Моделирование совместного тепломассообмена при барботировании парогазовой смеси в жидкость тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

На правах рукописи

ДЕРЕНОК Анна Николаевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ СОВМЕСТНОГО ТЕПЛОМАССООБМЕНА ПРИ БАРБОТИРОВАНИИ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ В ЖИДКОСТЬ

Специальность 01.04.14 - теплофизика и теоретическая теплотехника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2004

Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель доктор технических наук,

профессор Шиляев М.И. Официальные оппоненты: доктор физико-математических

наук, профессор Шрагер Э.Р. доктор технических наук, профессор Орлов А.А. Ведущая организация Институт теплофизики СО РАН

Защита состоится «05» марта 2004 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.267.13 при Томском государственном университете. Адрес: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета.

Автореферат разослан «04» февраля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н.. профессор Ю.Ф. Христенко

2004-4 20308

ОБЩАЯ. ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 1. Актуальность. Многие вопросы повышения эффективности: энергетических и теплоиспользующих установок различного назначения связаны с тепло- и массообменом между жидкостью и газом, реализующимся в этих установках. Развитие новых современных технологий требует глубокого изучения двустороннего процесса тепло- и массопереноса между неравновесными потоками газа и жидкости при высокой тур-булизации, поверхности контактирующих фаз. На практике такие процессы осуществляются в контактных аппаратах различного типа.

Проведение лабораторных исследований испытания контактных аппаратов, оптимизация по режимам и конструктивным параметрам, выбор способа и организация автоматического регулирования, сопоставление аппаратов по эффективности, поиск направлений совершенствования и расширение области применения вызывают необходимость значительных затрат времени, средств и проведения огромных дополнительных объемов работ. В связи с этим обобщающие теоретические разработки в области тепло- и массообмена в контактных аппаратах являются актуальными, поскольку позволяют наиболее правильно, на объективной физической основе, и с меньшими временными и материальными затратами решать сформулированные выше задачи.

Исследованию контактных аппаратов посвящено много теоретических и экспериментальных работ (Богатых С.А. Андреев Е.И., Позин М.Е., Мухленов И.П.» Тарат Э.Я., Бурдуков А.П., Шиляев М.И., Дорохов А.Р., Соснин Ю.П., Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю., Волошко А.А., Соломаха Г.П., и др.). Но далеко еще не полностью раскрыты возможности наиболее эффективного использования процессов тепло- и массоб-мена в контактных аппаратах энергетических и теплоутилизационных установок. В большинстве работ процессы тепло-и массообмена в контактных аппаратах изучались-интеграль-

I БИБЛИОТЕКА I | СПстсрвпг О У « ' Г }

но, по конечному результату. Это обстоятельство определяется сложившимся чисто эмпирическим подходом, не позволяющим выявить внутреннюю связь физических явлений в сложных процессах тепло- и массообмена и не дающим возможности обобщения экспериментальных данных на основе, классических методов теории теплопередачи.

2 Цель работы. Разработка физико-математических моделей тепломассообмена на стадии формирования пузырей на. отверстиях газораспределительных решеток барботажных аппаратов и в пенном слое, их анализ и проверка, на соответствие имеющимся экспериментальным данным, теоретическое обоснование количественных и качественных характеристик тепломассообмена в пенном слое и разработка метода расчета процессов тепло- и массообмена в барботажных аппаратах в целом и, в частности, в пенных (ПА) и центробежно-барботажных (ЦБА) аппаратах на основе результатов теоретических исследований тепломассообмена в одиночном пузыре.

3 Научная новизна. Расчеты, проведенные на- основе предложенной модели, подтвердили и отразили характерный разброс данных по тепломассообмену при малых числах Гух-мана, впервые обнаруженный в эксперименте. Показано, в полном согласии с известными экспериментальными данными, что основная часть тепла в ПА и ЦБА передается в процессе формирования пузырей на отверстиях газораспределительных решеток в период времени от начала их зарождения и до отрыва. Сформулированные и апробированные в настоящей работе однотемпературная и двухтемпературная физико-математические модели дают возможность проведения расчетов тепломассообменных процессов в широком диапазоне исходных тепловых и гидродинамических параметров ПА и ЦБА с целью определения их наиболее рациональных и экономичных режимов работы по достижению требуемых показателей тепловлажностной обработки газов.

4. Практическое значение. Разработан инженерный метод расчета тепломассообмена в барботажном слое в виде номограмм, позволяющий проводить расчет режимно-геометрических параметров барботажных аппаратов и использовать полученные результаты для повышения теплотехнической и эксплуатационной эффективности реализуемых,в них процессов.

5. Достоверность результатов обусловлена использованием классических термодинамических соотношений для вывода уравнений моделей. Предложенные способы расчета проверяются сопоставлением результатов, полученных на их основе, с известными теоретическими и экспериментальными данными.

6. Положения, выносимые на защиту

1. Однотемпературная (с термостатированной жидкостью) физико-математическая модель, предназначенная для определения температуры воздуха в отдельных пузырях, формирующихся на отверстиях газораспределительных решеток.

2. Двухтемпературная (с нетермостатированной жидкостью) физико-математическая модель, разработанная для оценки параметров воздуха, прошедшего тепловлажностную обработку.

3. Метод расчета совместного тепломассообмена в ПА, основанный на использовании двухтемпературной модели.

4. Инженерный метод расчета ПА с использованием номограмм.

7. Личное участие автора в получении основных результатов диссертационной работы:

Принято участие в общих постановках задач, проведено уточнение моделей, касающееся интенсификации процесса тепломассообмена за счет криволинейности внутренней поверхности пузырей, формирующихся на отверстиях газораспределительных решеток барботажных аппаратов. Разработа-

ны алгоритмы и программы для численной реализации моделей. Проведен расчет и анализ их результатов, получены коэффициенты согласования моделей для ПА и ЦБА. Результаты расчетов разности температур воздуха после отрыва пузыря от отверстия решетки и жидкости над решеткой, коэффициентов теплоотдачи и массоотдачи в зависимости от средне-расходной скорости, а также числа Стантона St от критерия-Гухмана Gu сопоставлены с опытными данными разных авторов и подтверждена работоспособность моделей. Построены номограммы и создано программное обеспечение для определения параметров влажного воздуха на выходе из барботаж-ного слоя.

8 Публикации. По основным результатам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

9 Апробация работы. Результаты работы, по мере их получения, докладывались и обсуждались на Ш Всероссийском научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, 1997), 55-ой юбилейной научно-технической конференции НГЛСУ (Новосибирск, 1998), V Всероссийской научно-технической конференции молодежи «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск, 1998), Международной научной конференции «Сопряженные задачи механики реагирующих сред и экологии» (Томск, 1998), Международном научно-техническом семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве» (Томск, 1999), VI Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, 2000), II Международном научно-техническом семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве» (Томск, 2001), XXVI Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2002), научно-технической конференции «Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок» (Томск, 2002), Ш семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока

по теплофизике и теплоэнергетике (Барнаул, 2003), а также докладывались на научных семинарах кафедры отопления и вентиляции Томского государственного архитектурно-строительного университета (Томск, 1998-2003), на научных семинарах Института теплофизики СО РАН (Новосибирск, 2003).

10. Структура-и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 114 наименований. Текст работы содержит 131 страниц, 35 рисунка и 5 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель работы, дана структура и общее описание работы.

В главе 1 изложено состояние проблемы теоретического описания процессов- тепломассообмена в барботажных аппаратах на текущий'момент, рассмотрены конструкции ПА и ЦБА, гидроаэродинамические характеристики газожидкостных сред в ПА и ЦБА, закономерности формирования и развития одиночных газовых пузырей, локальный тепло- и массообмен при формировании пузырей, особенности описания и условий протекания процессов тепло- и массообмена в формирующихся пузырях,, а также в барботажном слое ПА и ЦБА.

