Результаты экспериментальных исследований процессов тепломассообмена в закрытом двухфазном термосифоне

Приведены результаты экспериментального исследования процессов тепломассообмена при использовании закрытого двухфазного термосифона для нагрева растворов фосфатов как сырья для распылительной сушки. Сравнение результатов экспериментальных исследований с результатами расчетов по предложенной ранее математической модели процессов тепломассообмена в закрытом двухфазном термосифоне показали их хорошее согласование, что свидетельствует об адекватности предложенной модели. Экспериментальные исследования также позволили оценить наиболее экономичные геометрические и режимные характеристики аппарата. В результате экспериментальных исследований получены зависимости эффективности работы закрытого двухфазного термосифона от совокупности нескольких влияющих факторов, в частности от угла наклона термосифона к потоку греющего газа и от потока нагреваемого раствора, степени заполнения термосифона, соотношения диаметра трубы термосифона к его длине, а также интенсивности теплоподвода. Показано, в частности, что наиболее эффективным является значение угла наклона трубы термосифона 30° относительно вертикальной оси. Результаты экспериментальных исследований показывают высокую эффективность аппарата

Литература

[1] Александров А.А., Акатьев В.А., Тюрин М.П., Бородина Е.С. Решение внешней и внутренней задач тепломассообмена для закрытого двухфазного термосифона // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 4. C. 109–121. DOI: 10.18698/1812-3368-2017-4-109-121

[2] Тюрин М.П., Бородина Е.С., Кочетов Л.М., Бельданова О.Г. Теоретическое моделирование процессов тепломассопереноса в двухфазном закрытом термосифоне // Дизайн и технологии. 2014. № 41. С. 55–59.

[3] Investigation of effect of inclination angle on heat transfer characteristics of closed two-phase thermosyphon / P. Terdtoon, et. al. // Proc. 7th Int. Heat Pipe Conf. 1990. P. 67–71.

[4] Ajit M.K., Ratnakar R. Kulkarni. Effect of pipe cross section geometries and inclination angle on heat transfer characteristics of wickless heat pipe // Int. J. of Engineering Research and Technology. 2010. Vol. 3. No. 3C. P. 509–520.

[5] Anjankar P.G., Yarasu R.B. Experimental analysis of condenser length effect on the performance of thermosyphon // Int. J. of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2012. Vol. 2. No. 3. P. 494–499.

[6] Noie S.H., Kalaei M.H., Khoshnoodi M. Experimental investigation of boiling and condensation heat transfer of a two phase closed thermosyphon // Int. J. of Engineering. 2005. Vol. 18. No. 1. P. 37–43.

[7] Mirshahi H., Rahimi M. Experimental study on the effect of heat loads, fill ratio and extra volume on performance of a partial-vacuumed thermosyphon // Iranian Journal of Chemical Engineering. 2009. Vol. 6. No. 4. P. 15–26.

[8] Hichem F., Joli J.L. An experimental and theoretical investigation of the transient behavior of a two-phase closed thermosyphon // Applied Thermal Engineering. 2003. Vol. 23. No. 15. P. 1895–1912.

[9] Zarandi M.A., Leite N.G.C. Theoretical modeling of a two-phased thermosyphon assuming the liquid reservatory // Thermal Engineering. 2007. Vol. 6. No. 1. P. 74–88.

[10] Nguyen-Chi H., Groll M. Entrainment or flooding limit in a closed two-phase thermosyphon // Proc. IV Int. Heat Pipe Conf. Pergamon Press, 1981. P. 53–56.

[11] Harley C., Faghri A. Complete transient two-dimensional analysis of two-phase closed thermosyphons including the falling condensate film // J. Heat Transfer. 1994. Vol. 116. Iss. 2. P. 418–426. DOI: 10.1115/1.2911414

[12] Tang Z.W., Han Y.F., Liu A.J., Song W.G. Modeling analysis of bubble flow regime in a closed two-phase thermosyphon // Heat and Mass Transfer. 2011. Vol. 47. Iss. 12. P. 1685–1689. DOI: 10.1007/s00231-011-0789-5

[13] Patil Aniket D., Yarasu Ravindra B. Factors affecting the thermal performance of two-phase closed thermosyphon: a review // Int. J. of Emerging Technology and Advanced Engineering. 2012. Vol. 2. No. 9. P. 202–206.

[14] Pan Y. Condensation characteristics inside a vertical tube considering the presence of mass transfer, vapor velocity and interfacial shear // Int. J. of Heat and Mass Transfer. 2001. Vol. 44. Iss. 23. P. 4475–4482. DOI: 10.1016/S0017-9310(01)00087-4

[15] Ong K.S., Tong W.L. Inclination and fill ratio effects on water filled two-phase closed thermosyphon // Proc. 10th Int. Heat Pipe Symp. Taipei, 2011. P. 167–171.

[16] Yong J.P., Hwan K.K., Chul J.K. Heat transfer characteristics of a two-phase closed thermosyphon to the fill charge ratio // Int. J. of Heat and Mass Transfer. 2002. Vol. 45. Iss. 23. P. 4655–4661. DOI: 10.1016/S0017-9310(02)00169-2

[17] Кравец В.Ю., Чернобай В.А., Готовцева А.К.  Теплопередающие характеристики двухфазных термосифонов // Восточно-европейский журнал передовых технологий. 2012. Т. 2. № 8 (56). С. 61–64.

[18] Emami M.R. Sarmasti, Noie S.H., Khoshnoodi M. Effect of aspect ratio and filling ratio on thermal performance of an inclined two-phase closed thermosyphon // Iranian Journal of Science & Technology. Transaction B — Engineering. 2008. Vol. 32. No. B1. P. 39–51.

[19] Повх И.Л. Аэродинамический эксперимент в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1974. 480 с.

[20] Викторов Г.В. О погрешности измерения зондами потоков от вихреисточника // Энергомашиностроение. 1966. № 11. С. 4–5.

[21] Теплообменный аппарат / Е.С. Бородина, В.В. Зиновьев, И.Ю. Розанов, Б.С. Сажин, Г.А. Кесоян. Патент РФ 2473856. Заяв. 20.10.2011, опубл. 27.01.2013.

[22] Термосифонный теплообменный аппарат / Е.С. Бородина, М.П. Тюрин, И.Ю. Розанов, Л.М. Кочетов, О.Г. Бельданова. Патент РФ 2532061. Заяв. 20.11.2013, опубл. 27.10.2014.