Формирование и движение капель в аппаратах с пористыми вращающимися распылителями

• Автор: Сафиуллин, Ринат Габдуллович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 345 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

1.1. Интенсификация процессов при диспергировании жидкости в поле центробежной силы. Обзор современных конструкций распылительного оборудования

1.2. Проблемы, связанные с качеством распыливания в

полых распылительных аппаратах

1.3. Обзор способов монодисперсного каплеобразования

и устройств для тонкого распыления жидкостей

1.4. Конструктивные и эксплуатационные характеристики пористых вращающихся распылителей (ПВР)

1.5. Дисперсные характеристики распыла ПВР из абразивных материалов

1.6. Динамика диспергированной жидкости в аппарате

с ПВР
1.7. Задачи исследования
Глава 2. МОДЕЛЬ КАПЛЕОБРАЗОВАНИЯ НА ЗЕРНЕ ПВР
2.1. Формализация модели каплеобразования
2.2. Определение средней скорости истечения жидкости
из пор ПВР
2.3. Постановка краевой задачи для моделирования
динамики капли на зерне ПВР
2.4. Уравнения задачи и граничные условия для безразмерных переменных
2.5. Разработка методики определения последовательных изменений границ капли во времени

2.6. Разработка алгоритма численной реализации математической модели каплеобразования на зерне ПВР
2.7. Результаты расчета отрывных объемов капель
2.8. Проверка адекватности модели каплеобразования
на зерне ПВР
2.9. Основные результаты и выводы по главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПЕРСНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК РАСПЫЛА ПВР
3.1. Экспериментальное исследование дисперсных характеристик распылов ПВР из крупнозернистого абразивного материала, полученного методом спекания
3.2. Описание экспериментального стенда для исследования дисперсных характеристик распыла ПВР для тонкого распыления
3.3. Конструкция опытных образцов ПВР для тонкого распыления
3.4. Методика определения расхода жидкости через распылитель
3.5. Методика определения размеров капель в распыле ПВР
3.6. Результаты определения дисперсности распыла
опытных образцов ПВР тонкого распыливания
3.7. Основные результаты и выводы по главе
Глава 4. РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ ВЫДЕЛЕНИЯ КАПЕЛЬ-САТЕЛЛИТОВ ИЗ ФАКЕЛА РАСПЫЛА ПВР
4.1. Формулировка задачи
4.2. Результаты численного моделирования и сравнение
с экспериментом
4.3. Определение критических параметров, определяющих переход от капельного истечения к струеобразованию

4.4. Разработка способа распиливания без образования капель-спутников и устройств для его осуществления
4.5. Экспериментальное определение диспергирующей способности образцов ПВР с поверхностным слоем
из радиальных нитей
4.6. Метод инерционного отделения капель-спутников
из распыла ПВР
4.7. Основные результаты и выводы по главе
Глава 5. АЭРОДИНАМИКА АППАРАТОВ С ПОРИСТЫМИ ВРАЩАЮЩИМИСЯ РАСПЫЛИТЕЛЯМИ
5.1. Анализ сил, действующих на капли в контактной
зоне распылительных аппаратов
5.2. Уравнения движения капель в аппарате с ПВР
5.3. Учет влияния испарения на движение капель в аппарате
5.4. Результаты численного моделирования движения
капель в объеме аппарата с ПВР
5.5. Постановка задачи для расчета формы отрывных зон во входных участках отсосов-раструбов, используемых в инерционном методе отвода капель-спутников из
аппаратов с ПВР
5.6. Алгоритм решения задачи о течении в отсосе-раструбе
5.7. Результаты расчета очертаний границ течений в отсосе-раструбе
5.8. Проверка адекватности математической модели течения
в отсосе
5.9. Основные результаты и выводы по главе
Глава 6. РАЗРАБОТКА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
КОНСТРУКЦИЙ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА
ОСНОВЕ ПВР

Длину волны максимальной неустойчивости Ктс1Х, приводящей к наиболее быстрому распаду струи на капли, определил Релей в работе [83]. Для струи невязкой жидкости диаметром Д. он получил
Хтах=4.5Ыс. (1.8)
Размер образующихся капель в этом случае может быть определен из
материального баланса, при котором объем капли равен объему уча-

П<3с , ~ , л
стка струи —-р/ длиной / = Хтах
4, =1-84, (1-9)
где с!к - диаметр капли; с1с - диаметр струи, из которой образуются капли.
Однако такой метод каплеобразования малопроизводителен и образует только крупные капли. Из формулы (1.9) видно, что уменьшить диаметр капель можно только за счет уменьшения диаметра струи, и, соответственно, диаметра отверстия истечения. Очевидно, что для увеличения производительности устройств с отверстиями малого диаметра значительно возрастает давление, необходимое для продавливания жидкости и создания скоростных струй. Поэтому на практике могут использоваться отверстия диаметром не менее 0.2 мм, а размер капель будет превышать 370 мкм (с!к =1.89(7С). Кроме того, если деформации на поверхности струи обусловлены случайными возмущениями, интенсивность которых носит нерегулярный характер (например, как результат взаимодействия с газовым потоком), то струя жидкости распадается на капли разного размера [105].
Стремление получить регулярный распад струй на одноразмерные капли привело к созданию устройств на принципе резонансного разрушения струй жидкости под действием вынужденных колебаний определенной частоты. Когда начальные возмущения вызваны специальным источником регулярных колебаний (крутильные устройства, мембранные излучатели, шариковые и акустические пневмовибраторы), то ламинарная