Экспериментальные исследования гидравлических характеристик проточных частей гидродинамической мельницы

• Автор: Дубровин, Александр Викторович
• Шифр специальности: 05.23.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

1.1 Применение кавитации для интенсификации

технологических процессов

1.2 Устройство и классификация кавитационных

гидрогенераторов

1.3 Задачи исследований

Гпава 2. Конструкция гидродинамической мельницы

2.1 Особенности и технические характеристики ГМ1

2.2 Конструкция гидродинамической мельницы

2.3 Динамика открытия каналов ГМ1

1 Гпава 3. Теоретические основы расчета

Гидродинамической мельницы

3.1 Теоретические основы измельчения
3.2 Физическая модель гидродинамической мельницы
3.3 Расчет давлений торможения в роторе при различных
соотношениях пространственной плотности твердой и жидкой фаз суспензии
Гпава 4. Экспериментальные исследования гидродинамической мельницы
4.1 Конструкция экспериментального стенда
4.2 Методика проведения испытаний
4.3 Планирование эксперимента
4.4 Определение параметров регулирующих задвижек
Гпава 5. Анализ гидравлических характеристик мельницы и апробация ее работы на угольной
суспензии
5.1 Исследование характеристик гидродинамической
мельницы
5.2 Выбор оптимальных параметров гидродинамической
мельницы
5.3 Диапазоны изменения характеристик
гидродинамической мелышцы
5.4 Апробация работы гидродинамической мельницы
на угольной суспензии
Заключение
Использованная литература
г Приложения
Условные обозначения
а радиальная скорость распространения ударной волны в зазоре между кавитаторами
а размер частиц твердой фазы фракции
А предельная ошибка выборки
пространственная плотность твердой фазы в суспензии
Ар увеличение давления
Гст сила Стокса
высота подводящего патрубка цилиндрического ротора
7 коэффициент вязкости
Янапор
сила тока
т масса частиц твердой фазы фракции р средняя ошибка выборочной доли т5 коэффициент модуляции потока у скорость твердого компонента суспензии
пост объем повторной выборки
Я хая хода мощность холостого хода
Уо скорость жидкости до перекрывания зазора между кавитаторами у1 скорость жидкости после перекрывания зазора между кавитаторами уг азимутальная скорость движения жидкости в роторе
Лиз мощность измельчения
напор мощность напора
0 потребляемая мощность
Мпотр потребляемая мощность р давление в роторе
р0 давление жидкости в наружной части ротора
р1 давление в подводящем патрубке цилиндрического ротора
ра атмосферное давление
рт давление торможения жидкости в канале между кавитаторами массовый расход мельницы
расход
0,тах расход при полностью открытом отверстии статора
Отт расход при полностью перекрытом отверстии статора
Я внешний радиус ротора р плотность жидкости
г радиус подводящего патрубка цилиндрического ротора а дисперсия
площадь сечения канала между кавитаторами коэффициент доверия при заданной доверительной вероятности и напряжение
и скорость жидкости на внешнем срезе канала между кавитаторами а0 скорость жидкости в наружной части ротора иг радиальная скорость движения жидкости в роторе со угловая скорость ротора
IV удельный расход энергии
Хтах максимальное значение признака в генеральной совокупности хтт минимальное значение признака в генеральной совокупности КЛДизм коэффициент полезного действия измельчения
КПДнапор коэффициент полезного действия напора.
Введение
Актуальность


Степень обоснованности и достоверности научных положений и рекомендаций подтверждается применением методов, общепринятых в теории исследования гидравлических машин, статистической обработке результатов экспериментальных исследований с применением регрессионного анализа, большим объемом лабораторных экспериментов и стендовых испытаний с использованием современных методик и измерительной аппаратуры. Апробация работы. Диссертация и ее отдельные положения докладывались и обсуждались на заседаниях отделения Проблемы внедрения современных технологий Российской академии естественных наук г. Москва, научнотехнической конференции МГУП г, конгрессе обогатителей г. Новгород. Основные результаты научной работы опубликованы в трех научных статьях. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения и 5ти глав, объем ее текстовой части составляет 6 страниц машинописи. Работа ил люстрирована рисунками и 1 содержит таблиц. Список литературы насчитывает 4 наименования, текст дополняют приложения. Гпава 1. С середины прошлого века акустические методы интенсификации технологических процессов применяются в различных отраслях промышленности химической, пищевой, обогащении полезных ископаемых и др. Существенным препятствием в развитии и расширении сфер применения акустических технологий явилась недостаточность и разобщнность сведений о физических эффектах, вызываемых акустическими колебаниями в двухфазных средах, методах и средствах генерирования колебаний. При конструктивной простоте технических средств генерирования акустических колебаний природа физических эффектов и закономерности протекания различных технологических процессов при акустическом воздействии имеют сложный характер. Интенсифицирующее воздействие акустических колебаний на различные технологические процессы в двухфазных средах основано, прежде всего, на эффекте кавитации, а звук и ультразвук являются лишь сопутствующими явлениями. Соответственно устройства, применяемые для интенсификации технологических процессов акустические и ультразвуковые излучатели, свистки, сирены и др. Под кавитацией понимают возникновение наполненных паром или газом пузырьков в жидкости и их взрывное увеличение вследствие снижения критического давления , а также их взрывообразное схлопывание при восстановлении статического давления в жидкости. В зависимости от способа достиже ния необходимого снижения давления в жидкости различают два вида кавитации вибрационная ультразвуковая кавитация и струйная гидродинамическая кавитация 2. При вибрационной кавитации критическое состояние, необходимое для образования кавитационных пузырьков достигается воздействием ультразвуковых колебаний на неподвижную жидкость ,. При этом давление в жидкости изменяется многократно и очень быстро. При струйной кавитации образование пузырьков, их перемещение и схлопывание происходят в местах ограниченного достижения критического давления вследствие повышенной скорости потока и последующего повышения давления вследствие уменьшения скорости потока . В интенсивной акустической волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко захлопываются в полупериоды сжатия. В момент захлопывания кавитационных пузырьков в результате адиабатического сжатия, температура содержащегося в них газа повышается до 4 К. В то же время, скорость движения стенок пузырьков сравнима со скоростью звука в жидкости и образующиеся при этом кумулятивные струйки воды оказывают воздействие на поверхности тврдых тел с амплитудой давления до 2МПа. Кавитация в жидкости приводит к разрушению даже таких прочных материалов как сталь и кварц. При кавитации разрушаются молекулярные связи. Так, например, молекулы воды переходят в возбужднное состояние и расщепляются на Н и ОН, что значительно интенсифицирует окислительновосстановительные и другие химические реакции в жидкой среде . Кавитационные парогазовые пузырьки образуются в тех местах жидкости, где давление меньше некоторого значения, соответствующего порогу кавитации . В обычных условиях разрывы сплошности жидкости возникают при давлениях немного меньших давления насыщенного газа при данной температуре. Низкая прочность жидкостей обусловлена наличием в них зародышей кавитации микроскопических газовых пузырьков, тврдых частиц с трещинами, заполненными газом и др. Кавитация проявила себя в технике, прежде всего как вредное явление.