В главе 2 описана разработанная физико-математическая модель тепломассообмена на стадии формирования пузырей на круглых и щелевых отверстиях газораспределительных решеток при термостатирванной жидкости.

При барботировании газа в ПА через круглые отверстия газораспределительной решетки возникают и развиваются пузыри сферической формы (рис. 1 .а), время существования которых, связанное с частотой отрыва, определяется аэрогидродинамическими характеристиками пенного слоя. Аналогич-

ные процессы, связанные с образованием пузырей предположительно

Рис: I. Схемы формирования паро-воздушных сферического (а) и цилиндрического (б) пузырей в газожидкостном ,слое на отверстиях газораспределительных решеток ПА и ЦБА: 1 - завихритель ЦБА;

2 — тангенциальное щелевое отверстие; 3 - центробежно-барботажный слой; 4 - цилиндрический пузырь

цилиндрической формы на щелях завихрителя, протекают в

ЦБА (рис. 1.6).

Сделаны основные допущения:

• При небольших размерах пузыря ■ (с1-1т4-мм) и высокой интенсивности перемешивания температура, влагосодер-жание. парциальное давление парогазовой смеси принимаются одинаковыми в любой точке его внутреннего пространства в данный момент времени.

• По аналогии с работами М.И. Шиляева и А.Р. Дорохова, связанными с очисткой газов от пыли в ПА, скорость газа вблизи внутренней поверхности пузыря у8 принимается пропорциональной скорости газового потока в отверстии газораспределительной решетки У0:

1'. 2 3 4

А

у5 =кьу0

(1)

где. кь — коэффициент пропорциональности, интегрально •учитывающий торможение газа,о поверхность пузыря и расширение потока.

Пузырь, формирующийся на отверстии газораспределительной решетки ПА, полагается сферическим, а форма пузыря, формирующегося на щелевом отверстии газораспределительной решетки ЦБА - цилиндрической. При формировании пузыря за счет резкого торможения воздуха о его поверхность движение воздуха должно реализоваться нестационарно-вихревым, причем с высокой циркуляцией, процессы тепломасссообмена в этом случае должны определяться в основном конвекцией и протекать на вогнутой поверхности (рис. 1). При-вычислении коэффициентов тепло- и массообмена на поверхности пузыря радиусом г„ необходимо учесть поправку кар (С.С. Кута-теладзе, Э.П. Волчков, В.И. Терехов, Н!А. Дворников) на усиление тепломассообменных процессов в потоках на вогнутых криволинейных поверхностях:

а = ка,рНи-, р = к„.рЫи'-^. (2)

• При определении коэффициентов конвективного тепло- и массообмена принимается гипотеза квазистационарности и их расчет производится по формулам (2) в соответствии с известными в литературе критериальными зависимостями А.В. Нестеренко:

]ч[и = АКеч Рг033 Сио ,75 0 * 3;

N11'= В Яе4 Рг'°33 ви01359 * 3. (3)

где 116 = -^-^ - число Рейнольдса; Рг = — ,Рг'=-^ - числа

Прандтля; Си = ^ - критерий Гухмана; 0* = -^т1- -температура влажного воздуха внутри пузыря, обезрашеренная

по температуре поверхности раздела фаз; X - коэффициент теплопроводности влажного воздуха внутри пузыря; О' - коэффициент диффузии;. V - кинематическая вязкость паровоздушной смеси; Т1П ,Т5 - температуры влажного воздуха

внутри и на поверхности пузыря; - температура воздуха на входе в отверстие, определяемая по «мокрому» термометру; а - температуропроводность влажного воздуха.

Процесс тепломассообмена в пузыре определяется системой, включающей в себя уравнение баланса полного тепла и уравнение баланса массы паровой фазы:

(4)

которую необходимо'решать при следующих начальных условиях:

т=0,

Т =Т

ш ш0'

(5)

Здесь Тто и dmo - температура и влагосодержание воздуха перед отверстием газораспределительной решетки; <1т- влагосодержание воздуха в пузыре; су - теплоемкость водяного пара; са,ра - теплоемкость и плотность сухого воздуха; г - время;: - концентрация водяных паров у поверхности пузыря

и внутри его соответственно;

метр для сферического пузыря;

- геометрический пара-2(ги+Ь)

г.Ь

геометриче-

ский параметр для цилиндрического пузыря; - радиус и длина цилиндрического пузыря, формирующегося на щели газораспределительной решетки.

Концентрации определялись из уравнения состояния для соответствующей фазы. Для определения радиуса пузыря бы-

ло записано уравнение изменения объема пузыря от расхода газа. Частота отрыва пузырей от отверстий решеток для ПА принималась 20 с-1, а для ЦБА в соответствии с зависимостью

(7).

Система уравнений (4) и (5) в безразмерном виде была решена известным методом Рунге-Кутта 4-го порядка для систем обыкновенных дифференциальных уравнений. Расчеты выполнялись для диапазона температур-воздуха 0-100°С, подаваемого через отверстия решетки ПА диаметром d=2 мм или подаваемого через щели газораспределительной решетки ЦБА шириной h=l. мм: Средняя расходная скорость газа перед решеткой лу варьировалась в пределах 1,5-3 м/с. Параметр для расчета скорости у поверхности пузыря принимался равным 0,003 для ПА и при 0,005 для ЦБА.

Экспериментальные исследования по охлаждению воздуха в аппаратах с пенным режимом С.А. Богатых показали, что увеличение высоты пены приводит к резкому уменьшению коэффициента теплопередачи, т.е. воздух лучше всего охлаж-

п. ш

С г-т ■ з 1

А □ I □ ___а

1 -—О-— ж-

1.50 2.25 3,00 ,

\\, м/с

Рис. 2. Зависимость разности температур воздуха после отрыва пузыря и жидкости Д1=1,„|,-1| от среднерасходной скорости газа уу. О - экспериментальные данные С.А. Богатых для пенных аппаратов: расчет по модели: А - СШО=70°С, 1,-20 °С; ■ - 1,)1О=70"С, 10 "С: Л - 1„Ю=90°С. Г,=20 "С; 11 - 1Ш(,=90°С. 10 °С

дается в нижних слоях пены. На рис. 2 приведена полученная С.А. Богатых зависимость разности температур воздуха на выходе из пенного аппарата и жидкости от среднерасходной скорости воздуха и результаты расчетов по определению разности температур воздуха после отрыва пузыря и жидкости. Видно, что даже при относительно больших перепадах начальной температуры воздуха и жидкости разность начальной и конечной температуры воздуха, рассчитанная по уравнениям (4) и (5), и данные экспериментов в ПА различаются лишь на 3-6°С, что подтверждает предположение о преобладающем влиянии при охлаждении воздуха в ПА теплообмена на стадии формирования пузырей.

На рис. 3 приведены данные экспериментов и результаты расчетов по уравнениям (4) и (5) поверхностных коэффициентов массо- и теплоотдачи для газожидкостного слоя в ЦБА:

а' = —П_Цт, (6)

БДТ' к БДрМу

где

^к аКа тО тк7 п ш тО тк"

удельная поверхность контакта фаз; Др- среднелогарифмиче-ская разность парциальных давлений водяного пара; От- расход испаряемой (поглощаемой) влаги; Му - молекулярная масса пара; универсальная газовая постоянная; -

температура и влагосодержание воздуха в момент отрыва пузыря; W=V0S0- среднерасходная скорости газа перед газораспределительной решеткой; 8 o-живое сечение газораспределительной решетки; АТ - среднелогарифмический температурный напор.

Экспериментальные данные взяты из работ А.П. Бурдукова, М.А. Гольдштика. А.Р. Дорохова, В.И. Казакова, Т.В. Ли по тепломассообмену в ЦБА. Результаты расчетов качественно соответствуют экспериментальным зависимостям, выражающим рост коэффициентов массо- и теплоотдачи при увеличении иредрешеточной среднерасходной скорости воздуха.

