Экспериментальное исследование истечения газожидкостной струи через слой жидкости

• Автор: Иванников, Антон Викторович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
1. Обзор и анализ литературы, посвящённый экспериментальным
и теоретическим исследованиям струй
2. Экспериментальная установка для изучения формы и двухфазных свойств газожидкостного бугра на поверхности жидкости
и методика проведения экспериментов
2.1. Применение теории размерности к истечению газовых струй через слой ньютоновской или неньютоновской жидкости с образованным на свободной поверхности газожидкостным бугром
2.2. Описание экспериментальной установки
2.3. Методика проведения экспериментов
3. Экспериментальные исследования размеров газожидкостного бугра в зависимости от параметров истечения газожидкостной
струи проходящей через слой ньютоновской жидкости
3.1. Результаты опытов по изучению геометрических параметров газожидкостного бугра при истечении вертикальной струи через слой жидкости
из круглых отверстий и щелей
3.2. Результаты опытов по изучению геометрических параметров газожидкостного бугра при истечении горизонтальной струи в слой жидкости
из круглых отверстий
3.3. Сравнение результатов экспериментального исследования газожидкостного бугра с опытными данными других авторов

4. Экспериментальное исследование размеров газожидкостного бугра, образующегося при истечении вертикальной струи газа через слой неньютоновской жидкости
4.1. Результаты опытов по изучению геометрических параметров газожидкостного бугра при истечении вертикальной струи через слой
неньютоновской жидкости из круглых отверстий и щелей
4.2. Сравнение полученных экспериментальных данных
при истечении газа через слой ньютоновской жидкости с данными
истечения газа через слой неньютоновской жидкости
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Ь - ширина щели, м; й - диаметр отверстия, м;
£>б - диаметр (ширина) основания газожидкостного бугра, м;
4т - диаметр (ширина) газожидкостной струи у свободной поверхности, м;
% - ускорение свободного падения, м/с2;
Не - высота газожидкостного бугра, отсчитываемая от свободной поверхности жидкости, м;
Яс - толщина слоя жидкости над соплом, м; к - параметр консистенции, Па-с;
I - длина щели, м;
Ест - длина газожидкостной струи, отсчитываемая вдоль средней линии струи, м;
Ьт - длина внедрения горизонтальной газожидкостной струи в жидкость, отсчитываемая от среза сопла до границы струи вдоль оси сопла, м;
Ь0 - расстояние от среза сопла до центра пузырькового шлейфа, м; п - параметр консистенции;
<2о - объёмный расход газа, приведённый к стандартным условиям, м3/с;
<2т - массовый расход газа, кг/с;
/?б - радиус (полуширина) основания газожидкостного бугра, м;
гСТ - радиус (полуширина) газожидкостной струи у свободной поверхности,
5 - площадь сечения отверстия сопла, м2;
5СТ - площадь горизонтального сечения пузырькового шлейфа у свободной поверхности, м2; у - радиальная координата, м; і- вертикальная координата, м.

Наиболее простым и широко распространённым методом определения геометрических параметров бугра является метод фото- и киносъёмки [34, 43, 86, 91, 92, 120]. Однако практическая реализация такого метода требует трудоёмкой обработки получаемых данных для достижения надёжных результатов.
В настоящей работе при измерениях геометрических параметров газожидкостного бугра на поверхности жидкости использовался теневой метод визуализации с автоматическим измерением мгновенного значения геометрического размера в выбранном направлении (по вертикали или по горизонтали) в течение определённого времени осреднения. Для осуществления этого метода на передней стенке бака 1 устанавливался экран с координатной сеткой, а сзади бака располагался источник света 11. В качестве источника света использовалась галогеновая лампа, оснащённая отражателем и системой линз для фокусировки светового потока.
Геометрические параметры бугра измерялись по теневому отражению с помощью специально сконструированного датчика геометрического размера - электронной линейки 8. Принцип работы линейки основан на непрерывной записи изменения напряжения на выходе электронной схемы измерения в зависимости от количества затенённых фотодиодов газожидкостным бугром. На фотодиоде при попадании на него света появляется разность потенциалов. Возникающая величина потенциала подаётся на вход инвертора на базе микросхемы К175, обладающей достаточной чувствительностью для срабатывания без предварительного усиления сигнала, что существенно упрощало электронную схему регистрации сигнала, поступающего от фотодиода. На рис. 2.6 представлена электронная схема одной измерительной ячейки с фотодиодом.