Диссертация (1025853), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Для качественной оценки разбросакоэффициентов проницаемости проведена сплайн-интерполяция по полюсамполученныхзначений(точкирасположенынавершинахстолбцовгистограммы). На Рисунке 3.24 для сравнения изображено графическоепредставление закона нормального распределения – кривая с экстремумом ввершине столбца гистограммы с максимальным значением Nизм. Эта криваяпостроена таким образом [57, 58], чтобы доверительный интервал совпадал свыбраннымдиапазономвероятности 95%.разбиенияkmin k kmaxпридоверительной105Рисунок 3.23.
Гистограмма выборки коэффициентов проницаемости k:Nизм – количество измеренных значений k от соответствующего диапазонаразбиенияГистограмма выборки коэффициентов проницаемости характеризуетвероятность того или иного значения коэффициента проницаемости. Анализгистограммы позволяет выдвинуть гипотезу о нормальном распределениизначений коэффициентов проницаемости. Для подтверждения данной гипотезынеобходимобольшееколичестводанныхопроницаемостяхячеек.Экспериментальные данные, полученные при исследовании характеристиктечения рабочей среды [раздел 3.3.3], использованы для проверки даннойгипотезы.
На основе этих данных определены значения коэффициентовпроницаемости, представленные в Таблице 3.6.Таблица 3.6,кг 10 8м3 сk , м 2 10 121,321,862,02,052,072,232,242,472,492,66 4,426,744,784,45 4,344,303,993,973,603,573,352,01Экспериментальные коэффициенты проницаемости из Таблицы 3.6нанесенынагистограммувыборкиисопоставленысозначениями106коэффициентов проницаемости, полученными в разделе 3.3.4. На рисунке 3.24представлено сопоставление гистограмм.Рисунок 3.24. Сопоставление гистограмм коэффициентов проницаемости:Nизм – количество измеренных значений k от соответствующего диапазонаразбиения.Анализ и сопоставление гистограмм коэффициентов проницаемостей,полученных на основе экспериментальных данных раздела 3.3.3 и раздела 3.3.4показали, что разброс коэффициентов проницаемости имеет схожий характер иподчиняется нормальному закону распределения.
При этом вершина кривойнормального распределения экспериментальных данных раздела 3.3.3 смещенав сторону меньших значений проницаемости. Это объясняется тем фактом, чтов эксперименте раздела 3.3.3 не учитывалось изменение коэффициентовпроницаемости с течением времени эксперимента, а именно – их уменьшение.В результате эксперимента получено, что распределение начальныхкоэффициентов проницаемости в ячейках планшета очистки имеет характернормального распределения со средним значением: k ave 5,19 1012 м 2 . Придоверительнойвероятности95%значенияначальныхпроницаемости ячеек входят в диапазон: k min k k max .коэффициентов1073.4.Определение перепада давлений перехода режимов течения внижней части ячейки между капельным и струйным.Для отработки математической модели и проверки ее адекватностипроводится серия экспериментов по изучению капельно-струйного течениярабочей среды.
Целью данного исследования является определение перепададавлений, при котором капельное течение рабочей среды в нижней части ячеекпланшета очистки переходит в струйное течение. Данный параметр имеетбольшое значение при проектировании новых блоков вакуумной сепарации ипланшетов очистки.Описание эксперимента.В эксперименте используется экспериментальный стенд, описанный вразделе 3.3.1, в который добавляется цифровой микроскоп MAN 1011,помещаемый в полость блока вакуумной сепарации таким образом, чтобыиметь возможность съемки области, находящейся непосредственно подячейками планшета очистки.
Цифровой микроскоп позволяет в реальномвремени наблюдать образование капель или струи на выходе из исследуемойячейки.Методика эксперимента аналогична описанной в разделе 3.3.2. Но вданном эксперименте проводится плавное изменение давления в блокевакуумной сепарации вблизи давления, при котором происходит переход откапельного к струйному течению рабочей среды. Аналогично предыдущимэкспериментам определяются значения перепадов давлений на исследуемойячейке и соответствующие значения расходов рабочей среды. При этом длякаждогоперепададавленийотмечаетсяхарактертечения: капельный,переходный, струйный. Переходный режим – режим течения, при котором необразуется ни отдельных капель, ни плотной струи рабочей среды. В качествеисследуемой ячейки была выбрана ячейка F1. Для измерений используется УИРобъемом 2 мл.