а,'Вг/(м'К)

—«-

А

▲ и-С1

н

. ,аг

2.0 2.2 2.4 2.» 2,8 3 0 3.2

а)

\У, м/с

б)

в*

250

225 2,00 1.75 1,50 155 1,00 0.75

О

г о а

»» » т г а т то. » ' Т Т * т т т * т

•V. « 0 п° у т° т Г аТ 1 = п

О о Н

0,02

0,04

а)

0.06

Си 0.10

2.4

о— —* 20

а" __Я' 1 I

1 1 1,8

1,4

т« V

Рис.3. Зависимость коэффициентов теплоотдачи а'(а) и массоотдачи Р' (б) от среднерасходной скорости воздуха. Данные экспериментов по тепломассообмену в ЦБА (А.П. Бурдуков, М.А. Гольдштик, А.Р. Дорохов, В.И. Казаков): А - 1,п0=(62-44)°С, с!1По=0,0093кг/кг; ■ - ет0-(46-43)°С, 4„о=0,0048кг/кг; . . расчет: Д - 1п,0=(62-44)оС, с!,„»=0,0093 кг/кг; □ - и=(46-43)°С, а„1(,=0,0048 кг/кг

0.02 0.М О.Св 0,08 0,10 0,12 0,14 б)

0,16 0,13 Си

Рис. 4. Зависимость числа 51 от критерия Си при 1„10=32-92оС. ^- расчет; О-эксперимент (М.И. Шиляев, А.Р. Дорохов): (аИ,=10°С, б) 1|=20°С)

При относительно небольших скоростях воздуха расчетные коэффициенты и несколько превышают экспериментальные значения. Это объясняется тем, что в данной одно-температурной физико-математической модели (температура жидкости принимается постоянной) не учитывается влияние теплообмена на изменение температуры жидкости, связанное с ее расходом в вихревой камере ЦБА.

В центробежном поле вращающегося газожидкостного слоя в ЦБЛ частота отрыва пузырей, как известно, увеличивается и ее можно определить зависимостью (Д. Куний, О. Ле-веншпиль)

Г = 0.923

г V'5 % -

(7)

где g* - ускорение, создаваемое массовыми силами в ЦБЛ; И -высота щели завихрителя. Здесь §*=\усл2/К, где Я - радиус вихревой камеры ЦБА, \усл - скорость вращения газожидкостного слоя, вычислялась по формуле, полученной в работах М.И. Шиляева, А.Р. Дорохова. При этом соответственно уменьшается время от начала формирования до отрыва пузыря, поэтому вклад в суммарный тепломассообмен процессов на стадии формирования пузыря уменьшается, что приводит к превышению экспериментальных значений коэффициентов тепло- и массообмена над расчетными значениями.

Связь процессов тепло- и массообмена удобно представлять в виде критериальной зависимости числа St от Gu (рис. 4). Критерий Гухмана, который определяется отношением разности температур «сухого» и «мокрого» термометров к температуре сухого термометра, вычислялся по параметрам входящего в барботажный аппарат воздуха.

Число Стантона определялось по формуле:

При проведении расчетов температуру входящего газа изменяли в пределах ^=32-г92°С Как видно из рис. 4, результаты расчетов соответствуют экспериментальными данными по тепломассообмену в ЦБА. При Gu>0,04 (рис. 4.а) значение числа St почти не изменяются, а испытывают лишь незначительные колебания около St=l,65, что соответствует конвективному теплообмену между газом и слабо испаряющейся жидкостью. При Gu<0,04 амплитуда колебаний числа St резко возрастает и наблюдаются значительные отклонения зависимости St(Gu) от линии St=l,65, она разделяется на восходящую и нисходящую ветви. При малых параметрах Gu вблизи нуля (Gu<0,04), около линии фазового равновесия, начинаются колебательные изменения направления процесса массооб-мена (испарение-конденсация). В этих условиях коэффициент теплообмена зависит от направления процесса массопереноса, скачкообразное изменение которого приводит к различию чисел St, отвечающих восходящей и нисходящей ветвям. При увеличении температуры жидкости ^|=20°^ рис. 4.6) расслоение данных происходит до больших значениях критерия Гухмана (Gu<0,09), т.к. в этом случае имеет место более высокое равновесное значение влагосодержания. Из рис. 4 видно, что при изменении температуры жидкости от 10 до 20°С равновесное значение влагосодержания с!т увеличивается почти в 2 раза.

Наблюдаемый в опытах разброс данных по теплообмену при малых числах Гухмана подтверждается расчетами, проведенными на основе предложенной физико-математической модели, а также подтверждается предположение о том, что большая часть тепла в барботажном аппарате передается во время формирования пузырей на отверстиях газораспределительной решетки. Показана возможность проведения расчетов в широком диапазоне исходных тепловых и гидродинамических параметров, позволяющих определять режимы наиболее рациональной и экономичной работы барботажных аппаратов

и получать требуемые результаты по тепловлажностной обработке газов.

В главе 3 проанализировано влияние некоторых факторов на процессы межфазного тепломассообмена при формировании пузырей с использованием теории, построенной в предыдущей главе. Проведенный анализ позволяет сделать вывод о существенном вкладе поправки,; связанной с увеличением: интенсивности тепломассообменных процессов на внутренней криволинейной поверхности пузыря. Сопоставление- результатов расчетов для цилиндрических и сферических пузырей показывает, что применение ЦБА для тепловлажностной обработки воздуха предпочтительнее за счет более, высокой интенсивности тепломассообменных процессов, протекающих в них, по сравнению с ПА, т.е. ЦБА имеют меньшие удельные энергозатраты.

В главе 4 описана двухтемпературная модель тепло -массообмена при формировании пузырей на отверстиях газораспределительных решеток барботажных аппаратов.

Температура жидкости Т|, по которой определяется температура на поверхности пузыря Т5 в (4), является переменной, зависящей от времени, величиной. Для ее определения необходимо записать уравнение.теплового баланса слоя жидкости на решетке барботажного аппарата. Здесь и далее будем предполагать, что охлаждающая жидкость разбрызгивается равномерно по всей поверхности решетки с помощью распылителя (рис. 5).

Рассмотрим контрольный объем газожидкостной смеси цилиндрической формы над отверстием решетки

(9)

где - объем жидкости в контрольном объ-

еме; ^ - высота светлого столба жидкости над решеткой; (р -газосодержание в пенном слое.

Изменение теплосодержания жидкости, заключенной в контрольном объеме, за единицу времени определится суммарным количеством тепла, которое передается жидкости при формировании пузыря на отверстии газораспределительной решетки и поглощается притоком охлаждающей жидкости в контрольном объеме за единицу времени:

где Тю - температура охлаждающей жидкости, поступающей в камеру ПА; уп„г - нормальная составляющая скорости охлаждающей жидкости, поступающей в контрольный объем; -площадь поверхности, ограничивающей контрольный объем;

- удельная теплоотводящая поверхность пузыря; - ориентированный по нормали элемент площади поверхно-

сти 8у; черта, соответствует осреднению за период времени существования пузыря.

Уравнение.теплового баланса для жидкости, в ПА (10) после применения теоремы Остроградского-Гаусса запишем в форме удобной, для расчетов, используя.,вместо второго и третьего слагаемых в правой части - их среднеинтегральные значения, взятые на временном отрезке от возникновения до отрыва пузыря, а также полагая (р=сопз1:

Здесь = гп /г0, где го - радиус отверстия. Уравнение (11) должно быть решено при следующем начальном условии:

Задача (11), (12) была обезразмерена и решена числено совместно с уравнениями (4), (5).

