Главная » Просмотр файлов » Диссертация

Диссертация (1091258), страница 8

Файл №1091258 Диссертация (Смешение пенообразующих жидкостей в аппаратах циклонного типа) 8 страницаДиссертация (1091258) страница 82018-01-18СтудИзба
Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Время ускорения газового пузырька доскороститурбулентногообразованиямалои,следовательно,впервомприближении скорость обтекания пузырька [14]:(3.3.3.)C — коэффициент.Таким образом, для локальной изотропной области турбулентного потокадлинна волны максимального роста амплитуды возмущения поверхности разделафаз газ-жидкость в общем виде составит [10; 14]:(3.3.5.)гжгВремя ускоренного движения газового включения можно принять равнымвремени жизни турбулентного образования, так как структура последнего в силунесжимаемости жидкости носит вихревой характер [14]:(3.3.6.)Существуетнепрерывноемножествонеустойчивыхсобственныхвозмущений поверхности раздела фаз газ-жидкость [10; 14].

Среди этогомножества имеются возмущения с длинной волны, скорость роста59амплитуды которых максимальна при заданном воздействии отклоняющих сил.Предполагается [10], что длина волны, обладающая максимальной скоростьюроста амплитуды колебания , есть размер наибольшего пузырька, который можетсуществовать в жидкости, не испытывая разрушения. Наряду с пузырькамидиаметром, равным, в жидкости будет находиться множество пузырьковс размером, образовавшиеся в результате разрушения пузырьковдиаметром.Размерпоследнихопределяетсяинтенсивностьювоздействия отклоняющих сил, временем воздействия и природой газа,составляющегоатмосферупузырька.возмущением с длинной волныЕсливремяразрушенияпузырьканедостаточно, а интенсивность воздействиявелика, то с поверхности пузырька возможен отрыв мельчайших пузырьков сразмером, равным длине волны, доминирующей в этот момент. [14]Предложен также механизм дробления пузырьков, основанный на теориилокальной изотропной турбулентности Колмогорова-Обухова [53; 14].

Согласноэтой теории, источником возникновения разности динамических напоров,деформирующей и дробящей пузырек в турбулентном потоке, являютсямаломасштабные пульсации скорости. Деформация пузырька под действиемтурбулентных пульсаций вызывает увеличение его поверхности [14]. В случаекогда величина площади поверхности деформированного пузырька оказываетсябольше, чем сумма площадей поверхности двух ила более пузырей того жесуммарногообъема,существованиеединичногопузырькастановитьсяэнергетически невыгодным, и происходит его распад.

[14]Для оценки интенсивности переноса энергии в жидкости с динамическойвязкостью µ пульсация масштаба λ со скоростью Vλ’ используют критерий, мерой отношения инерционных сил к силам вязкого трения припереносе импульса на расстояние λ [14]. Для движения малых масштабов выводырассмотренной теории оказываются применимы. Размеры пузырей образующихсяв турбулентном потоке в гидроциклоне малы по сравнению с характерныммаксимальным масштабом осредненного течения l, определяемым размерами60аппарата, что и позволяет использовать выводы теории локальной изотропнойтурбулентности для анализа дробления пузырей во вращающемся потокегидроциклона. [14]На основе теории локальной изотропной турбулентности и некоторыхэкспериментальных данных [10; 14; 20] для определения размеров пузырьков,устойчивых во вращающемся турбулентном потоке, получена была следующаяформула [2; 14]:dn≈3,5( /ж)0,6( )-0,4,мм(3.3.7.)— локальное значение диссипации энергии в единице массы жидкости,Вт/кг, для гидроциклона-дегазатора средняя по аппарату величина будетопределяться какQ=QР /(жV0), где V0- полезный объем гидроциклона, а= V0πd 2/4-производительность циклона.Многочисленные исследования механизма дробления пузырьков показали[53], что дробление представляет собой результаты действия на пузырь разностидинамических напоров, деформирующих пузырь, и поверхностного натяжения.Последнеепроявляетсяввозникновениикапиллярногодавления,препятствующего деформации пузыря [53]:(3.3.8.)V – градиент скорости сплошной фазы в окрестности пузыря, м/с.В условиях, когда капиллярное давление внутри пузыря превышаетразность динамических напоров, пузырь сохраняет устойчивую сферическуюформу.

При нарушении равновесия () пузырь газа деформируется,превращаясь из сферы в эллипсоид вращения и дробится.Экспериментально установлено [6], что в турбулентном потоке воды приRe105 крупные пузырьки воздуха быстро дробятся на мелкие. При этомкритическое число Вебера, рассчитанное по среднеквадратичной скоростипульсации воды V  , выше которой происходит дробление пузырька, составляет[14; 6]:61(3.3.9.)Ввиду того, что тангенциальная составляющая скорости потока, во многоразпревышаетзначениерадиальнойиосевойскоростейпульсационную составляющую скорости потока жидкостичерез тангенциальную степень турбулентностипотока,то, можно определять[14].(3.3.10.)В цилиндрическом прямоточном гидроциклоне можно выделить триосновные зоны [12; 14]: центральную, приосевую, пристенную. В центральнойзоне величинаостается постоянной по радиусу примерно 0,03÷0,05, чтосоответствует значениям тангенциальной степени турбулентности, полученным вработах.

