Гидродинамика процессов с неоднородными структурами закрученных гетерогенных потоков в вихревых аппаратах

• Автор: Белоусов, Александр Сергеевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 372 с. : ил.

1 время, с
V, К2, Кг, У вектор скорости газа и его осевая, радиальная и тангенциальная составляющие, мс

V безразмерная скорость газа, отнесенная к среднерасходной скорости Г

IV, У , IVг, Шр вектор скорости частицы и его осевая, радиальная и

тангенциальная составляющие, мс

, г, р цилиндрические координаты

АР перепад давления, Па

степень очистки потока газовзвеси,

К 2 2 соотношение расхода второго потока и общего расхода газа через аппарат

К критическое соотношение расходов потоков

л динамическая вязкость, Па с

безразмерный коэффициент сопротивления
р плотность газа, кгм
РМ плотность дисперсного материала, кгм а параметр функции распределения дисперсного состава пыли стк параметр функции фракционной эффективности улавливания по Кму каналу аппарата г время релаксации частицы, с со угловая скорость, радс.
Основные безразмерные группы
Ке критерий Рейнольдса, I характерный размер
Пг критерий Фруда
число Шмидта, коэффициент диффузии рП
критерий Стокса.
Знаки над символами
знак вектора
отнесено к характерному размеру О, или к средней но расходу скорости
Индексы
Э эффективное значение величины
7 относится к частице материала, диаметром Л
К номер канала аппарата р рабочие значения режимных параметров
7 выхлопная труба
I турбулентный со значение на твердой стенке.
ВВЕДЕНИЕ


Как видно из сравнения с экспериментами М7 модель описывает результаты недостаточно хорошо, а расчеты по Ш модели качественно совпадают, однако ошибка может быть до . Необходимо отметить, что в аппарате в данном случае был реализован режим с достаточно простой схемой течения, близкой к цилиндрической структуре потоков рис. Математические модели течения газовой фазы, основанные на решении краевых задач гидромеханики, пока еще достаточно сложны для инженерной практики. Поэтому в настоящее время построение математического описания полей скоростей в закрученных потоках в большинстве прикладных работ основывается на модельных представлениях о течении газа 6, , , , , 7, 7, 8, 0, 8, 9,1,,5. Обзоры работ по прикладным моделям для циклонных аппаратов приведены в , , 9, 1, 8. Прикладные модели гидродинамики для аппаратов ВЗП предложены в работах , , 0, 2, 8, 6, 7. В работах 6, 7 поле скоростей в аппарате рассчитывается суммированием нолей скоростей трех модельных течений вращательного течения жидкости над неподвижным основанием, течения вблизи вращающегося диска и среднерасходного осевого течения без какоголибо воздействия на поток. Авторы предполагают, что режим течения ламинарный, и, следовательно, закрутка сообщается жидкости от вращающегося диска за счет сил вязкого трения. Полученные решения справедливы для бесконечно протяженного твердого основания и для диска бесконечногорадиуса, высота области течения также не ограничена. Отмеченные допущения приводят к тому, что не учитывается воздействие на поток лопаток завихрителя и газовых струй, выполняются не вес интегральные расходные условия, В частности, в модели совсем не учитывается тот факт, что радиальный сток газа формируется в основном за счет расхода второго потока с учетом ограниченности течения боковой стенкой аппарата. В основу математического описания полей скоростей газа в работах , 2 положена структура потоков, приведенная на рис. В этой. Выражения для среднерасходных скоростей Ко выводятся из уравнений баланса массы газа в элементарном слое Л2. Для расчета вращения потока в модели приняты конструктивные значения крутки завихрителей. Построение методики расчета обеспечивает выполнение интегральных расходных соотношений, радиальный сток газа определяется расходом второго потока. В основу описания полей скоростей газа вихревого пылеуловителя тина ВЗП в работе положена модель пористой вращающейся трубы, рассмотренная в работах . Эта модель также соответствует структуре потоков, приведенной на рис. Автор принимает отсутствие 1радиентов вдоль оси течения для тангенциальной скорости газа. Автомодельное решение уравнений Навье Стокса хорошо совпадает с экспериментальными данными 0. Необходимо отметить, что в обзорной части работ , 8 описано более вариантов математического описания гидродинамики циклонов в виде автомодельных уравнений для потоков цилиндрического типа, которые тоже хорошо совпадали с экспериментальными данными. Вместе с тем
функции Ясо и пЯео определяются из обобщенного уравнения Блазиуса
модели, основанные на цилиндрической структуре потоков рис. Теоретические исследования характера движения дисперсных частиц во встречных закрученных потоках проводились в работах 2, 9, 3. Качественный характер движения частиц по результатам расчетов 2, 9 соответствуег постепенной сепарации частиц на стенку аппарата под действием центробежной силы. Расчетные данные 2 по эффективности улавливания в первом приближении хорошо согласуются с экспериментальными. В работах 9, 3 в расчетах использовались экспериментально замеренные поля скоростей для аппаратов с сопловым верхним вводом. В этих работах, а также в значения фракционной эффективности имели значительные расхождения с экспериментальными в области малых диаметров частиц от 1 мкм до мкм. Для расчетов траекторий применяют преобразование уравнений движения , 2, 9, специальные численные методы или метод последовательных асимптотических разложений 9. Наиболее близкими к аппаратам ВЗП с точки зрения целей и задач расчета эффективности разделения газовзвеси являются аппараты циклонного типа.