Научные основы современных технологий распыливания воды в системах вентиляции и кондиционирования воздуха

• Автор: Сафиуллин, Ринат Габдуллович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 258 с. : 35 ил.

ВВЕДЕНИЕ . . . . 1

Глава 1. СПОСОБЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ДЛЯ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ВОЗДУХА. . .
1.1. Основные факторы, определяющие интенсивность процессов тепломасообмена в распылительных аппаратах обработки воздуха
1.2. Обзор способов монодисперсного каплеобразования и устройств для тонкого распыления воды. Пути

. снижения энергозатрат на распыливание

1.3. Диспергирующая способность пористых вращающихся распылителей ПВР

1.3. Аэродинамика входных участков распылительных

аппаратов

1.5 Задачи исследования . .

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ КАПЛЕОБРАЗОВАНИЯ

В ТЕПЛОВЛАГОООБМЕННЫХ АППАРАТАХ. МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ МОНОДИСПЕРСНЫХ КАП ЕЛЬ В ПОЛЕ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ. . .
2.1. Формулировка задачи .
2.2. Схема экспериментальной установки по. формированию капель.
2.3. Результаты численного моделирования каплеобразования
и сравнение с экспериментом
2.4. Определение критических параметров, определяющих переход от капельного истечения к струеобразованию.
Глава 3. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ КАПЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ПОЛЕ ЦЕНТРОБЕЖНОЙ СИЛЫ. МОДЕЛЬ МОНОДИСПЕРСНОГО КАПЛЕОБРАЗОВАНИЯ
НА ЗЕРНАХ ВНЕШНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ПВР . . . .1. .
3.1. Идеализация модели каплеобразования
3.2. Определение средней скорости истечения жидкости
из поры.
3.3. Постановка краевой задачи
3.4. Уравнения задачи и граничные условия для безразмерных переменных
3.5. Определение последовательных изменений границ
капли во времени
3.6. Расчет начального приближения для формы капли
3.7. Алгоритм численной реализации математической
модели каплеобразования на зерне ПВР
3.8. Результаты расчета отрывных объемов капель
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДИСПЕРСНЫХ ХАРАК ТЕРИСТИК ПВР, РАЗРАБОТАННЫХ ДЛЯ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ СИСТЕМ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
4.1. Оборудование для экспериментального исследования дисперсных характеристик ПВР из абразивного материала .
4.2. Описание экспериментального стенда для исследования дисперсных характеристик ПВР тонкого распыления .
4.3. Описание опытных конструкций образцов ПВР тонкого распыления.
4.4. Методика определения расхода воды и размеров капель
4.5. Характеристика дисперсности распыла опытных
образцов ПВР
Глава 5. СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЗАТРАТ НА ВОЗДУШНОМ ТРАКТЕ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ. РАСЧЕТ ФОРМЫ ОТРЫВНЫХ ЗОН ВО ВХОДНЫХ УЧАСТКАХ.
5.1. Постановка задачи.
5.2. Определение параметров отображения для короткого раструба
5.3. Параметры отображения для случая длинного раструба .
5.4. Методика и результаты расчета очертаний границ
течений
Глава 6. РАЗРАБОТКА И ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ РАСПЫЛИТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ НА ОСНОВЕ ПВР
6.1. Затраты энергии на распыливание жидкостей с помощью ПВР
6.2. Методика расчета ПВР для промышленных аппаратов
6.3. Перспективные конструкции аппаратов для обработки воздуха на основе ПВР
6.4. Разработка способа бесспутникового каплеобразования и устройств для его осуществления. Распылители для загрязненных жидкостей .
6.5. Способ определения поверхностного натяжения жидкостей.
6.6. Оценка санитарногигиенической и экономической эффективности использования результатов исследований
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Однако увеличение скорости испарения в движущемся потоке газа характерно лишь для относительно крупных капель. Для малых, капель диаметром менее мкм в работе подтвержден известный факт затухания внутренних конвективных токов и ламинарный характер их обтекания газовым потоком, приводящий к снижению интенсивности массообмена. Эго также необходимо учитывать при выборе оптимального размера капель в распыле массообменного аппарата. Обзор способов монодисперсного каплеобразования и устройств для тонкого распыления воды. Проведенный выше обзор показывает, что для эффективного проведения массообмена в увлажнительных аппаратах вода должна быть распылена на капли диаметром мкм. Этот процесс обычно называют тонким распылением жидкости. Кроме того, желательно иметь близкий к монодисперсному распыл, чтобы условия контакта капель с воздухом были одинаковы. При выполнении этих требований можно будет отказаться от использования сепараторов для улавливания неиспарившихся капель и снизить энергозатраты на воздушном тракте аппаратов. Ы при Яе
где
числа Рейнольдса и Прандтля для воздушного потока. Эффективность охлаждения и осушения воздуха в аппаратах распылительного типа также существенно зависит от диапазона регулирования тонкости и дисперсности распыла для минимизации отклонения процессов в сторону увлажнения. Ниже рассматриваются технические возможности получения монодисперсных крупных 0 мкм и мелких капель мкм для систем централизованной и местной обработки воздуха. Наибольшее распространение как в технике в целом, так и в кондиционировании воздуха в частности, получили гидравлические форсунки. При гидравлическом распылении основным энергетическим фактором, приводящим к распаду жидкости на капли, является давление нагнетания. Этот способ признан наиболее экономичным по потреблению энергии от до Вткг воды, его к. Однако, создаваемый гидравлическими форсунками распыл крайне иолидисперсный и неоднородный по сечению факела, с большим содержанием крупных фракций рис. Рис. Распределение капель в распыле в целом соответствует нормальному закону распределения случайной величины. Это связано с тем, что механизм каплеобразования основан на нерегулярном распаде пленки и турбулентной струи, формирующейся на выходе из сопла форсунки рис. Генерируемый форсункой факел капель имеет форму полого или заполненного конуса. При совместной работе нескольких распылителей неизбежно происходит пересечение факелов рис. В результате еще больше увеличивается полидисперсность распыла, в контактной камере аппаратов образуются зоны с неодинаковыми показателями плотности орошения. Рис. Рис. Средний диаметр образующихся капель медиана распределения и диапазон их разброса в распыле увеличивается с уменьшением давления жидкости. Все это дополнительно усложняет регулирование процессов обработки воздуха, снижает их эффективность и приводит к отказу от использования гидравлических форсунок в современных распылительных аппаратах. Требуемой степенью тонкости с близким к монодисперсному составом капель характеризуется распыл у пневматических форсунок, широко применяемых в химической технологии. Распылители этого типа с диаметром сопла с1с 0. При пневматическом распылении энергия для диспергирования подводится к жидкости в результате динамического взаимодействия ее с высокоскоростным потоком сжатого воздуха скорость воздуха на выходе из форсунки достигает 0 мс. В результате жидкость уже в корпусе форсунки расслаивается на отдельные тончайшие пленки и турбулентные нити, которые затем распадаются на пол и дисперсную систему капель диаметром от I до мкм непосредственно за кромкой сопла рис. Распределение капель в распыле, также как и у гидравлических форсунок, носит вероятностный характер, однако, диапазон размеров существенно узок рис. При этом качество распыления не зависит от расхода жидкости, а определяется давлением воздуха и размером сопла . Производители позиционируют пневматические форсунки т. Однако широкое применение пневматических форсунок в вентиляционной технике всегда будет сдерживаться наличием существенных эксплуатационных недостатков.