[14]Предложен расчет дробления деформированного пузыря, всплывающего втурбулентном потоке центробежного поля [14; 58] через радиус сферы объем,которой эквивалентен объему эллипсоида:(3.3.11.), где,При умеренных числах Рейнольдса (1<Re<600) для гидроциклона, в случаеквазистационарного движения газового пузыря во вращающемся потоке с учетом,гж,зависимость для определения относительной скорости газового пузырябудет иметь вид [14]:(3.3.12.), где- коэффициент формы пузыря.Следовательно, по мере увеличения тангенциальной составляющей,скорость движения потокаскорость относительного движения газового пузырябудет возрастать по квадратичному закону, а это вызовет пропорциональноеувеличение силы сопротивления. [14]62Повышение силы сопротивления увеличивает степень деформации пузыря,он принимает форму сжатого в направлении движения эллипсоида.

Деформацияповерхности будет продолжаться до тех пор, пока существует равновесиеэлементарнойработысилысопротивления,стремящейсядеформироватьэллипсоид и изменения энергии поверхностности раздела фаз. [14]Условие равновесия работ силы сопротивления и капиллярных сил можетбыть записано в виде[14]:(3.3.13.)где- изменение поверхности эллипсоида;- величина деформации эллипсоида в направлении движения.Работа сил сопротивления находится следующим образом:(3.3.14.)Учитывая условие постоянного объема сфероида и проведя заменупеременных в выражении (3.3.14.), получим [14]:(3.3.15.), гдеИзменение энергии поверхности раздела фаз [14]:(3.3.16.)гдеИз.условияпостоянстваобъемасфероидаполученазависимость,связывающая размеры полуосей эллипсоида с радиусом недеформируемогопузыря, а именно [14]:(3.3.17.)63Величину малой оси вращения эллипсоида b можно представить как:(3.3.18.)Ĉ-коэффициент деформации, который может принимать значения от 0 до 1.Из 3.3.16., 3.3.17., 3.3.18.получим.(3.3.19.)эгде коэффициент поверхности находится по формуле:(3.3.20.)Таким образом, энергетический баланс работы силы сопротивления иизменения поверхности энергии запишется в следующем виде [14]:(3.3.21.)Отсюда, после проведения сокращений и подстановки относительнойскорости в соответствии с формулой (3.3.12.), получим выражение дляопределения диаметра газового пузыря, который на некотором радиусе r будетсжат до эллипсоида с эквивалентным радиусоми раздробится под действиемсилы сопротивления, возникающей при его движении в вязкой несжимаемойжидкости [14]:(3.3.22.)В результате расчетов по уравнению (3.3.7.) [14] получено, что по порядкувеличины радиус наибольшего устойчивого в гидроциклоне пузыря составляет10-3 до 10-4 м.

Величина критического радиуса пузыря, рассчитанная поуравнению (3.3.1), составляет 10-3 м, что несколько превышает результатырасчетов по другим методам. Этот результат подтверждает предположение [10] онезначительном влиянии на дробление динамического напора газа в пузыре посравнению с интенсивностью турбулентных пульсаций в жидкости [14].Оценка величины dn по (3.3.9.) с использованием полученных данных вработе [14], показала, что в зависимости от скорости и степени турбулентностипотока значение dn может меняться от нескольких миллиметров на радиусе ввода64потока до микрометров в центральной зоне. Как показали исследования, оценкавеличиныdn по(3.3.9.)являетсяболееэкспериментально на гидроциклонах [14].достовернойиподтверждена653.4.Смешениепенообразующихжидкостейвцилиндрическомпрямоточном гидроциклоне.На (рисунок 3.4.1.) [3,9] представлена возможная схема подачи жидкостей вцилиндрический прямоточный гидроциклон.Рисунок 3.4.1.

Схема подачи жидкостей в цилиндрический прямоточныйгидроциклон. 1-разгрузочный штуцер; 2-обечайка; 3-штуцер отвода газа; 4питающий штуцер; 5-штуцер подачи 1-го потока; 6-штуцер подачи 2-го потока;R-внутренний радиус циклона; h-толщина слоя жидкости в циклоне;цилиндрической части гидроциклона, м; G – газ; N – поток жидкости.– длинна66Смешиваемые потоки, через штуцеры 6 и 5, соответственно, попадают впитающий штуцер 4, где и начинается процесс смешения этих потоков собразованием зародышей пузырьков газа (пены, как таковой, не образуется).Далее поток с зародышами пузырьков через питающий штуцер 4 тангенциальноподается в цилиндрический прямоточный гидроциклон, где продолжают расти ивыделяться пузырьки газа G.

В гидроциклоне, под действием выталкивающейсилы, пузырьки будут двигаться к границе раздела фаз, где они лопаются илиобразуют пену. Выделившийся газ отводится из штуцера 3, а смешанный потокжидкости N выводится из штуцера 1. [3,9]Разрушение пузырька на границе раздела фаз будет происходить, когда егокинетическая энергия превысит поверхностную энергию [18].(3.4.1)где— кинетическая энергия пузырька при выходе награницу раздела фаз, Дж;— диаметр пузырька, м;— радиальная скоростьдвижения пузырька (радиальной скоростью потока жидкости можно пренебречь),м/с;г—плотностьповерхностногогазанатяжениявпузырьке,пленкикг/м3;пузырька,—Дж;—энергиякоэффициент— площадь пленки пузырька, м2.

Характеристики

Тип файла
PDF-файл
Размер
3,16 Mb
Высшее учебное заведение

Список файлов диссертации

Свежие статьи
Популярно сейчас
А знаете ли Вы, что из года в год задания практически не меняются? Математика, преподаваемая в учебных заведениях, никак не менялась минимум 30 лет. Найдите нужный учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
6417
Авторов
на СтудИзбе
307
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее