Сибирский федеральный университет

Тип публикации: статья из журнала

Год издания: 2020

Идентификатор DOI: 10.14258/jcprm.2020048580

Ключевые слова: rectification, heat exchange, Diabatic column, intensification, artificial roughness, liquid film, upward and downward parallel flow, boiling, heating, ректификация, теплообмен, диабатическая колонна, интенсификация, искусственная шероховатость, пленка жидкости, восходящий и нисходящий прямоток, кипение, нагревание

Аннотация: Исследовался теплообмен в диабатической колонне при ректификации смеси этанол-вода, в которой осуществлялась частичная конденсация восходящих паров на поверхности теплообменных труб, установленных вертикально по высоте установки, а также испарение промежуточного конденсата на поверхности горизонтальных пластин. На основании проведенного обзора диабатических колонн показано, что они позволяют снизить затраты на ведение процесса ректификации. Рассмотрены теплообменные устройства, размещенные на тарелках ректификационных установок, и предложены пути по интенсификации теплообмена в них. Установлено, что наиболее эффективный теплосъем в теплообменниках диабатических колонн достигается при использовании пленочного течения теплоносителя на теплопередающей поверхности. Исследована теплоотдача в диабатической колонне при гравитационном стекании пленки по поверхности теплообменных труб, а также при организации восходящего и нисходящего прямоточного пленочного течения, как в случае нагревания, так и кипения теплоносителя. Для интенсификации теплоотдачи в пленке теплоносителя на поверхности труб устанавливалась винтовая искусственная шероховатость, выполненная в виде проволочной спирали, плотно установленной на теплопередающей поверхности. Определены геометрические параметры винтовой шероховатости, такие как расстояние между витками спирали и высота проволоки, оказывающие наибольшее влияние на интенсивность теплообмена. Представлены зависимости для определения величины коэффициента теплоотдачи и дана оценка величины удельного теплового потока в диабатической колонне. The heat exchange in a diabatic column was investigated during the rectification of an ethanol-water mixture, in which partial condensation of rising vapors on the surface of vertical heat exchange tubes installed vertically along the height of the installation was carried out, as well as the evaporation of intermediate condensate on the surface of horizontal plates. Based on the review of diabatic columns, it is shown that they can reduce the cost of conducting the rectification process. Heat-exchange devices placed on trays of rectification units are considered and ways to intensify heat transfer in them are proposed. It has been established that the most efficient heat removal in heat exchangers of diabatic columns is achieved when using a film flow of a coolant on a heat transfer surface. Heat transfer in a diabatic column is investigated during gravitational flow of surfaces of heat exchange tubes, as well as when organizing an ascending and descending co-current film flow, both in the case of heating and boiling of the coolant. To intensify heat transfer in the coolant film, a helical artificial roughness was installed on the surface of the pipes, made in the form of a wire spiral tightly mounted on the heat transfer surface. The geometric parameters of the helical roughness, such as the distance between the turns of the spiral and the height of the wire, which have the greatest influence on the intensity of heat transfer, have been established. Dependences for determining the value of the heat transfer coefficient are presented and an estimate of the value of the specific heat flux in the diabatic column is given.

Журнал: Химия растительного сырья

Выпуск журнала: № 4

Номера страниц: 511-518

ISSN журнала: 10295151

Место издания: Барнаул

Издатель: Алтайский государственный университет, Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М.Ф. Решетнева, Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Красноярский научный центр СО РАН, Сибирский НИИ сельского хозяйства и торфа СО РАСХН, Сибирский федеральный университет, Национальный исследовательский Томский государственный университет

• Войнов Николай Александрович (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва)
• Земцов Денис Андреевич (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва)
• Богаткова Анастасия Викторовна (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва)
• Дерягина Нина Владимировна (Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнёва)

• Ядро РИНЦ (eLIBRARY.RU)