На рис. б.а показано как влияет изменение расхода охлаждающей жидкости.на зависимость температуры жидкости в ПА от безразмерного времени. Видно, что увеличение расхода от 1.2-10-4 до 3,6-10-4 м3/с приводит к резкому уменьшению темпа роста температуры (см. кривые 1, 3). При 01=3,6А0-4 м3/с за 10 мин. температура жидкости в камере ПА увеличивается на 0,14°С, а при Qr 1,2-10-4 м3/с за тот же промежуток времени ^ достигает 20,45 °С, т.е. абсолютное изменение температуры составит 0,45°С. Таким образом, при изменении расхода в 3 раза от 3,6-Ю-4 до 1,2*10-4 м3/с темп роста температуры увеличивается прямо пропорционально уменьшению расхода. Время выхода на стационарный режим также зависит от величины расхода и при Р1=1,2-10-4 м3/с область нестационарного изменения температуры жидкости существенно пре-

(И)

т=0,.

Т|-Тю.

(12)

Рис. б. Влияние расхода охлаждающей жидкости

а) на ее температуру в пенном слое

б) на температуру газа на выходе из пенного слоя (\у=1,5 м/с):

1 -01=1,2-1С4 м7с; 2-01=2,4-10"4 м7с: 3 -ОрЗ.б-Ю"4 м'/с

100 200 300

<00 900 600 1С

. а)

1

—■—Г- 2

3

0 100 200 300 400 500 600

б)

Рис. 7. Влияние изменения скорости подачи воздуха

а) на температуру жидкости в пенном слое

б) на температуру газа 1т на выходе из пенного слоя ((ЗгШО-4 м%):

I - м/с; 2 - \н=2 м/с; 3-^=1,5 м/с

восходит аналогичные временные промежутки при больших расходах.

На рис. 6.6 приведены графики, показывающие изменение-температуры газа на выходе, из барботажного аппарата при тех же расходах охлаждающей жидкости,, что и на рис. б.а. Увеличение скорости подачи газа вызывает незначительный рост температуры жидкости в камере ПА (рис. 7.а), что объясняется увеличением коэффициентов тепло- и массооб-мена в пузырях, формирующихся на отверстиях газораспределительной решетки (рис. 3). Таким образом, изменение расхода газа при скоростях w= 1,5-3,0 м/с не оказывает существенного влияния на температуру жидкости в пенном слое. Например, для момента времени т=600 с при скоростях подачи газа 1,5 и 2 м/с разность значений,температуры жидкости составляет 0,021°С. Но, как видно из рис. 7.6, изменение температуры газа на выходе из барботажного аппарата при увеличении, расхода газа может быть значительным. При увеличении скорости обрабатываемого газа от 1,5 до 3 м/с его температура возрастает на 2,4°С.

На рис. 8 приведены зависимости ^ю от временив при различных значениях температуры охлаждающей жидкости ^о в ПА. Видно, что увеличение температуры ^о приводит к более быстрому росту температуры жидкости в пенном слое ПА. Так, например, при ^3 0° С И 1|о=10°С абсолютное изменение температуры (Мю) за время 10 мин. составляет 0,6 и 0,11°С соответственно.

В главе 5 описаны имеющиеся- в литературе способы расчета тепломассообмена в ПА и способ расчета, разработанный автором на основе двухтемпературной модели.

По результатам расчетов, выполненных в рамках двух-температурной модели, представленной в гл. 4, автором построены номограммы (одна из них приведена на рис.9), которые дают возможность определять конечную температуру воздуха, оценивать изменения влагосодержания и температуры воздуха при прохождении его через ПА, увязывая эти данные с плотностью орошения и режимно- конструктивными. особенностями аппарата. Они позволяют определять конечную температуру воздуха W по следующим начальным параметрам: температурам воздуха ^э и жидкости йэ и по скорости подачи воздуха Также с помощью номограмм можно решать и другие задачи, встречающиеся при проектировании подобных аппаратов, например, при заданных параметрах воздухаЛто и ^к подбирать температуру охлаждающей жидкости и скорость подачи воздуха.

Далее приводится сопоставление предложенного метода с методами Е.И. Андреева и М.Е. Позина, которые в наибольшей степени обоснованы и проверены сравнением с экспериментальными данными, (табл. 1,2).

Расхождение с расчетами по методу Е.И. Андреева составляет: Д1=18,46-16,8=1,66 °С.

Расхождение с расчетами по методу М.Е. Позина составляет: Д1=21,07-19,7=1,37 °С.

Рис. 9. Номограмма для определения конечной температуры воздуха ^ по начальной температуре 1т0 и скорости подачи воздуха №ипо начальной температуре жидкости ^ при О|=5,8-10"3 м3/с, <3Э„= 1,12м; 5й=0,2; с10=4мм для 1 - 1,5 м/с; 2-2 м/с: 3 - 2,5 м/с; 4-3 м/с; 5-3,5 м/с; ♦ -1,0=20°С; а-1|0=10°С

Таблица.1

Результаты сопоставления расчетов по методу Е.И. Андреева

и автора процессов тепломассообмена в ПА

параметр размерность предложенный метод метод Андреева

^тк ис 18,46 16,8

С1тк г/кг 10,46 10,7

Таблица 2

Результаты сопоставления расчетов по методу М.Е. Позина и автооа поопессов тепломассообмена в ПА

Сопоставление результатов расчетов с экспериментальными данными показывает, что принципиальные положения, на которых построена физико-математическая модель, сформулированная в настоящей работе, оправданны. Численная реализация модели позволяет получать как качественные; так и достоверные количественные оценки тепломассообменных. процессов,-которые могут быть отнесены не только к отдельному пузырю, но и к пенному слою в целом.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны физико-математические модели совместного тепломассообмена влажного воздуха и воды в пузырях, развивающихся. на круглых и щелевых отверстиях газораспределительных решеток ПА и ЦБА. Использование фундаментальных термодинамических соотношений для влажного воздуха при выводе уравнений моделей обеспечило высокую степень соответствия предложенной теории реальным теплообменным процессам.

2. Расчеты, проведенные на основе предложенных моделей, подтвердили их адекватность известным экспериментальным данным и отразили существование характерного разброса данных по тепломассообмену, впервые обнаруженного в эксперименте при малых числах Гухмана.

3. Анализ результатов расчетов, показал, что температура жидкости за время от возникновения пузыря до его отрыва изменяется незначительно, следовательно, однотемпера-турная модель (модель с термостатированной жидкостью)

может обоснованно применяться для расчета тепловлаж-ностных параметров воздуха в отдельных пузырях, а для оценки параметров воздуха, .прошедшего тепловлажност-ную обработку в барботажных аппаратах в целом, необходимо использовать друхтемпературную модель (модель с нетермостатированной жидкостью), учитывающую ре-жимно-геометрические характеристики барботажного аппарата.

4. На основе двухтемпературной модели проведены численные расчеты процессов тепломассообмена в газожидкостном слое над распределительной решеткой с круглыми отверстиями и построены номограммы.для определения параметров воздуха и воды в пенных аппаратах, т.е. создан инженерный метод расчета, который может быть применен при проектировании этих устройств.

Разработанный метод расчета передан предприятию ОАО "Томсквентиляция" и используется при проектировании и создании высокоэффективных и экономичных аппаратов и систем тепловлажностной обработки воздуха по заказам различных производств.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Физико-математическая модель процесса тепломассообмена в бар-ботажных аппаратах // Материалы Ш Всероссийского научно-технического семинара "Энергетика: экология, надежность, безопасность". - Томск: Изд-во ТПУ, 1997. - С. 141-143.

2. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Исследование процесса тепломасссообмена в пузыре, формирующемся на отверстии газораспределительной решетки центробеж-но-барботажного аппарата // Материалы международной

научной конференции "Сопряженные задачи механики реагирующих сред и экологии". - Томск: Изд-во ТГУ,

1998.-С. 205-206.

3. Деренок А.Н. Анализ математической модели формирования пузыря в пенном аппарате //Доклады V Всероссийской научно-технической конференции молодежи "Механика летательных аппаратов и современные материалы". -Томск: Изд-во ТГУ, 1998: - С. 80-81.

4. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Исследование процесса тепломассообмена в пузыре, формирующемся на отверстии газораспределительной решетки барботажного аппарата // Материалы. I Международного научно-технического семинара. "Нетрадиционные технологии в строительстве".. В- 2-х ч. 4.1..— Томск:. Изд-во ТГАСУ,

1999.-С. 257-260.

5. Шиляев М.И., Толстых АВ-, Деренок А.Н. Исследование процесса тепломассообмена в пузыре, формирующемся на. отверстии газораспределительной решетки // Изв. вузов. Строительство. - 1999.-№4.-С. 79-85.

6. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Тепломассообмен при диспергировании газа в жидкость в центробеж-но- барботажных аппаратах // Изв. вузов. Строительство.

2000.-№2-3.-С. 58-62.

7. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Расчет процессов тепло- и массообмена в барботажных аппаратах на стадии формирования пузырей // Материалы докладов VI Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность". - Томск: Изд-во ТПУ, 2000. - С. 107-110.

8. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Сравнение эф-фективностей процессов тепломассопереноса в пенных центробежно-барботажных аппаратах // Материалы II Международного научно-технического семинара "Нетра-

диционные технологии;в строительстве". - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2001. - С. 286-289.

9. Шиляев М.И., Толстых А.В;, Деренок А.Н. Нестационарный тепломассообмен в барботажных аппаратах // XXVI Сибирский теплофизическиш семинар. Тезисы, докладов. 17-19 июня 2002г. - Новосибирск: ИТ СО РАН, 2002. - С. 251-252.

10. Шиляев М.И. Исследование процессов тепломассообмена в барботажных аппаратах / Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н.. Хромова Е.М. // Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок: тезисы докладов научно-технической конференции; 11 - 12 сентября 2002 г., г. Томск. - Томск: Изд-во ТГАСУ, 2002. - С. 9-10.

11. Шиляев М.И1 Моделирование процессов тепломассообмена при формировании пузырей в барботажных аппаратах / Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н., Хромова Е.М. // Теоретические основы химической технологии. - 2003. -Т.37,№6.-С.575-583.

Изд. лицензия №021253 от 31.10.97. Формат 60x90/16 Бумага офсет. Гарнитура Таймс. Печать офсет. Уч-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ № 42

Изд-во ТГАСУ. 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2 Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ 634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15

i - 24 14

РНБ Русский фонд

2004i4 20308

Введение

Глава 1. Гидродинамика и тепломассообмен при барботировании газа в 10 жидкость

1.1. Конструкции пенных и центробежно-барботажных аппаратов

1.2. Гидроаэродинамические характеристики газожидкостных сред в пенных и центробежно-барботажных аппаратах

1.2.1. Скорости вдува газа

1.2.2. Гидравлическое сопротивление

1.2.3. Методы расчета контактных аппаратов

1.3. Закономерности формирования и развития одиночных газовых пузырей

1.3.1. Важность стадии формирования пузыря

1.3.2. Механизм образования пузырей

1.3.3. Частота отрыва пузырей

1.4. Локальный тепло- и массобмен при формировании пузырьков

1.4.1. Методы и основные особенности исследований тепломассообмена в барботажных аппаратах

1.4.2. Локальный тепломассообмен на стадии формирования пузыря

1.5. К постановке задачи о совместном тепломассообмене в пузыре

Глава 2. Физико-математическая модель тепломассообмена на стадии формирования пузыря при термостатированной жидкости

2.1. Схема задачи. Основные допущения

2.2. Однотемпературная физико-математическая модель тепломассообмена на стадии формирования пузырей

2.2.1. Дифференциальное уравнение сохранения тепла

2.2.2. Диференциальное уравнение сохранения массы

2.2.3. Система уравнений сохранения. Граничные условия

4 2.2.4. Коэффициенты тепло- и массообмена

2.2.5. Коэффициент ка р

2.2.6. Температура поверхности

2.2.7. Размеры растущего пузыря

2.2.8. Параметры состояния

2.2.9. Коэффициент диффузии.

2.3. Параметрический анализ тепломассообменных процессов при формировании пузырей

2.3.1. Обезразмеривание системы

2.3.2. Частота отрыва пузырей

2.3.3. Численное решение системы

2.4. Обсуждение результатов расчетов . . . . . .61 2.4.1. Средняя температура воздуха в пузыре ф 2.4.2. Изменение влагосодержания в процессе формирования пузыря

2.4.3. Зависимость разности температур жидкости и воздуха на выходе из пенного аппарата от среднерасходной скорости воздуха

2.4.4. Зависимости коэффициентов массо- и теплоотдачи от средне-расходной скорости воздуха

2.4.5. Зависимость числа St от критерия Gu

• Глава 3. Влияние кривизны поверхности и формы пузыря на процессы межфазного тепломассообмена

3.1. Влияние кривизны поверхности на процессы межфазного тепломассообмена

3.2. Влияние формы пузыря на процессы межфазного тепломассообмена

Глава 4. Двухтемпературная модель тепломассообмена при формировании пузырей на отверстиях газораспределительных решеток барбо

• тажных аппаратов.

4.1. Основные уравнения физико-математической модели

4.2. Алгоритм численного решения задачи

4.3. Обсуждение результатов расчета

Глава 5. Способ расчета пенных аппаратов на основе двухтемпературной модели

5.1. Основные способы расчета ПА

5.2. Разработанный способ расчета тепломассообмена в ПА Выводы

1. Актуальность. Многие вопросы повышения эффективности энергетических и теплоиспользующих установок различного назначения связаны с тепло- и массообменом между жидкостью и газом, реализующимся в этих установках. Развитие новых современных технологий требует глубокого изучения двустороннего процесса тепло- и массопереноса между неравновесными потоками газа и жидкости при высокой турбулизации поверхности контактирующих фаз. На практике такие процессы осуществляются в контактных аппаратах различного типа.

Проведение лабораторных исследований, испытания контактных аппаратов, оптимизация по режимам и конструктивным параметрам, выбор способа и организация автоматического регулирования, сопоставление аппаратов по эффективности, поиск направлений совершенствования и расширение области применения вызывают необходимость значительных затрат времени, средств и проведения огромных дополнительных объемов работ. В связи с этим обобщающие теоретические разработки в области тепло- и массообмена в контактных аппаратах являются актуальными, поскольку позволяют наиболее правильно, на объективной физической основе, и с меньшими временными и материальными затратами решать сформулированные выше задачи.

Исследованию контактных аппаратов посвящено много теоретических и экспериментальных работ (Богатых СЛ., Андреев Е.И., Позин М.Е., Мухленов И.П., Тарат Э.Я., Бурдуков А.П., Шиляев М.И., Дорохов А.Р., Соснин Ю.П., Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. и др.). Но далеко еще не полностью раскрыты возможности наиболее эффективного использования процессов тепло- и массоб-мена в контактных аппаратах энергетических и теплоутилизационных установок. В большинстве работ процессы тепло- и массообмена в контактных аппаратах изучались интегрально, по конечному результату. Это обстоятельство определяется сложившимся чисто эмпирическим подходом, не позволяющим выявить внутреннюю связь физических явлений в сложных процессах тепло- и массообмена и не дающим возможности обобщения экспериментальных данных на основе классических методов теории теплопередачи.

2. Цель работы. Разработка физико-математических моделей тепломассообмена на стадии формирования пузырей на отверстиях газораспределительных решеток барботажных аппаратов и в пенном слое, их анализ и проверка на соответствие имеющимся экспериментальным данным, теоретическое обоснование количественных и качественных характеристик тепломассообмена в пенном слое и разработка метода расчета процессов тепло- и массообмена в барботажных аппаратах в целом и, в частности, в пенных (ПА) и центробежно-барботажных (ЦБА) аппаратах на основе результатов теоретических исследований тепломассообмена в одиночном пузыре.

