Методика расчета и моделирование процесса диссипации энергии в механических пеносмесителях пожарных автомобилей

• Автор: Савенкова, Анастасия Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.26.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИЗ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОГО ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКИХ СРЕД

1Л. Перемешивание жидких сред как основа приготовления огнетушащих растворов

1.2. Направления развития техники механического перемешивания жидких сред

1.3. Перенос вещества и теплоты при перемешивании жидких сред

1.4. Постановка задачи исследования

Глава 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Технические характеристики использованных жидкостей и химических реактивов

2.2. Описание экспериментальной установки

2.3. Использованные методики описания гидродинамики вихревых аппаратов

2.4. Математическое и статистическое моделирование
Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОПИСАНИЯ
ПЕРЕМЕШИВАНИЯ В ВИХРЕВЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ СМЕСИТЕЛЯХ
3.1. Особенности диссипации энергии в пространственно-неоднородном турбулентном потоке
3.2. Скорость диссипации энергии в вихревом аппарате
3.3. Перенос массы при перемешивании суспензий
3.4. Перенос пассивной примеси в аппарате с учетом неоднородности турбулентного потока
3.5. Оценка качества перемешивания
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДНЫХ ПЕНООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРОВ

4.1. Исследование скорости диссипации энергии в вихревых механических смесителях
4.2. Перешивание при приготовлении пожаротушащих смесей.
4.3. Растворение пенообразователя в вихревых механических смесителях
Глава 5. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА
ПЕНООБРАЗУЮЩУЮ И ОГНЕТУШАЩУЮ СПОСОБНОСТЬ ВОДЫ И
ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ПЕНООБРАЗОВАТЕЛЕЙ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Анализ обстановки с пожарами и последствий от них на территории Российской Федерации показывает, что не смотря на снижение количества пожаров и размера ущерба, причиненного народному хозяйству, уровень их пока остается достаточно высоким — 423 пожара происходило в Российской Федерации ежедневно в первом полугодии 2013 года. Большое значение для успешного проведения действий по тушению пожаров имеет качество и эффективность не только применяемого для тушения оборудования, но и огнетушащих веществ.
Пена - дисперсная система, состоящая из ячеек - пузырьков воздуха (газа), разделенных пленками жидкости, содержащей стабилизатор пены.
Пена как средство тушения имеет ряд достоинств: возможность тушения пожаров больших площадей; существенное сокращение расхода воды; возможность объемного тушения; возможность подслойного тушения нефтепродуктов в резервуарах; повышенная (по сравнению с водой) смачивающая способность. Пена способна растекаться по поверхности горящего материала, поэтому при тушении пеной не требуется одновременное перекрытие всего зеркала горения.
Пена получается в результате химической реакции щелочной и химической составляющих (выделяющийся углекислый газ вспенивает водный щелочной раствор); или путем механического перемешивания пенообразующего раствора с воздухом.
С этой целью требуется заранее приготовить пенообразующий раствор. Для этого применяются так называемые аппараты с мешалками (перемешивающими устройствами), которые находят самое широкое применение для приготовления смесей на основе жидких сред. Достигается высокая эффективность изучаемого процесса за счет интенсификации гидродинамических факторов, оказывающих влияние на перенос массы. Связано это в первую очередь с простой и

Экспериментальные исследования, проведенные в рамках настоящей работы, посвящены проверке допущений, принятых нами при разработке теоретической модели, а также формированию зависимостей, имеющих практическое значение для расчета и конструирования подобных аппаратов. При проведении исследований принимались во внимание, с одной стороны, малая изученность и, с другой стороны, сложность процессов, протекающих при перемешивании жидких сред в вихревых механических смесителях.
Задачи экспериментальной части состояли в следующем:
— изучение скорости диссипации энергии в вихревых механических смесителях с различными типами роторов при обеспечении различных гидродинамических режимов;
— исследование особенностей возникновения и развития турбулентности в аппаратах с различной конструкцией роторов, и оценка его влияния на поле диссипации энергии;
— изучение особенностей турбулентного перемешивания с целью расчета коэффициента продольного перемешивания в вихревых механических смесителях;
— исследование при больших скоростях диссипации энергии массоотдачи в системе жидкость-твердое тело;
— проверка предложенного подхода к определению качества перемешивания.
Для исследования особенностей механического перемешивания в вихревых механических смесителях была создана экспериментальная установка, схема которой приведена на рисунке 7.