическим режимом, позволила указать в свое врем  р д методов повышени  aj. Сюда относитс  увеличение скоростей газового потока, уменьшение диаметра труб (дл  трубчатых поверхностей нагрева ), искусственна  турбулизаци  потока и т. д.

Все эти методы в той или иной степени нашли распространение в практике конструировани  агрегатов с теплообменными поверхност ми. Однако этими методами оказалось невозможно полностью разрешить проблему повышени  «j до значений, приближающихс  к величине о. (коэфициенту теплоперехода на стороне жидкости).

Ниже предлагаетс  принципиально новый способ радикального увеличени  коэфидиента теплоперехода с газовой стороны. Предлагаемый способ повышени  заключаетс  в следующем. Пустьтепло передаетс  от газЬ через стенку к жидкости А, причем температура газа выше температуры жидкости А.

В газовый поток в начале теплообменной поверхности впрыскиваетс  жидкость Б, котора  должна обладать р дом определенных свойств, в частности , она должна иметь температуру кипени  при давлении, существующем в газовом потоке, более высокую, нежели температура жидкости Л, и более высокую, нежели температура стенки теплообменной поверхности с газовой стороны.

Жидкость В применительно к конкретным услови м выбираетс  особо.

Количество жидкости В, вводимой в газовый поток, должно быть таким, чтобы газ оказалс  насыщенным парами жидкости В, испарение которой понизит

температуру газа и несколько уменьшит температурный напор, существовавший между и жидкостью А.

По мере продвижени  смеси газа и жидкости вдоль поверхности нагрева на теплообменной стенке (на поверхности нагрева) пары жидкости В будут постепенно конденсироватьс  и обеспечат на поверхности нагрева с газовой стороны присутствие жидкой пленки из жидкости В.

Коэфициент теплоперехода а будет теперь, естественно, такой же, как от конденсирующейс  жидкости, т. е. весьма большим.

Теплообмен же между газом и парами жидкости В, осуществл емый при их перемешивании, происходит во много раз Интенсивнее, нежели теплообмен через стенку, и практически одинакова  температура газа и паров жидкости В должна обеспечиватьс .

Сконденсированна  жидкость В вновь вводитс  в очередную порцию поступающего газа. Процесс, круговой дл  жидкости В, идет непрерывно.

Часть паров испар ющейс  жидкости В будет уходить с газами, покидающими теплбобменную поверхность (количество их определ етс  парциальным давлением их при температуре уход щих газов). Это количество паров необходимо при установившемс  режиме компенсировать вводом в газы соответствующего по весу количества жидкости В в начале теплообменной поверхности.

Предлагаемый способ, по указанию авторов, дает следующий эффект: величина а, возрастает в 100 - 1000 раз; суммарный коэфициент теплопередачи возрастает в 50-500 раз; температурный напор уменьшаетс  в 1,5-5 раз; в результате, при заданном количестве передаваемого тепла, потребна  поверхность нагрева уменьшаетс  в 10-330 раз или, при данной поверхности нагрева, количество передаваемого тепла возрастает в 10-330 раз; расходуетс  некоторое количество жидкости В, пропорциональное , вообще говор , количеству работающего газа. Это количество тем меньше, чем ниже температура покидающих поверхность нагрева газов.

В случае передачи тепла от жидкости А к газу процесс происходит

обратным путем, а именно: на поверхности нагрева с газовой стороны жидкость В испар етс  и температура кипени  ее должна быть ниже температуры жидкости Л. В этом случае теплопередача к газу происходит при коэфициенте теплоперехода от стенки к газу, равном коэфициенту теплоперехода от стенки к испар ющейс  жидкости.

По существу в рассмотренных случа х жидкость В, например, дифенилоксид  вл етс  „промежуточным теплоносителем , своего рода катализатором процесса теплопередачи.

Предлагаемый способ интенсификации теплопередачи основан таким образом на применении „катализатора теплопередачи .

Применение, нг пример, дифенилоксида в качестве промежуточного теплоносител  обусловлен тем, что он не реагирует с дымовыми газами, не коррозирует металла, имеет температуру кипени  при атмосферном давлении выше температуры кипени  воды при 22 атм. и имеет весьма малое парциальное давление паров при температуре отход щих газов.

В каждом конкретном случае выбор жидкости катализатора производитс  особо, в зависимости от предъ вл емых к нему требований. В частности, в паровых котлах может быть применен р д других катализаторов теплопередачи.

Следует отметить, что выбираема  по экономическим соображени м температура уход щих газов (например, в паровых котлах), при применении катализатора теплопередачи будет значительно ниже, чем обычно (уменьшение стоимости поверхности нагрева, поглощающей единицу тепла, при увеличении  ). Следовательно и потери катализатора с уход щими газами можно значительно снизить (они уменьшаютс  с понижением температуры).

В некоторых специальных случа х эти потери вообще не играют решающей роли, ибо основным  вл етс  уменьшение веса установки, которое обусловлено применением катализатора.

При давлении газа, близком к атмосферному , подача катализатора может осуществл тьс  и самотеком без усложнени  установки насосом.

Применение катализатора теплопередачи может быть использовано в утилизаторах отход щего тепла двигателей внутреннего горени  и промышленных печей.

В некоторых случа х (дл  некоторых жидкостей катализаторов) тотери жидкости с газами могут быть приближены к нулю химическим выделением каталиatropa из отход щих газов.

Предмет изобретени . Способ увеличени  передачи тема через стенку от газов к жидкости, отлшчающийс  тем, что в газы, отдающие тепло, вводитс  распыленном состо нии промежуточный теплоноситель, испар ющийс  в газовой среде и конденсирующийс  с отдачей тепла на трубах. заполненных средой, воспринимающей тепло.