Процеси переносу при взаємодії крапель у турбулентних полідисперсних потоках - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Шрайбер Олександр Авраамович, Інститут загальної енергетики НАН України, провідний науковий співробітник Офіційні опоненти: доктор технічних наук, старший науковий співробітник Гаєв Євген Олександрович, Інститут гідромеханіки НАН України, провідний науковий співробітник кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Луговський Олександр Федорович, Національний технічний університет України “КПІ”, доцент кафедри гідропневмоавтоматики та гідравліки Захист відбудеться “20” січня 2004 року о 15 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.09 Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут” за адресою: 03056, м.Прикладами таких систем є рух водяних крапель у хмарах та туманах, процеси в розпилювальних сушарках, нанесення різноманітних покрить за допомогою розпилення, спалювання рідкого палива в камерах згоряння двигунів, рух вологої пари в трубопроводах, розширення продуктів згоряння металізованих палив у соплах ракетних, реактивних і гідрореактивних двигунів тощо. Істотна особливість потоків двофазових сумішей, що складаються з полідисперсних крапель та газу, який транспортує їх, полягає у масових зіткненнях між краплями, що у загальному випадку призводять до їх коагуляції та подрібнення, а, отже, і до зміни фракційного складу дисперсного середовища. Отже, для розробки методів їх інтенсифікації необхідно володіти прийомами досить точного прогнозування еволюції фракційного складу ансамблю крапель. Тут слід відзначити відсутність залежностей, які кількісно описують результат взаємодії крапель із твердою поверхнею, покритою шаром рідини, у широкому діапазоні гідродинамічних умов взаємодії; недостатність експериментальних даних щодо зіткнення крапель в умовах дії аеродинамічних сил та простих рівнянь, які описують масоперенос в таких умовах; відсутність моделей двофазової полідисперсної течії, які б строго і послідовно враховували вплив турбулентності на коагуляційні процеси. побудувати модель турбулентної газокраплинної течії з урахуванням впливу аеродинамічних сил на коагуляційні процеси, на основі цієї моделі провести числові дослідження турбулентної полідисперсної течії та порівняння з відомими експериментальними даними, зясувати вплив турбулентних ефектів на інтенсивність переносу в турбулентному потоці.Розглянуто фізичну картину взаємодії крапель з плівкою рідини на твердій поверхні, методики та результати експериментів вітчизняних і закордонних дослідників (Engel, Marengo, Levin & Hobbs, Allen, Глушков, Колпаков, Дубровський і Підвисоцький та ін.). Описані дискретний і неперервний підходи до дослідження еволюції стану полідисперсного ансамблю взаємодіючих частинок, гідродинамічні і статистичні моделі, а також про розподілення надлишку (нестачі) імпульсу і енергії нових крапель, що утворюються в результаті процесів коагуляції та подрібнення, у порівнянні з іншими краплями тієї ж фракції. В процесі зіткнень крапель з рідкою плівкою частина маси крапель коагулювала (обєднувалася) з поверхнею, а частина відбивалася від неї у вигляді осколків 4. Він характеризувався безрозмірним параметром коагуляції та подрібнення Ф, який являє собою відношення зміни маси плівки рідини Dm за час досліду до загальної маси крапель, які зіткнулися з нею , де Nr та mr відповідно кількість крапель, які зіткнулися з плівкою рідини, та маса однієї краплі. Кількість снарядів, які зіткнулися з мішенями, визначалася за відомою загальною кількістю крапель Nr, що вилетіли з ГКС (за показаннями лічильника крапель), масі кожної краплі mr (визначеній з тарування) та масі снарядів, що пролетіли повз мішені (різниця маси вловлювача снарядів до та після проведення досліду).В роботі наводиться теоретичне узагальнення і вирішення науково-технічної проблеми, яка полягає у розкритті механізму та розробці інженерних методів розрахунку процесів взаємодії крапель з газовим потоком, стінкою і між собою стосовно до полідисперсних двофазових потоків у технічних пристроях. На основі виконаних експериментальних та теоретичних досліджень представляється можливим зробити такі висновки: Експериментально досліджено процес взаємодії крапель, що швидко рухаються, зі змоченою твердою поверхнею в широкому діапазоні визначальних параметрів (30 ? Re ? 1060; 0,6 ? Lp ? 1200; 1,9 ? D/dr ? 5,5). Найважливіші фактори, що визначають інтенсивність масопереносу такі: відносна швидкість снарядів Ur, кут зустрічі з поверхнею рідини j, діаметр краплі-снаряда dr, товщина шару рідини в модельній ванночці D та фізичні властивості робочої рідини (коефіцієнт динамічної вязкості h, густина r° та коефіцієнт поверхневого натягу s).

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