3. Научная новизна. Расчеты, проведенные на основе предложенной модели, подтвердили и отразили характерный разброс данных по тепломассообмену при малых числах Гухмана, впервые обнаруженный в эксперименте. Показано, в полном согласии с известными экспериментальными данными, что основная часть тепла в ПА и ЦБА передается в процессе формирования пузырей на отверстиях газораспределительных решеток в период времени от начала их зарождения и до отрыва. Сформулированные и апробированные в настоящей работе однотемпературная и двухтемпературная физико-математические модели дают возможность проведения расчетов тепломассообменных процессов в широком диапазоне исходных тепловых и гидродинамических параметров ПА и ЦБА с целыо определения их наиболее рациональных и экономичных режимов работы по достижению требуемых показателей тепловлажностной обработки газов.

4. Практическое значение. Разработан инженерный метод расчета тепломассообмена в барботажном слое в виде номограмм, позволяющий проводить расчет режимно-геометрических параметров барботажных аппаратов и использовать полученные результаты для повышения теплотехнической и эксплуатационной эффективности реализуемых в них процессов.

5. Достоверность результатов обусловлена использованием классических термодинамических соотношений для вывода уравнений моделей. Предложенные способы расчета проверяются сопоставлением результатов, полученных на их основе, с известными теоретическими и экспериментальными данными.

6. Положения, выносимые на защиту

1. Однотемпературная (с термостатированной жидкостью) физико-математическая модель, предназначенная для определения температуры воздуха в отдельных пузырях, формирующихся на отверстиях газораспределительных решеток.

2. Двухтемпературная (с нетермостатированной жидкостью) физико-математическая модель, разработанная для оценки параметров воздуха, прошедшего тепловлажностную обработку.

3. Метод расчета совместного тепломассообмена в ПА, основанный на использовании двухтемпературной модели.

4. Инженерный метод расчета ПА с использованием номограмм.

7. Личное участие автора в получении основных результатов диссертационной работы:

Принято участие в общих постановках задач, проведено уточнение моделей, касающееся интенсификации процесса тепломассообмена за счет криво-линейности внутренней поверхности пузырей, формирующихся на отверстиях газораспределительных решеток барботажных аппаратов. Разработаны алгоритмы и программы для численной реализации моделей. Проведен расчет и анализ их результатов, получены коэффициенты согласования моделей для ПА и ЦБА. Результаты расчетов разности температур воздуха после отрыва пузыря от отверстия решетки и жидкости над решеткой, коэффициентов теплоотдачи и массоотдачи в зависимости от среднерасходной скорости, а также числа Стан-тона St от критерия Гухмана Gu сопоставлены с опытными данными разных авторов и подтверждена работоспособность моделей. Построены номограммы и создано программное обеспечение для определения параметров влажного воздуха на выходе из барботажного слоя.

8. Публикации. По основным результатам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, список которых приведен в конце автореферата.

9. Апробация работы. Результаты работы, по мере их получения, докладывались и обсуждались на III Всероссийском научно-техническом семинаре «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, 1997), 55-ой юбилейной научно-технической конференции НГАСУ (Новосибирск, 1998), V Всероссийской научно-технической конференции молодежи «Механика летательных аппаратов и современные материалы» (Томск, 1998), Международной научной конференции «Сопряженные задачи механики реагирующих сред и экологии» (Томск, 1998), Международном научно-техническом семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве» (Томск, 1999), VI Всероссийской научно-технической конференции «Энергетика: экология, надежность, безопасность» (Томск, 2000), II Международном научно-техническом семинаре «Нетрадиционные технологии в строительстве» (Томск, 2001), XXVI Сибирском теплофизическом семинаре (Новосибирск, 2002), научно-технической конференции «Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок» (Томск, 2002), III семинаре вузов Сибири и Дальнего Востока по теплофизике и теплоэнергетике (Барнаул, 2003), а также докладывались на научных семинарах кафедры отопления и вентиляции Томского государственного архитектурно-строительного университета (Томск, 1998-2003), на научных семинарах Института теплофизики СО РАН (Новосибирск, 2003).

10. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 114 наименований. Текст работы содержит 131 страниц, 35 рисунка и 5 таблиц.

119 ВЫВОДЫ

Разработаны физико-математические модели совместного тепломассообмена влажного воздуха и воды в пузырях, развивающихся на круглых и щелевых отверстиях газораспределительных решеток ПА и ЦБА. Использование фундаментальных термодинамических соотношений для влажного воздуха при выводе уравнений моделей обеспечило высокую степень соответствия предложенной теории реальным теплообменным процессам. Расчеты, проведенные на основе предложенных моделей, подтвердили их адекватность известным экспериментальным данным и отразили существование характерного разброса данных по тепломассообмену, впервые обнаруженного в эксперименте при малых числах Гухмана. Анализ результатов расчетов, показал, что температура жидкости за время от возникновения пузыря до его отрыва изменяется незначительно, следовательно, однотемпера-турная модель (модель с термостатированной жидкостью) может обоснованно применяться для расчета тепловлаж-ностных параметров воздуха в отдельных пузырях, а для оценки параметров воздуха, прошедшего тепловлажност-ную обработку в барботажных аппаратах в целом, необхо-димо использовать друхтемпературную модель (модель с нетермостатированной жидкостью), учитывающую ре-жимно-геометрические характеристики барботажного ап-парата. На основе двухтемпературной модели проведены числен-ные расчеты процессов тепломассообмена в газожидкостном слое над распределительной решеткой с круглыми отверстиями и построены номограммы для определения параметров воздуха и воды в пенных аппаратах, т.е. создан инженерный метод расчета, который может быть применен при проектировании этих устройств.

120 * *

Разработанный метод расчета передан предприятию ОАО "Томсквенти-ляция" и используется при проектировании и создании высокоэффективных и экономичных аппаратов и систем тепловлажностной обработки воздуха по заказам различных производств. Акт прилагается. ф * *

Выражаю глубокую признательность своему научному руководителю доктору технических наук, профессору М.И. Шиляеву за постоянное внимание, ценные советы, замечания и рекомендации при выполнении мной настоящей работы. Особую благодарность выражаю кандидату физико-математических наук, доценту А.В. Толстых за помощь, оказанную при формулировке и чис-• ленном решении физико-математических моделей, являющихся основой содержания диссертации в целом, а также аспирантке Е.М. Хромовой, с которой совместно проведено исследование тепломассообмена между влажным воздухом и нетермостатированной жидкостью (глава 4).

1. Богатых С.А. Комплексная обработка воздуха в пенных аппаратах. - J1.: Судостроение, 1974.-316с.

2. Богатых С.А. Комплексная обработка воздуха водой в системах кондиционирования // Вестник машиностроения.- 1959.- №12.- С. 22-24.

3. Богатых С.А. Охлаждение воздуха в аппаратах с пенным режимом // Холодильная техника. 1961. - №2 - С. 31-35.

4. Богатых С.А. Циклонно-пенные аппараты. JL: Машиностроение, 1978. -224с.

5. Богословский В.Н. и др. Отопление и вентиляция. 4.II. Вентиляция. М.: Стройиздат, 1975. - 439с.

6. Зусманович JI.M., Овчинников Г.А. Вопросы обработки воздуха в контактных аппаратах. Обзор. М.: Госстрой СССР, 1970. - 117с.

7. Кокорин О.Я. Установки кондиционирования воздуха. Основы расчета и проектирования. М.: Машиностроение, 1971.-344с.

8. Нестеренко А.В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. Изд. 2-е. М.: Высшая школа, 1965. - 395с.

