Дослідження тепломасообміну в теплообмінниках з використанням прихованої теплоти кригоутворення

Abstract

Мета роботи - розробка енергозберігаючої методики для зменшення витрат енергії на нагрівання повітря за рахунок використання прихованої теплоти кригоутворення. Цей спосіб є нетрадиційним, але при наявності великого водоймища достатньої глибини існує можливість підігрівання повітря в вертикальних камерах зрошення з використанням теплоти кригоутворення. При цьому замерзлі краплі за допомогою води повертаються у водоймище, де ця крига буде танути. Використано метод теоретичного й експериментального дослідження на моделі камери зрошення в зимовий період року. Теоретично встановлено залежності між параметрами повітря і води, експериментально визначено термічні коефіцієнти тепло- і масообміну. Наукова новизна полягає в розробці нетрадиційного способу використання прихованої теплоти кригоутворення і створенні практичної методики розрахунку теплообмінника. Описано процес замерзання крапель під час їх падіння. Встановлено, що термічний коефіцієнт корисної дії залежить від діаметрів крапель, швидкості руху повітря, рівномірності розподілу крапель у камері зрошення. Найбільша ефективність теплообміну досягається при знаходженні крапель в "завислому стані". Для цього необхідно, щоб краплі були приблизно однакового розміру, а це в свою чергу залежить від діаметра сопла форсунок і тиску води перед нею. Цим умовам найкраще відповідають форсунки тангенціального типу з соплами діаметром 2 мм. Швидкість руху повітря в камері зрошення повинна бути в межах 1,3 - 1,5 м/с. Розроблена методика розрахунку нетрадиційного теплообмінника з використанням прихованої теплоти кригоутворення. Одержано теоретичні залежності і розроблено практичні рекомендації для проектування теплообмінників з використанням прихованої теплоти кригоутворення. Розроблена методика розрахунку параметрів камер зрошення. Кількість рядів форсунок повинна бути рівною 2. Відстань між форсунками слід приймати 0,5 м. Для надійного транспортування криги водою, відношення маси криги до маси води повинна бути 1:1. Таким чином робота дозволяє проектувати камери зрошення з використанням прихованої теплоти кригоутворення.