Введение ........................................................................................................................... 4
ГЛАВА 1 Обзор проблемы интенсивного загрязнения поверхности
теплообменных аппаратов ............................................................................................ 11
1.1 Конденсация парогазовых смесей на поверхности теплообмена ...................... 11
1.2 Теплообмен через оребренную поверхность. Способы утилизации тепла ....... 15
1.3 Загрязнение поверхности теплообмена при конденсации парогазовых
смесей ............................................................................................................................ 17
1.3.1 Влияние обрастания отложений на процесс теплообмена .............................. 17
1.3.2 Механизм осаждения твердых частиц ............................................................... 20
1.3.3 Способы очистки и минимизации загрязнений на поверхности
теплообмена ................................................................................................................ 23
1.3.4 Модификации теплообменных поверхностей для минимизации
загрязнений ................................................................................................................. 26
1.4 Постановка задачи исследования .......................................................................... 31
ГЛАВА 2 Математическая модель процесса образования отложений на
поверхности цилиндрических и прямых ребер .......................................................... 33
2.1. Образование отложений при конденсации парогазовой смеси на поверхности
цилиндрического ребра. Размерные уравнения ......................................................... 33
2.1.1. Формулировка задачи. Общее описание проблемы ........................................ 33
2.1.2. Уравнение для определения температур в цилиндрическом ребре ............... 34
2.1.3. Уравнение для определения толщины слоя отложений на поверхности
цилиндрического ребра ................................................................................................ 36
2.1.4. Математическая модель образования отложений на поверхности
цилиндрического ребра при конденсации парогазовой смеси ................................. 36
2.1.5 Некоторые свойства оператора ...................................................................... 37
2.1.6. Конечно-разностная схема для цилиндрического ребра. Схема для
температуры в ребре (по δ(r)) ...................................................................................... 39
2.1.7 Расчёт вспомогательных величин ...................................................................... 42
2.1.8. Численный расчёт процесса нарастания толщины отложений δ(r, τ) ........... 43
3
2.1.9 Проверка работоспособности численной модели ............................................. 43
2.2. Образование отложений при конденсации парогазовой смеси на поверхности
цилиндрического ребра. Безразмерный вид ............................................................... 49
2.2.1 Некоторые свойства решения полной задачи (2.5) – (2.8) ............................... 49
2.3 Прямое ребро. Конечно-разностная схема для прямого ребра .......................... 56
2.3.1 Схема для оператора ....................................................................................... 56
2.3.2 Расчёт образования отложений ........................................................................... 58
2.3.3 Расчёт вспомогательных величин ...................................................................... 59
2.4 Автомодельное решение для прямого ребра ........................................................ 60
ГЛАВА 3 Численное моделирование конденсации парогазовой смеси на
поверхности цилиндрических и спиральных ребер .................................................. 67
3.1. Оценка моделей турбулентности при внешнем обтекании нагреваемой
трубы .................................................................................................. 67
3.2. Теплоотдача при движении воды в трубе при температурах близких к
температурам кипения в переходном режиме ........................................................... 74
3.3. Конденсация воды из паровоздушной смеси на поверхности цилиндрических
ребер ............................................................................................................................... 85
3.4. Численное моделирование конденсации парогазовой смеси на поверхности
трубы со спиральным оребрением .............................................................................. 91
ГЛАВА 4 Промышленное использование теплообменного аппарата с
оребренными трубами для извлечения тепла из парогазовой смеси ..................... 102
4.1. Внедрение теплообменного аппарата на промышленный объект .................. 102
4.2. Восстановление поверхности теплообмена в условиях ее загрязнения при
конденсации парогазовой смеси ................................................................................ 106
Заключение .................................................................................................................. 112
Основные условные обозначения .............................................................................. 114
Приложение 1 .............................................................................................................. 117
Приложение 2 .............................................................................................................. 125
Приложение 3 .............................................................................................................. 126
Библиографичечкий список ....................................................................................... 128