9. Поляков А.А., Канаво В.А. Тепломассообменные аппараты в инженерном оборудовании зданий и сооружений. -М.: Стройиздат, 1989. -200с.

10. Ю.Тарабанов М.Г., Видин Ю.В., Бойков Г.П. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления: Учебное пособие. -Красноярск: Изд-во Красноярского политехнического института, 1974. -210с.

11. Жадин С.И., Сенатов И.Г. Универсальные контактные аппараты для тепло-влажностной обработки воздуха в системах кондиционирования. Обзор. -М.: ВНИИИС, 1984.-66с.

12. Устройства для увлажнения воздуха в системах кондиционирования и вентиляции. Обзор. Зарубежный опыт строительства. / Под ред. В.К. Роцько -М.: Госстрой СССР, 1975. -48с.

13. Банит Ф.Г., Мальгин А.Д. Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. М.: Стройиздат, 1979. - 352с.

14. Белоусов В.В. Теоретические основы процессов газоочистки. — М.: Металлургия, 1988.-256с.

15. Вальдберг А.Ю., Дубинская Ф.Е. Охлаждение газов в мокрых пылеуловителях.-М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1971.- 124с.

16. Вальдберг А.Ю., Набутовская JI.JI., Алиев Г.М.А. Улавливание сажи при производстве ацетилена термоокислительным пиролизом метана // Химическая промышленность. 1972. - №4. - С.258-260.

17. Гордон Г.М., Пейсанов И.Л. Пылеулавливание и очистка газов. М.: Металлургия, 1968.-499с.

18. Лукин В.Д., Курочкина М.И Очистка вентиляционных выбросов в химической промышленности. Л.: Химия, 1980. -232с.21 .Пирумов А.И. Обеспыливание воздуха. М.: Стройиздат, 1981,- 259с.

19. Теоретические основы очистки газов: Учебник для вузов. / B.C. Швыдкий, М.Г. Ладыгичев, Д.В. Швыдкий М.: Машиностроение-1, 2001. - 502с.

20. Справочник по пыле- и золоулавливанию./ Под ред. А.А. Русанова. М.: Энергия, 1975.-296 с.

21. Старк С.Б. Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве: Учебник для вузов. Изд.2-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1973.-352с.

22. Страус В. Промышленная очистка газов. М.: Металлургия, 1968. - 616с.

23. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. и др. Очистка промышленных газов от пыли. -М.: Химия,1981. 390с.

24. Ужов В.Н., Вальдберг А.Ю. Очистка газов мокрыми фильтрами. М.: Химия, 1972.-247с.

25. Шиляев М.И., Шашко Д.Н., Серебряков Д.Г, Поливанов А.И. Аппроксимация опытных данных и номограмма для расчета эффективности пылеулавливания в центробежнобарботажном аппарате. // Изв. вузов. Строительство. -2001.-№11.-С. 80-84.

26. Шиляев М.И., Дорохов А.Р., Поливанов А.И. Гидравлическое сопротивление центробежно-барботажных аппаратов // Вестник МАНЭБ. -1998.-№7.- С. 6469.

27. Шиляев М.И., Дорохов А.Р., Поливанов Л.И. Элементарная теория газоочистки в центробежно-барботажном слое // Изв. вузов. Строительство.-1997.-№5.-С. 77-81.

28. ЗЬШиляев М.И., Шашко Д.Н., Серебряков Д.Г, Поливанов А.И. Аппроксимация опытных данных и номограмма для расчета эффективности пылеулавливания в пенном аппарате. // Труды НГАСУ. 2000. - Т.3(9). - С. 27-36.

29. Аронов И.З. Использование тепла уходящих газов газифицированных котельных. М.: Энергия, 1967. - 192с.

30. Вальдберг А.Ю., Набутовская JI.JI., Тарат Э.Я. Эффективное охлаждение газов в аппаратах с провальными тарелками // Промышленная и санитарная очистка газов. 1974. - №4. — С.7-10.

31. Лебедев П.Д. Теплообменные, сушильные и холодильные установки. М.-Л.: Энергия, 1966. -288с.

32. Муромский С.Н., Соснин Ю.П., Тычков И.Н., Хмельницкий С.А. Газовые контактные водонагреватели и перспективы их применения / Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. 1961. - Т. IX. - С. 60-64.

33. Соснин Ю.П. Газовые контактные водонагреватели. М.: Стройиздат, 1967. -268с.

34. Соснин Ю.П. Пути развития конструкций газовых контактных водонагревателей / Академия коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова. 1963. -XXIII.-С. 48-51.

35. Фраас А., Оцисик М. Расчет и конструирование теплообменников. Перев. с англ. М.: Атомиздат, 1971.-358с.

36. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. М.: Государственное энергетическое издательство, 1957. - 281с.

37. Егоров Н.Н. Охлаждение газов в скрубберах. М.: Госхимиздат, 1954. -223с.

38. Справочник по теплообменным аппаратам / П.И. Бажан, Г.Е. Каневец, В.М. Селиверстов. -М.: Машиностроение, 1989. -368с.

39. Хоблер Тадеуш. Теплопередача и теплообменники. Перевод с польского А.В. Плисс. Л.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1961. - 820с.

40. Чертков Б.А. Эффективности охлаждения дымовых газов водой в четырех-полочном пенном аппарате // Теплоэнергетика. 1960. - №5. - С.55-60.

41. Александров И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты. М.: Химия, 1971.-296с.

42. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание 7-е. М.: Госхимиздат, 1960. - 830с.

43. Плановский А.Н., Николаев П.И. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. М.: Химия, 1987.-496с.

44. Плановский А.Н., Ром В.М., Коган С.З. Процессы и аппараты химической технологии. М.: химия, 1966. - 847с.

45. Рашковская Н.Б. Сушка в химической промышленности. JL: Химия, 1977. -80с.

46. Хоблер Тадеуш. Массопередача и абсорбция. Перевод с польского П.Г. Романкова. JL: Химия, 1964. - 480с.

47. Андреев Е.И. Расчет тепло- и массообмена в контактных аппаратах. JL: Энергоатомизат, 1985.— 192с.

48. Бояршинов Б.Ф. О соотношении тепловых потоков на поверхности при наличии фазового перехода // Известия СО АН СССР. 1986.- №4.- С. 25-31.

49. Браунштейн Б.И., Щеголев В.В. Гидродинамика, массо- и теплообмен в колонных аппаратах-Л.: Химия, 1988.- 336 с.

50. Бурдуков А.П., Казаков В.И., Кувшинов Г.Г. Влияние геометрических параметров решеток на скорость вращения барботажного слоя // ИТФ СО АН СССР.- 1986.-№4,- С. 32-34.

51. Бурдуков А.П. Разработка вихревых барботажных аппаратов для абсорбционной очистки газов / Бурдуков А.П., Дорохов А.Р., Казаков В.И., Кувшинов Г.Г., Петин Ю.М. // ИТФ СО АН СССР.- 1985. №4. - С. 99-102.

52. Бурдуков А.П. Тепло-и массоперенос в закрученном газожидкостном слое / А.П. Бурдуков, М.А. Гольдштик, А.Р. Дорохов, В.И. Казаков, Т.В. Ли // ЖПМТФ.- 1981.-№6.-С. 129-135.

53. Бурдуков А.П. Об устойчивости вращающегося газожидкостного слоя / Бурдуков А.П., Дорохов А.Р., Казаков В.И., Кувшинов Г.Г // Известия.- 1987.-№21.-С. 65-67.

54. Бурдуков А.П., Дорохов А.Р., Казаков В.И. Массообмен в газовой фазе цен-тробежно-барботажного слоя // Теплофизика и аэромеханика.- 1996.- Т.З, №2.-С. 173-179.

55. Вальдберг А.Ю., Тарат Э.Я. К вопросу о предельных параметрах пенного режима в аппаратах с полным протеканием жидкости через отверстия // Журнал прикладной химии. 1970. -Т.43, №8. - С. 1712-1715.

