Теплоотдача этилбензола в условиях сверхкритических давлений

Исаев Гидаят Иса оглы,

доктор технических наук, профессор кафедры теплоэнергетики,

Алиева Санубар Хыдыр кызы,

диссертант кафедры теплотехники.

Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (АГУНП).

Heat transfer of ethylbenzene under conditions of supercritical pressures

Isayev Hidayet Isa,

Azerbaijan State of Oil and Industry University (ASOIU)

Dr.Sci.Tech., professor of the Department "Power System",

Aliyeva Sanubar Khidir,

Azerbaijan State of Oil and Industry University (ASOIU)

Dissertator of the Department "Heat Engineering".

Приведены результаты экспериментальных исследований теплоотда­чи этилбензола в условиях сверхкритических давлений и опре­де­ле­ны границы воз­мож­ных режимов теплоотдачи.

Ключевые слова: критическое давление, теплоотдача, теплоемкость, плотность, температура стенки, плотность теплового потока.

The results of experimental studies of the heat transfer of ethyl­benzene under conditions of supercritical pressures are given and the boundaries of possible heat transfer regimes are determined.

Keywords: critical pressure, heat emission, heat capacity, density, wall temperature, heat flux density.

Исследованию процесса конвективного теплообмена при сверхкри­ти­ческих давле­ниях различных жидкостей посвящено многочисленное в осно­вном, экспериментальные работы. Результаты анализов их показывают, что рас­сматриваемый процесс чрезвычайно сложный и поэтому трудно под­да­ет­ся к физическому объяснению. В связи с этим к нас­тоящему времени отсут­ствует окончательные расчетные рекомендации для оценки интен­сивности конвективной теплоотдачи при переменных физических свойствах жидкости.

Таким образом, рассматриваемая проблема по прежнему сохраняет свой актуаль­ность, что требует проведения дальнейших исследований. В свя­зи с изложенным насто­ящая работа посвящена экспериментальному исследо­ванию теплоотдачи этилбензола при турбулентном режиме течения вынуж­ден­ного движениях. Выбор этилбензола в качестве теплоносителя обуслов­лены с тем, что это вещество обладает относительно низкого значе­ния крити­ческого давления (Р_кr=3.7195 MПа) и теплофизические свойства её в широ­ком диапазоне точности изменения давления и температур с высокой точ­ности изучено в [1] которой в дальнейшем необходимо для анализа и обоб­щения полученных эксперимен­таль­ных данных по конвективной теплоот­даче.

Опыты проводились при стационарном тепловом режиме на экспе­ри­ментальной установке описанной в [2]. Рабочим участком являлась труба из нержавеющей стали марки 0х18H10Т с внутренним диаметром (2…6)мм, толщиной стенки 0.5мм и обогреваемой длинной до 500мм. При определении коэффициента теплоотдачи макси­мально возможно относительная погреш­ность составляла 19, а средне квадратичная 14%, что вполне допустимо учи­тывая условия сложности проводимых исследований.

Результаты исследований охватывал следующий интервал изменения режимных пара­метров процесса

Полученные результаты обрабатывались общепринятом методом и строились раз­личные графические зависимости характеризующий рассматри­ваемый процесс. Анализ графических зависимостей температуры теплоот­дающей поверхности стенки трубы от плотности теплового потока показал что, не зависимо от направления течения этилбен­зола и ориентации канала в пространстве наблюдается нормальный , первично улуч­шённый , относительно ухудшённый и устойчивый режим улуч­шен­­ного теплообмена ( и больших значениях q ). Полагаем, что при проектирование теплообменных аппаратов и устройств работающих при сверхкритических давлениях конструктор заранее должен знать границы ука­занных режимов теплоотдачи. Потому используя опытные данные по тепло­отдаче этилбензола в настоящей работе сделана по­пытка для решения этого вопроса. Анализ результатов многочисленных экспери­мен­таль­ных данных показал, что различных значениях массовой скорости значение плотности теплового потока соответствующей границы отдельных режимов тепло­отдачи может быть определена как

                                             (1)

Здесь коэффициент зависит от границы различных режимов тепло­отдачи, значение который даётся ниже в таблицы 1.

Таблица 1.

Значение коэффициента «А».

Сопоставление расчетных и экспериментальных значений плотности теплового по­тока соответствующий границам отдельных режимов теплоот­дачи показал, что макси­маль­ны расхождение между ними не превышает 5%.

Обозначения

P_kr –критическая давления, МПа;  и - соответственно температура жидкости и тем­­­пература внутренней поверхности стенки трубы, ⁰С; - соответственно кри­ти­ческая и псевдокритическая температура, ⁰С; Re –критерия Рейнольдса;  - массовая скорость, кг/м²с; q – плотность теплового потока, Bt/m²; А – коэффициент зависящий от границы отдельных режимов теплоотдачи, Дж/кг.

Литература

1.                  Ахундов Т.С. «Исследование теплофизических свойств углеводородов ароматического ряда». Диссер. доктора техн.наук, г. Баку, 1974, с.649.

2.                  Исаев Г.И. Исследование теплоотдачи при вынужденном движении н – гептана и около критическом давлении жидкости//Промышленная тепло-техника.-1981, №4, т.3, ст. 33-37.

Поступила в редакцию 05.07.2017 г.