А.Г. Лаптев, Т.М. Фарахов, О.Г. Дударовская ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В КАНАЛАХ С ХАОТИЧНЫМИ НАСАДОЧНЫМИ СЛОЯМИ СТРАТА Санкт-Петербург 2016 А.Г. ЛАПТЕВ, Т.М. ФАРАХОВ, О.Г. ДУДАРОВСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ ПЕРЕНОСА В КАНАЛАХ С ХАОТИЧНЫМИ НАСАДОЧНЫМИ СЛОЯМИ СТРАТА Санкт-Петербург 2016 УДК 66.048.37+66.015.23 ББК 35.113 Л 24 Рецензенты: доктор технических наук, профессор Щукин А.В. кандидат технических наук, доцент Пушнов А.С. <...> ЗАДАЧИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА И СМЕШЕНИЯ СРЕД……………. <...> 2.11 Примеры расчетов теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» с элементами интенсификации………………. <...> 2.12 Основные расчетные формулы чисел Нуссельта Nu в каналах с элементами интенсификации………………………. <...> ЭФФЕКТИВНОСТЬ СМЕШЕНИЯ СРЕД В ПРОТОЧНЫХ КАНАЛАХ………………………………………… 3.3 Расчет эффективности массопередачи в насадке………. <...> 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 сделать 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 [61,110,111,129,168,169]. <...> Рассмотрен процесс массообмена при жидкостной экстракции в турбулентном прямотоке для систем жидкость-жидкость. <...> Исследовано влияние теплофизических свойств среды на эффективность процесса смешения сред [123,124,126,127,128,166,198]. <...> 10 8 Авторы выражают благодарность рецензентам за сделанные ценные замечания и пожелания, а также сотрудникам ИВЦ «Инжехим» (г. Казань) за представленный материал по новым насадкам. <...> ; С ‒ равновесная концентрация; ΔС – средняя движущая <...>
Эффективность_явлений_переноса_в_каналах_с_хаотичными_насадочными_слоями.pdf
УДК 66.048.37+66.015.23
ББК 35.113
Л 24
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор Щукин А.В.
кандидат технических наук, доцент Пушнов А.С.
Л24
Лаптев, А.Г., Фарахов, Т.М., Дударовская, О.Г.
Эффективность явлений переноса в каналах с хаотичными
насадочными слоями: монография. – СПб.: Страта, 2016. – 212 с. ISBN
978-5-906150-85-1
В монографии рассмотрено решение задач, связанных с моделированием
теплоотдачи, массоотдачи и процессов смешения сред в каналах с хаотичными
насадками. Приведены уравнения для коэффициентов турбулентного обмена,
перемешивания, тепло – и массоотдачи, а также турбулентной миграции
тонкодисперсных частиц. Даны выражения для расчета эффективности
проводимых процессов.
Книга предназначена для специалистов, занимающихся решением
теоретических и прикладных задач по гидродинамике, тепло – и массообмену в
различных отраслях промышленности. Может быть полезной преподавателям и
аспирантом технических вузов.
Ил. 47. Табл.4 . Библиогр.: 200 назв.
УДК 66.048.37+66.015.23
ББК 35.113
ISBN 978-5-906150-85-1
© А.Г. Лаптев, 2016
© О.Г. Дударовская, 2016
© Т.М. Фарахов, 2016
Стр.3
ОГЛАВЛЕНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ…………………………………………………….
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………..
1.1 Методы интенсификации тепло – и массобмена в
каналах…………………………………………………………….
1.2 Смешение сред в каналах с турбулизирующими
вставками……………………………………………………….....
7
9
Условные обозначения………………………………………………. 13
1. ЗАДАЧИ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОЦЕССОВ
ТЕПЛОМАССООБМЕНА И СМЕШЕНИЯ СРЕД……………...
17
17
24
1.3 Нерегулярные насадки……………………………………. 27
1.4 Методы математического моделирования явлений
переноса…………………………………………………………..
1.5 Эффективность тепло – и массообмена в одно – и
двухфазных средах……………………………………………….
1.6 Влияние теплофизических свойств среды на
эффективность проводимых процессов………………………...
2. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПЕРЕНОСА ИМПУЛЬСА И
ТЕПЛОТЫ…………………………………………………………....
39
46
52
55
2.1 Введение…………………………………………………... 55
2.2 Гидродинамические характеристики потока в канале с
хаотичной насадкой………………………………………………
58
2.3 Уравнение теплопереноса в хаотичном слое…………… 64
2.4 Модель турбулентной вязкости………………………….. 66
2.5 Коэффициенты переноса импульса и теплоты…………. 78
2.6 Расчет теплопереноса на основе моделей структуры
потоков……………………………………………………………
88
2.7 Тепловая эффективность…………………………………. 98
2.8 Теплопередача от труб, заполненных хаотичной
насадкой…………………………………………………………...
2.9 Теплогидравлическая эффективность каналов…………. 106
102
5
3
Стр.4
2.10 Схемы теплообменных аппаратов с хаотичной
насадочной упаковкой………………………………………….
2.11 Примеры расчетов теплообменных аппаратов типа
«труба в трубе» с элементами интенсификации………………..
2.12 Основные расчетные формулы чисел Нуссельта Nu в
каналах с элементами интенсификации………………………...
109
112
139
3. МАССООБМЕН В КАНАЛАХ С НАСАДКАМИ………… 140
3.1 Уравнения конвективного массопереноса в хаотичном
слое……………………………………………………….………..
140
3.2 Коэффициент массоотдачи от элементов насадочного
слоя………………………………………………………………..
145
4. ЭФФЕКТИВНОСТЬ СМЕШЕНИЯ СРЕД В
ПРОТОЧНЫХ КАНАЛАХ…………………………………………
3.3 Расчет эффективности массопередачи в насадке………. 148
3.4 Массообмен при жидкостной экстракции в
турбулентном прямотоке………………………………………...
3.5 Схема модернизированного жидкостного экстрактора... 168
171
153
4.1 Задачи смешения сред……………………………………. 171
4.2 Коэффициенты турбулентного переноса дисперсной
фазы……………………………………………………………….
174
4.3 Эффективный коэффициент перемешивания…………... 181
4.4 Определение длины (высоты) насадочной части
смесителя…………………………………………………………
186
4.5 Эффективность смешения……………………………….. 189
4.6 Энергетическая
эффективность
насадочных
смесителей………………………………………………………...
4.7 Влияние теплофизических свойств на эффективность
процесса смешения сред…………………………………………
Список литературы…………………………………………………… 202
195
191
6
4
Стр.5