Диагностика распределения давления внутри зернистого слоя

• Автор: Борозденко, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 102 с. : ил.

1 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ

В ЗЕРНИСТЫХ СРЕДАХ

1.1 Контактные и бесконтактные методы экспериментальных исследований потока внутри зернистого слоя

1.2 Исследование гидродинамических характеристик потока в зернистых средах

1.3 Обзор устройств для измерения давления и скорости в потоке жидкости

1.4 Постановка задачи

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ДАВЛЕНИЯ ВНУТРИ ЗЕРНИСТОГО СЛОЯ

2.1 Датчик статического давления

2.2 Экспериментальная установка и способ измерения пристенночного распределения статического давления в упаковке из зернистых слоев

2.3 Беспульсационный гидродинамический контур

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПОЛЯМ ДАВЛЕНИЯ ВНУТРИ ЗЕРНИСТОГО СЛОЯ

3.1 Распределение статического давления по длине зернистого слоя
3.1.1 Погрешности измерений
3.2 Распределение статического давления по сечению зернистого слоя
3.2.1 Погрешности измерений
3.3 Исследование влияния низкочастотных пульсаций на поле давления внутри зернистого слоя

3.3.1 Исследование распределения давления по длине упакованного слоя при различных частотных пульсаций возникающих от центробежного насоса
3.3.2 Экспериментальные результаты по распределению давления, полученные на беспульсационном гидродинамическом контуре
3.3.3 Погрешности измерений
3.3.4 Исследование спектральных характеристик потока внутри зернистого слоя
4 ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕЧЕНИЯ В ЗЕРНИСТЫХ СРЕДАХ И ОЦЕНКА СООТВЕТВУЮЩЕГО КОЭФФИЦИЕНТА КОВЕКТИВНОГО ПЕРЕНОСА
4.1 Расчет модели переноса через два вихря
4.2 Сравнение теоретических и экспериментальных исследований и оценка коэффициента конвективной дисперсии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность работы.
Создание некоторых новых технологий и энергетических систем связано с использованием зернистых слоев. Зернистые слои имеют важное применение, главным образом, в каталитических и ядерных реакторах, а также в теплообменниках и в различных фильтрующих аппаратах. Величина перепада давления и соответствующее гидравлическое сопротивление закладываются в расчет проектируемых реакторов. Кроме этого, знание локального распределения давления внутри упаковки при всех режимах течения позволяет прогнозировать соответствующие процессы переноса тепла и массы между элементами и стенкой аппарата. Обычно в экспериментах молчаливо предполагается, что зернистый слой оказывает выравнивающее действие на поток, но в действительности осуществление равномерного потокораспреде-ления скоростей и соответствующего давления в упакованном слое является сложной проблемой. Неравномерности потока, генерируемые неподвижным зернистым слоем, связаны с разнообразными факторами: неравномерностью укладки зерен, пристенными эффектами, напряженным состоянием слоя, наличием постоянных контактов между частицами, приводящими к образованию непроточных зон и к спеканию зерен в случае высокотемпературных и других активных процессов. В результате влияния этих факторов снижается интенсивность процессов переноса и возникает их существенная неравномерность, которая может привести к локальному перегреву аппарата и выходу его из строя, кроме того, появляются трудности с перезагрузкой и обновлением зернистого слоя. Поэтому детальное знание поведения потока в упакованных слоях имеет большую практическую ценность и существенно для создания новых энергетических систем и технологий.

всей падающей, составляет 10%. Аналогичные потери звуковой энергии происходят и при внезапном расширении канала. Следовательно, в хаотичной засыпке, как средней между кубической и октаэдрической упаковками, на нескольких рядах полностью гасятся звуковые колебания за счет существенного изменения сечений звукопроводящих каналов. Поэтому влияние акустических пульсаций на пристеночное течение, распространяющееся дальше чем на 30 рядов шариков, по всей видимости, связана с перестройкой потока на входе в упаковку, которая из-за гидродинамической связи через вихревую структуру распространялась вглубь засыпки. Очевидно, что подобное влияние должно расти с увеличением размеров элемента засыпки и уменьшением числа Ле. При больших числах Ле пульсации давления, возникающие от столкновения потока с элементами упаковки, становятся сравнимыми и больше по амплитуде с акустическим пульсациями, идущими от лопастей насоса.
3.3.2 Экспериментальные результаты по распределению давления, полученные на беспульсационном гидродинамическом контуре
Для того, чтобы определить как влияют низкочастотные пульсации давления от лопаток центробежного насоса на распределение статического давления по длине и сечению зернистого слоя, был изготовлен беспульсаци-онный гидродинамический контур (рис. 2.10). На этом контуре проведены эксперименты по исследованию распределения давления по длине рис. 3.5 и сечению упакованного слоя рис. 3.6 при переходе к турбулентности (при числах Де = 40 ч- 220). Результаты экспериментов показали, что распределение давления по длине упакованного слоя (рис. 3.5) спадает по линейному закону.