В качестве визуального пояснения эксперимента на Рисунке3.25. приводится изображение со стороны камеры капельного и струйного108течения, а также вид на экспериментальный стенд, позволяющий одновременнонаблюдать за режимом течения и измерять расход рабочей среды.Рисунок 3.25.Пояснение к методике эксперимента:а – фото струйного течения в ячейке F1, б – фото капельного течения вячейке F1, в – фото экспериментального стендаОбработка экспериментальных данных.Результаты эксперимента сведены в первые пять столбцов Таблицы 3.7. Втаблице приведены следующие величины: tи – общее время измерения,отмечаемое в момент прохождения мениска жидкости вдоль основных деленийшкалы УИР; Δt – время, за которое уровень жидкости снизился на одно делениеосновной шкалы УИР, p1вак – давление в блоке сепарации по вакуумметру вмомент прохождения деления шкалы УИР, p2вак – давление в блоке сепарациипо вакуумметру в момент прохождения следующего деления шкалы УИР.
Вкаждый измеряемый момент времени фиксируется режим течения в нижнейчасти исследуемой ячейки.109Таблица 3.7p1вак,p2вак,Режимpср.вак,кПакПатечениякПа4,8596,193,7Переходный94,90,1037,338,763,9193,792,0Струйный92,90,1289,4012,13…3,37…92,0…90,8…Струйный…91,4…0,148…10,87…440,7710,3294,094,8Капельный94,40,0487,87451,1610,3994,894,8Капельный94,80,0487,47463,3612,294,896,8Капельный95,80,0416,47tи, сΔt, с4,85Q, мл/сΔp,кПаВычисляются значения расходов рабочей среды Q, средних давлений вблоке вакуумной сепарации в момент измерения времени прохождения рабочейсредой соседних делений шкалы УИР pср.вак и перепадов давлений междуатмосфернымQдавлениемисреднимиp p1вакVK; pср.вак 2вак; p pатм pср.вак ,t2давлениямигдеΔppатм=102,3покПаформулам:вданномэксперименте.
Полученные значения представлены в правой части Таблицы 3.7.Определяются значения давлений в блоке сепарации и расходов рабочей среды,при которых имеется переходный режим течения. На Рисунке 3.26.представлена зависимость среднего давления в блоке вакуумной сепарации отвремени эксперимента.Давление в блоке вакуумной сепарации изменялось таким образом, чтобынесколько раз произошла смена режима течения через исследуемую ячейку. НаРисунке 3.26 показаны точки смены режима течения: номера 1,3,5,7соответствуют экспериментальным точкам, в которых наблюдался переходрежима течения в струйный, номера 2,4,6,8 – в капельный режим течения внижнейчастиячейки.Указанныепредставляющей линию переходаточкиаппроксимированырежимов: вышепрямой,линии наблюдается110капельное течение, ниже – струйное. Зона переходного режима течениянаблюдалась при tи=110…190 с.Рисунок 3.26.Зависимость среднего давления в блокевакуумной сепарации pср.вак от времениизмерения tиПогрешность измерения расходов рабочей среды и давлений внутриблока вакуумной сепарации соответствуют значениям, полученным дляпредыдущихэкспериментов(раздел3.3.3),т.к.методикапроведенияэксперимента соответствует методике эксперимента раздела 3.3.3.Анализ экспериментальных данных.Анализэкспериментальных данныхпозволилсделать следующиевыводы:1.Перепад давления на ячейке, соответствующий переходу режима теченияс течением времени эксперимента повышается.
Линия перехода режимовтечения – наклонная (Рисунок 3.26). Давление pср.вак, соответствующее переходурежимов течения, снижается со временем tи.1112.Наклон прямой Q(Δp) слабо изменяется и в среднем соответствуеткоэффициенту вязкостного сопротивления для ячеек с низким сопротивлением F 1 1,2 1083.кгили, соответственно, k F 1 7, 42 1012 м 2 .3м сСреднее значение давления перехода из капельного в струйный режимтечения рабочей среды составило Δpпер=9,2 кПа.3.5.Определение диаметра капли, образуемой в нижней части ячейки.Точность разрабатываемой математической модели рабочих процессовпри описании фазового распределения рабочей среды в нижней части ячейки икаплеобразования должна быть определена.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
