Д.т.н. Исаев Гидаят Иса оглы

Азербайджанская Государственная Нефтяная Академия, Азербайджан

Абдуллаева Севиль Джамал кызы

Сумгаитский Государственный Университет, Азербайджан

Теплообмен при течении жидкости сверхкритических давлений в горизонтальной трубе

Повышенный интерес к проблеме теплообмена в условиях сверхкрити-ческих давлений теплоносителей тесно связана с проектированием и созда-нием современных высокоэффективных теплообменных аппаратов и устрой-ств применяемых в различной области промыщленности включая энергети-ческие, химические, нефтехимические и т.д .

Проектирование и конструирование последних требует наличия научно – обоснованных методов расчета, предложенных на базе надежных эксперимен-тальных данных, проведенных в широком диапазоне изменения режимных па-раметров процессов, осуществляемых в этих устройствах.

Успешное освоение новых промыщленных технологий, разработка сов-ременного высокопроизводительного оборудования требует также всесторон-ного изучения физических явлений, протекающих в производственных усло-виях .

Известно, что законы переноса теплоты имеют существенное, а во мно-гих случаях и определяющие значение для организации производственных процессов почти во всех отраслях современной техники.

Конвективная теплоотдача при сверхкритических давлениях веществ относится к конкретной, современной и в то же время сравнительно малоизу-ченной области теплообмена .

В связи с выщеизложенным настоящая работа посвящено эксперимен-тальному исследованию теплоотдачи и температурного режима стенок горизон-тальных труб при вынужденном движении жидкости в условиях сверхкрити-ческих давлений.

В качестве модельной жидкости использован представители углеводо-родов предельного ряда н - гептан и н – гексан обладающий относительно низкие критические параметры, что позволяет получить экспериментальные данные по теплоотдаче и температурному режиму стенок труб в широком диа-пазоне изменения давления и температур.

Опыты проводились на экспериментальной установке, представляющей собой разомкнутой циркуляционный контур. Все узлы установки, контакти-рую щие исследуемым теплоносителем, изготовлены из нержавеющей стали. Для создания давления и циркуляции жидкости в контуре используется трехплунжерный насос высокого давления. Рабочим участком установки явля-лись трубки из нержавеющий стали 12Х18Н10Т и 0Х18Н10Т с внутренными диаметрами (2-6)мм, толщиной стенок (0,46-0,50) мм и различной длиной ℓ=(50-500)мм. Этот рабочий участок обеспечен участком тепловой и гидро-динамической стабилизации. Трубки нагревались переменным электрическим током низкого напряжения. Подробное описание экспериментальной установ-ки и методика проведения опытов даны в /1-3/.

Опыты проводились при стационарном тепловом режиме.

При исследовании теплоотдачи рассматриваемых веществ режимные па-раметры процесса изменялись в следующих пределах:

;

и w=(150…4600)

Полученные результаты отработывались по общей принятой методики и построились различные графические зависимости характеризующие темпера-турный режим канала который движется исследуемой жидкость и конвектив-ной теплоотдачи.

В результате анализа этих графических зависимостей установлено:

- при турбулентном режиме течения и сверхкритических давлениях веществ после определенного значения плотности теплового потока температура стенки как по длине трубы, так и в зависимости от плотности теплового потока изме-няется немонотонно, наблюдается различные режимы теплоотдачи;

- показано, что при и турбулентном режиме течения жидкости тепло-отдача сопровождается колебаниями давления жидкости и температуры ох-лаждаемой поверхности стенки труб;

- обнаружено, что несмотря на увеличение плотности теплового потока, в об-ласти улучщенного теплообмена возможно постепенное снижение температуры охлаждаемой поверхности стенки труб до значения ниже критической темпе-ратуры исследуемой жидкости , что является подтверждением влияние пере-менности теплофизических свойств на теплообмен;

- экспериментально доказано, что с увеличением давления и температуры жид-кости на входе интенсивность теплообмена снижается, а с увеличением массо-вой скорости, о на наоборот, возрастает;

- обнаружено, что в трубе длиной ℓ ≥ 150 мм начало возникновения улучшен-ного теплообмена и появление дополнительных эффектов соответствует усло-вию для различных веществ, а в трубе длиной ℓ< 150 мм отмеченные явления наблюдается при ;

- показано при турбулентном режиме течения отсутствие разницы в значени-ях температуры стенки по верхней и нижней образующей горизонтальной трубы малого диаметра;

- предложено критериальное уравнение для оценки интенсивности теплообме-на при турбулентном режиме течения жидкости в горизонтальной трубе в ус-ловиях сверхкритических давлений жидкости.

Литература:

1.Исаев Г.И. Исследование теплоотдачи при вынужденном движении н-гептана и околокритическом давлении жидкости //Промышленная теплотех-ника, 1981, №4, т.з, с. 33-37.

2. Исаев Г.И. Некоторые особенности теплоотдачи н-гексана и н-гептана при турбулентном режиме// ИФЖ, 1983, №1, т.44, с.136-137.

3. Исаев Г.И. Теплообмен при сверхкритическом давлениях // Нефть и газ, Известия высших учебных заведений, 1981, №2, с.67-72.