56. Винокур Я.Г., Дильман В.В. Исследование барботажного слоя методом просвечивания гамма-лучами // Химическая промышленость.- 1959.- №7.- С. 65—68.

57. Мухленов И.П., Тарат Э.Я., Туболкин А.Р., Тумаркина Е.С. Пенный режим и пенные аппараты. Л.: Химия, 1977 - 303с.

58. Пенный режим и пенные аппараты. / Э.Я. Тарат, И.П. Мухленов, А.Ф. Туболкин, Е.С. Тумаркина. Л.: Химия, 1977. - 304с.

59. Позин М.Е., Мухленов И.П., Тарат Э.Я. Пенные газоочистители, теплообменники и абсорберы. Л.: Госхимиздат, 1959. - 124с.

60. Позин М.Е., Мухленов И.П., Тарат Э.Я. Пенный способ очистки газа от пыли, дыма и тумана. M.-JI.: ГХИ, 1953. - 100с.

61. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. К вопросу об очистке газов во вращающемся газожидкостном слое // Изв. вузов. Строительство.- 1995.- №12.- С. 96-99.

62. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. К расчету гидравлического сопротивления центробежно-барботажных аппаратов // Теплофизика и аэромеханика.- 1998.- Т. 5, №4.- С. 565-571.

63. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. К расчету скорости вращения центробежно-барботажного слоя // Теплофизика и аэромеханика.- 1998.- Т. 5, №2.- С. 189194.

64. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. Методы расчета и принципы компановки пылеулавливающего оборудования: Учебное пособие. Томск: Изд-во Томского государственного архитектурно-строительного университета, 1999. - 209с.

65. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. Расчет гидравлического сопротивления пенных аппаратов//Теплофизика и аэромеханика. -2000. -Т. 7, №1.- С. 145-148.

66. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. Тепломассообмен в центробежно-барботажном аппарате // Изв. вузов. Строительство.- 1998.- №1.- С. 60-66.

67. Шиляев М.И., Дорохов А.Р. Элементарная теория газоочистки в центробежно-барботажном слое // Изв. вузов. Строительство.- 1997.- №4.- С. 77-81.

68. Шиляев М.И., Дорохов А.Р., Нечаев П.Г. О механизме улавливания пыли в пенных аппаратах // Изв. вузов. Строительство.- 1997.- №4.-С. 108-115.

69. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Исследование процесса тепломассообмена в пузыре, формирующемся на отверстии газораспределительной решетки // Изв. вузов. Строительство.- 1999.- №4.- С. 79-85.

70. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Тепломассообмен при диспергировании газа в жидкость в центробежно- барботажных аппаратах // Изв. вузов. Строительство.- 2000.- №2-3.- С. 58-62.

71. Шиляев М.И. Моделирование процессов тепломассообмена при формировании пузырей в барботажных аппаратах / Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н., Хромова Е.М. // Теор. основы хим. технол. 2003. - Т.37, №6. -С.575-583.

72. Деренок А.Н. Анализ математической модели формирования пузыря в пенном аппарате // Доклады V всероссийской научно-технической конференции молодежи "Механика летательных аппаратов и современные материалы". -Томск: Изд-во ТГУ, 1998. С. 80-81.

73. Шиляев М.И., Толстых А.В., Деренок А.Н. Нестационарный тепломассообмен в барботажных аппаратах // XXVI Сибирский теплофизический семинар. Тезисы докладов, 17-19 июня 2002г. Новосибирск: ИТ СО РАН, 2002. -С. 251-252.

74. Михеев М.А. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973. - 320с.

75. Нестеренко А.В. Тепло- и масообмен при испарении жидкости со свободной поверхности // Журнал технической физики. 1954. - Т. XXIV, вып. 4. - С. 729-741.

76. Нестеренко А.В. Тепло- и массообмен при испарении жидкости //Тепло- и массообмен в процессах испарения. М.: Изд-во АН СССР, 1958. - С.24-29.

77. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник. М.: Энергоиздат, 1982.-510с.

78. Полянин А.Д., Вязьмин А.В. Массо- и теплообмен капель и пузырей с потоком // Теор. основы хим. технол- 1995. Т.29, №3.- С. 249-260.

79. Нестационарный теплообмен. М.: Машиностроение, 1973. - 328с.

80. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1972. - 496с.

81. Кунии Д., Левеншпиль О. Промышленное псевдоожижение. М.: Химия, 1976.-447с.

82. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: 1959. - 699с.

83. Волошко А.А. Теплообмен при образовании пузырей // Теор. основы хим. технол.- 1994.-Т. 24, №2.-С. 185-187.

84. Дорохов А.Р., Казаков В.И. Газосодержание в тонких динамических двухфазных слоях при пониженных давлениях // ИТФ СО АН СССР.- 1979.-№13.- С. 84-89.

85. Бурдуков А.П., Дорохов А.Р., Казаков В.И. Совместный тепло- и массопере-нос в динамическом двухфазном слое // Тепло- и массоперенос в абсорбционных аппаратах. Новосибирск, 1979. - С.30-47. - (Сб. научн. тр./ ИТ СО АН СССР).

86. Волошко А.А., Сазонов С.В. Интенсивность теплопереноса при образовании газовых пузырей // Теор. основы хим. технол- 1998. Т.32, №6.- С. 653-655.

87. Авчухов В.В., Паюсте Б .Я. Задачник по процессам тепломассообмена: Учеб. пособие для вузов. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 144 с.

88. Соломаха Г.П. Массопередача при групповом барботаже: Дис. доктор, техн. наук.- М., 1969.- 394с.

89. Соломаха Г.П., Тарасова Т.А. Гидродинамические и массообменные характеристики барботажного слоя // Теор. основы хим. технол.- 1995. Т.29, №4.-С. 341-346.

90. Сафонов А.И., Гомонов К.В., Крылов B.C. Теплопередача к растущему пузырю при диспергировании газа в жидкость // Теор. основы хим. технол.-1974.- Т. 8, №5.- С. 698-705.

91. Tokuda N., Yang W., Clark J. Dynamic of moving gas bubbles in injection cooling//J. Heat Transfer. 1968. - V. 90. - P. 371.

92. Bhagade S.S., Giradhar J.R., Mene P.S. Studies on heat transfer during bubbles formation // Indian J. Technol. 1973. - V. 11, №7. - P. 281.

93. Schmidt H. Bubble formation and heat transfer during dispersion of superheated steam in saturated water // Intern. J. Heat Mass Transfer. 1976. - V. 20, №6. - P. 647.

94. Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи. М.: Мир, 1983. - 512 с.

95. Лыков А.В. Тепломассообмен: Справочник. М.: Энергия, 1978. - 560с.

96. Михайловский Г.А. Термодинамический расчет процессов парогазовых смесей. М.-Л.: Машгиз, 1962. - 184с.

97. Кутателадзе С.С., Волчков Э.П., Терехов В.И. Аэродинамика и тепломассообмен в ограниченных вихревых потоках Новосибирск, 1987.- 282с.

98. Ривкин СЛ., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. - 424с.

99. Варграфтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963.-708с.

100. Богословский В.Н., Поз М.Я. Теплофизика аппаратов утилизации тепла систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Строй-издат, 1983.-320с.

101. Калиткин Н.Н. Численные методы. М.: Наука, 1978. — 512 с.

102. Ракитин В.И., Первушин В.Е. Практическое руководство по методам вычислений с приложением программ для персональных компьютеров: Учеб. пособие. М.: Высш. шк., 1998. - 383с.

103. Яровский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. Изд. 7-е, исправленное. М: Наука, 1979. - 942с.

104. Алексеев Б.В., Гришин A.M. Физическая газодинамика реагирующих сред: Учебное пособие для вузов. М.: Высшая школа, 1985. - 464 с.