Введение
1. Процессы кипения и конденсации на развитых вертикальных поверхностях 17-117
1.1. Анализ особенностей теплопередачи в конденсаторах-испарителях криогенных установок разделения воздуха (ВРУ)... 17
1.2. Существующие методы расчета и определения рациональной поверхности конденсации различной геометрии 26
1.2.1. Конденсация на поверхности с гладкими ребрами 27
1.2.2. Конденсация на поверхности Грегорига 33
1.3.Математическая модель процесса конденсации на наружной поверхности трубы с оребренной поверхностью 40
1.4.Экспериментальные исследования теплопередачи в трубах конденсаторов-испарителей с различной геометрией поверхности состороны конденсации 62
1.4.1. Описание экспериментальной установки для исследования процессов кипения и конденсации на вертикальной трубе с пористо - ребристыми поверхностями 64
1.4.2. Методы и устройства контроля основных параметров процесса 68
1.4.3. Методика проведения экспериментов 74
1.5.Оценка погрешностей полученных расчетных и эксперимен тальных данных 80
1.6.Анализ и обобщение полученных экспериментальных и расчетных данных 85
1.7.Интенсификация теплообмена со стороны конденсации в пря мотрубных конденсаторах-испарителях 106
2. Процессы тепло-массопередачи на регулярных насадках колонн дистилляционных установок 118-235
2.1. Основные виды насадочных колонн ВРУ и существующих насадок... 120
2.2.Анализ требований к структурным насадкам. Постановка задачи исследования 128
2.3. Тепло-массобмен в двухфазной системе на регулярной структур ной насадке 134
2.3.1. К вопросу о выборе системы координат для описания рабочего пространства регулярных структур. Двухмерные и трехмерные модели массопереноса 137
2.3.2. Гидродинамика и массообмен в бинарной двухфазной системе врежиме противотока 142
2.3.2.1. Математическая модель течения и массопереноса в щелевом канале плоскопараллельной насадки 144
2.3.2.2. Математическая модель течения и массопереноса в полуограниченной секционированной полости 155
2.4.Разработка и проектирование новых структурных насадок на основе анализа гидродинамической обстановки в контактных элементах рабочих ячеек 165
2.4.1. Общая топологическая модель структурной насадки 166
2.4.2. Гидродинамическая модель насадки в гамильтоновом представлении. Пример построения 170
2.4.3. Основные принципы построения регулярных структур 176
2.4.3.1. Влияние гидродинамических и теплофизических факторов на выбор геометрической формы поверхно сти насадки 178
2.4.3.2. Новый подход к систематизации геометрических типов насадочных структур. Способы формирования поверхности 182
2.4.3.3. Технологические и конструкционные требования. Выбор материала насадки 188
2.4.4. Конструкции и основные геометрические параметры насадок для разделения воздуха 192
2.4.4.1. Насадка плоско-параллельного типа 192
2.4.4.2. Насадка ячеисто-щелевого типа 198
2.5. Технология изготовления насадок плоско-параллельного и ячеисто-щелевого типов в условиях серийного и мелкосерийного производства 199
2.6. Результаты экспериментальных испытаний насадок различных типов. Сравнительный анализ параметров 209
2.6.1. Гидравлические характеристики насадок ,210
2.6.2. Массообменные характеристики насадок 223
3. Процессы десублимации и диффузии в аппаратах для получения неона высокой чистоты 236-331
3.1.Анализ существующих методов и процессов разделения неоно-гелиевой смеси.
3.1.1. Адсорбционный метод в технологиях очистки неона 240
3.1.2. Конденсационный метод в технологиях очистки неона 246
3.1.3. Дистилляционный метод в технологиях очистки неона 252
3.1.4. Преимущества и недостатки рассмотренных методов для получения неона >99,9997 % в промышленных масштабах... 255
3.1.5. Выводы и обоснование задачи исследования 258
3.2. Обогащение неоно-гелиевой смеси с использованием мембранной технологии 260
3.2.1. Физические свойства смеси неон-гелий 262
3.2.2. Процесс диффузии неона и гелия через кварцевую мембрану (стекло). Определение доминирующих факторов. Основные расчетные зависимости 266
3.2.3. Описание разработанной конструкции мембранного аппарата для обогащения Ne - Не смеси. Методика экспериментального исследования 276
3.2.4. Полученные результаты и выводы 281
3.3.Получение неона высокой чистоты методом десублимации 291
3.3.1. Анализ доминирующих факторов, влияющих на чистоту неона при десублимации. Физическая модель процесса десублимации неона на переохлажденной поверхности 292
3.3.2. Технологический процесс вымораживания неона 303
3.3.3. Экспериментальная установка для получения неона высокой чистоты производительностью 1 нм /час. 305
3.4.Анализ и сопоставление полученных результатов 308
3.4.1. Оценка погрешностей экспериментов 308
3.4-2. Сравнение рассмотренных способов разделения с традиционными методами с позиций технико-экономического анализа 317
3.4.3. Обобщение результатов. Рекомендации по практическому использованию предложенных процессов 328
Основные результаты и выводы 330
Список литературы 332
Приложение 346
