Гідродинаміка та тепломасообмін в двофазних потоках плівкових апаратів для холодильної техніки

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністями 05.04.03 — машини та апарати холодильноїі і кріогенної техніки та систем кондиціонування, 05.18.12— процеси, машини та агрегати харчової промисловості. В дисертаційній роботі створено новий науковий напрямок з області холодильного машинобудування - розробка методів розрахунку гідродинаміки та тепломасообміну у контактному пристрої тепломасообмінної апаратури (ТМА) в двофазній системі рідина - газ для плівкових і плівково-струминних течій на основі сучасних досягнень механіки рідини та газу , теорії тепло- і масообміну, обчислювальної математики. В результаті теоретичних досліджень уперше : - методом Ляпунова теорії стійкості, з врахуванням експериментальних даних інших авторів, одержано розрахункове співвідношення для граничної швидкості газу при протитоці з плівкою рідини з врахуванням двофазних течій у контактному пристрої ТМА; - на основі запропонованої моделі контактної гідродинамічної взаємодії фаз і в результаті розв'язування рівнянь Нав'є-Стокса-Рейнольдса для двофазних систем в нелінійній постановці методом Кармана-Польгаузена проведено розрахунок основних параметрів плівки рідини при її регулярно-хвильовій течії (профілю швидкості, амплітуди та довжини хвилі).Встановлено існування солітонних розв'язків; - в результаті розв'язування рівняння Прандтля одержано профіль вільної поверхні рідини, що тече по вертикальній поверхні з великою висотою виступів регулярної шорсткості циліндричної форми; визначена амплітуда стоячої хвилі і середня товщина плівки при взаємодії з потоком газу; - на основі розв’язування рівнянь Нав’є-Стокса в постановці Прандтля одержані значення найбільшої товщини струменя рідини, що тече у впадині гофрованої поверхні в умовах проти- і перехресного потоку фаз; - з допомогою розв’язування рівнянь конвективного тепломасообміну. що описують процеси випаровувального охолодження у контактному пристрої ТМА, застосовуючи співвідношення Кадера для коефіцієнтів опору і теплообміну, одержано значення основних параметрів рідини й газу на виході з апарата; - розроблено аналітичний метод розв’язування рівнянь тепломасообміну (ТМО) для плівкових і плівково-струминних течій відповідно по плоским і продовжно - гофрованим елементам насадок в умовах перехресного потоку фаз; - запропоновано метод дослідження процесів ТМО у контактному пристрої непрямо-випаровувального типу при різних схемах руху матеріальних потоків; - на основі розв’язування рівнянь ТМО, що описують гроцеси прямого і непрямого випаровувального охолодження, одержано границю охолодження середовищ відповідаючу адіабатичному випаровуванню рідини; - розроблено методику прямого й оберненого теплового розрахунку контактного пристрою прямого й непрямо-випаровувального типу при різних схемах руху потоків.