Поліщук Наталія Володимирівна. Інтенсифікація тепломасопереносу в макропористих тілах у процесах зволоження та сушіння під дією сильних електричних полів

brief description

Поліщук Наталія Володимирівна. Інтенсифікація тепломасопереносу в макропористих тілах у процесах зволоження та сушіння під дією сильних електричних полів : Дис... канд. техн. наук: 05.14.06 / Рівненський держ. гуманітарний ун-т. — Рівне, 2006. — 199арк. : рис. — Бібліогр.: арк. 175-197.

Поліщук Н. В.Інтенсифікація тепломасопереносу в макропористих тілах у процесах зволоження та сушіння під дією сильних електричних полів. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.06 технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Інститут технічної теплофізики НАН України, Київ, 2006 .
Дисертація присвячена теоретичному і експериментальному обґрунтуванню інтенсифікації процесів тепло- і масопереносу при зволоженні і сушінні твердих дисперсних систем під впливом сильних неоднорідних електричних полів, які максимально інтенсифікують теплоперенос за рахунок електроконвективного масопереносу. Показано, що дискретно-імпульсне введення енергії на межу розділу фаз успішно реалізується за допомогою розрядних неоднорідних електричних полів, які пришвидшують процеси зволоження і сушіння гетерогенних капілярно-пористих і макропористих тіл. При цьому зменшуються енергозатрати і тривалість як зволоження, так і сушіння, а також шкідливі викиди в атмосферу.
Виявлено, що ефективна теплопровідність кварцових капілярних трубок у неоднорідному електричному полі, в яких здійснюється конвективний перенос гарячої води, на 6 7 порядків більша ніж істинна теплопровідність нерухомих твердої і рідкої фаз окремо. При цьому величина теплопровідності залежить від радіуса капілярної трубки і кута нахилу до горизонту (вплив гравітації). Для капілярних трубок з полівінілхлориду теплопровідність при конвективному русі нагрітої води в неоднорідному електричному полі збільшується ще на порядок. Аналогічні явища інтенсифікації теплопереносу за дії неоднорідного електричного поля спостерігаються в макропористому тілі (кварцовий пісок) і капілярно-пористих тілах (силікагелі КСМ-5 і КСК-2). Розроблені способи електронно-іонного сушіння пористих тіл і регенерації адсорбентів при осушенні повітря в промислових адсорберах.

Дисертаційна робота спрямована на розвиток ефективних методів інтенсифікації тепломасопереносу при сушінні пористих тіл та всмоктування води в капілярні трубки різних радіусів і різної фізико-хімічної природи внутрішніх каналів, при різних температурах та градієнтах температури і різній орієнтації їх відносно гравітаційного поля, під дією неоднорідних електричних полів. Вона сприяє розв’язанню інженерних потреб зволожувальної і сушильної техніки, за умови використання електронно-іонних технологій, зокрема, при розробці енергозберігаючих електронно-іонних методів зволоження і сушіння твердих дисперсних систем. Узагальнення одержаних теоретичних та експериментальних результатів приводить до таких висновків.
1. Установлено механізми і закономірності впливу як дорозрядних, так і розрядних неоднорідних електричних полів на теплоперенос через інтенсифікацію масопереносу в модельних капілярних трубках, макропористих і капілярно-пористих тілах різної фізико-хімічної природи. Одержані аналітичні і графічні залежності вказують на суттєвий вплив неоднорідних електричних полів, особливо розрядних, на положення рідини в пористих тілах, їх масопереносні і теплофізичні параметри, які характеризують інтенсивність процесів тепломасопереносу.
2. Запропоновано узагальнені вирази для пондеромоторних сил неоднорідних електричних полів та руху рідини в капілярних трубках, які детально з’ясовують фізичні механізми впливу на гідродинаміку капілярного усмоктування і сушіння різних силових факторів неоднорідного електричного поля.
3. Виявлено, що довжина стовпчиків води за впливу полів, особливо розрядних, при різних температурах і їх градієнтах аж до температури кипіння в капілярних трубках, збільшується в кілька разів, а швидкість у кінці всмоктування зростає як у горизонтальних, так і в розміщених під різними кутами до напрямку гравітаційного поля в гідрофільних і гідрофобних капілярних трубках на порядки.
4. Показано, що ефективні коефіцієнти теплопровідності кварцових і полівінілхлоридних капілярних трубок, спрямованих під різними кутами до гравітаційного поля, при всмоктуванні гарячої води в сильних полях у результаті виникнення і взаємодії додаткових електрогідродинамічних і термоградієнтних потоків, на кілька порядків більші, ніж окремо в нерухомих твердій і рідкій фазах. Аналогічні ефекти виявлено в макропористих і капілярно-пористих тілах.
5. Дослідження зміни температури вологих тіл і питомих енергозатрат при їх сушінні показали, що фактори інтенсифікації, зокрема, велика енергоємкість, строга просторова спрямованість і концентрація дії плазми коронного, іскрового та часткових розрядів лише на найбільш вологих, практично точкових, ділянках макропористих чи капілярно-пористих тіл, роблять ці газові розряди при атмосферному тиску спорідненими з методами дискретно-імпульсного енергопідводу й ефективними засобами пришвидшення сушіння макропористих і капілярно-пористих тіл зі зменшенням теплових затрат на видалення вологи різних станів і форм зв’язку.
6. Числа подібності для тепломасопереносу, при всмоктуванні рідинного теплоносія в капілярні трубки і сушінні капілярно-пористих тіл, суттєво залежать від наявності неоднорідних електричних полів, особливо розрядних. На цю залежність справляють значний вплив такі фактори, як радіус капілярної трубки, температура, градієнт температури і кути нахилу капілярних трубок до напрямку гравітаційного поля. Це необхідно враховувати при створенні надійних систем термостатування, забезпеченні стабільних умов транспортування тепла при різній орієнтації теплоносія, розширенні і поглибленні досліджень гідродинаміки і теплообміну в електричних полях, у тому числі і при фазових перетвореннях.
7. Показано, що сильні електричні поля відносяться до ефективних засобів інтенсифікації тепломасоперносу в макропористих тілах і їх можна використати при розв’язанні важливих інженерних теплофізичних задач: розробка ЕГД випаровувальних і конденсаційних систем; конструювання ЕГД пристроїв автоматики і теплових труб; при модернізації адсорбційної технології і техніки; при здійсненні екстракції та фільтрації; для проектування та експлуатації зволожувальних (просочування) і сушильних установок з електронно-іонним сушінням (зокрема, ниток) при практично дискретно імпульсному введенні енергії в точки максимальної концентрації вологи в пористих тілах.
Результати дисертаційної роботи запропоновані до впровадження у виробничий процес на Рівненському льонокомбінаті з електронно-іонного сушіння ниток та впровадженні на Рівненському заводі „Технопривод” для інтенсифікації роботи осушувальних адсорберів.