Глава 2
Экспериментальная установка и методика исследования процессов тепломассообмена
при испарении плёнки жидкости в щелевом канале
2.1. Описание экспериментальной установки по исследованию процесса
тепломассообмена и гидродинамики при испарении жидкости в щелевом канале
Для проведения исследований процессов тепломассообмена и гидродинамики в
каналах с сетчатым покрытием была разработана и изготовлена экспериментальная
установка, схема которой представлена на рис.2.1. Она состоит из следующих
основных систем:
* системы подачи воздуха;
* экспериментального участка с предвключённым участком гидродинамической
стабилизации;
* системы подачи жидкости;
* измерительной системы.
Основным элементом экспериментальной установки служит элемент контактного
тепломассообменного аппарата, представляющий собой плоский вертикальный канал,
образованный двумя пластинами с сетчатым покрытием (рис.2.2).
Пластины имели размеры l ґ h и были изготовлены из стали Х18Н10Т (1). С
наружной и боковых сторон пластины теплоизолированны. На внутреннюю поверхность
пластин методом контактной сварки приваривалась сетка простого плетения из
стали Х18Н10Т ГОСТ 3826-82, параметры которой варьировались.
Рис. 2.1. Схема экспериментальной установки для исследования тепло- и
массообмена при гравитационном течении жидкости в плоских щелевых каналах
1- рабочая камера; 2 - распределительная камера; 3 - собирающая камера; 4 -
игольчатый вентиль; 5 - ротаметры типа РС-3; 6 - электронагреватели; 7 -
регулятор напряжения РНО-250/5; 8 - расходная ёмкость; 9 - воздуходувка типа
ДВ-2; 10 - игольчатые вентили; 11 - диодный мост; 12 - регулятор напряжения
РНО-250/5; 13 - ротаметры типа РС-5 и РС-7; 14 - конфузор; 15 - участок
стабилизации; 16 - сетки; 17 - трубка Пито; 18 - U–образный манометр; 19 -
прибор типа Щ-300.
а)
б)
Рис.2.2. Схема экспериментального участка для исследования процессов тепло- и
массообмена при испарении пленки жидкости в плоских щелевых каналах с сетчатым
покрытием стенок в условиях естественной конвекции (а) и вынужденного
перекрестного течения теплоносителей (б).
В верхней части пластин располагались распределительные коллектора (2) для
равномерной подачи жидкости по их поверхностям [98, 99]. В нижней части пластин
располагались собирающие коллектора (3), через которые плёнка жидкости
удалялась из экспериментального участка.
Рабочая жидкость поступала из водопроводной сети. Регулирование расхода
жидкости осуществлялось с помощью игольчатого вентиля (4). Измерение расхода
жидкости проводилось с помощью ротаметров типа РС-3 (5) с различными
диапазонами расходов жидкости [100].
Нагрев рабочей жидкости осуществлялся путём регулирования напряжения на
электронагревателях (6). Изменение напряжения осуществлялось с помощью
регулятора напряжения РНО-250/5 (7).
К нижней части рабочей камеры подсоединялась камера для сбора и удаления
жидкости (8).
В случае исследования процессов тепломассообмена при вынужденной конвекции,
воздух в установку подавался с помощью воздуходувки типа ДВ-2 (9).
Регулирование расхода осуществлялось изменением числа оборотов рабочего колеса
воздуходувки, а также игольчатыми вентилями (10). Регулирование числа оборотов
осуществлялось через диодный мост (11) при помощи регулятора напряжения
РНО-250/5 (12). Измерение расхода воздуха осуществлялось тремя, параллельно
установленными ротаметрами типа РС-5 и РС-7 (13) с различными диапазонами
расходов газового потока.
Через конфузор (14) воздух подавался в участок стабилизации (15). На входе в
участок стабилизации располагалась система сеток (16), служащая для
выравнивания поля скоростей газового потока на входе в рабочий участок.
Геометрические размеры участка стабилизации соответствовали требованиям,
которые изложены в монографии П.П.Кремлевского [100]. Измерение гидравлического
сопротивления рабочего участка выполнялось с помощью трубки Пито и U–образного
манометра (18).
Смесительная и рабочая камеры были соединены между собой при помощи фланцев.
Такая конструкция обеспечивала возможность быстрой замены исследуемых рабочих
участков.
При выполнении серии экспериментов по исследованию процесса тепломассообмена в
щелевом канале в условиях естественной конвекции воздушная сторона
отсоединялась.
Для исключения потерь теплоты в окружающую среду все элементы экспериментальной
установки изолировались снаружи.
Для измерения температур воздуха, жидкости и паровоздушной смеси применялись
хромель-алюмелевые термопары. Термопары, расположенные в медных гильзах, через
уплотнения вводились в измерительную среду.
Термопары, которые использовались для замера средней по толщине плёнки
жидкости, вводились в экспериментальный участок таким образом, чтобы королёк
выступал над поверхностью пластин на 0,1… 0,12 мм. Это расстояние выставлялось
по специальному калибру. После ввода термопар отверстия в экспериментальном
канале заливались термостойким лаком.
Тарировочные эксперименты показали, что при плотностях орошения больших
4,6Ч10-3 кг/мЧс показания термопар отображали, с достаточной точностью, среднюю
по толщине температуру плёнки. При меньших плотностях орошения происходил
периодический всплеск температуры. Очевидно, корольки термопар оголялись,
вследствие этого замер средней температуры плёнки жидкости нельзя было считать
корректным. Для проведения исследований был выбран следующий диапазон изменения
плотности орошения: нижняя граница – устойчивое течение плёнки при минимальном
расходе жидкости, в этом случае течение плёнки жидкости происходит под сетчатым
покрытием; верхняя граница – течение плёнки
- Київ+380960830922