Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов
Исследуется влияние взаимного расположения роторов и статоров в роторно-пульсационном аппарате на расход обрабатываемой среды, моменты сил гидродинамического сопротивления, действующих на ротор, уровни диссипации механической энергии и другие технические характеристики данного устройства. Досліджуєт...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2008 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2008
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61132 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов / Б.И. Басок, Б.В. Давыденко, А.Н. Ободович // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 5-11. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61132 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Ободович, А.Н. 2014-04-25T18:23:02Z 2014-04-25T18:23:02Z 2008 Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов / Б.И. Басок, Б.В. Давыденко, А.Н. Ободович // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 5-11. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61132 662.758 Исследуется влияние взаимного расположения роторов и статоров в роторно-пульсационном аппарате на расход обрабатываемой среды, моменты сил гидродинамического сопротивления, действующих на ротор, уровни диссипации механической энергии и другие технические характеристики данного устройства. Досліджується вплив взаємного розташування роторів та статорів в роторно-пульсаційному апараті на витрати оброблюваного середовища, моменти сил гідродинамічного опору, що діють на ротор, рівні дисипації механічної енергії та інші технічні характеристики даного пристрою. We study the influence of the mutual arrangement of rotors and stators in a rotor-pulsating apparatus on the flow rate of the medium being treated, the moments of hydrodynamic resistance acting on the rotor, the dissipation level of mechanical energy, and other technical characteristics of this device. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Тепло- и массообменные процессы Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов Influence of the configuration of working bodies on the technical characteristics of rotor-pulsating devices Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов |
| spellingShingle |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Ободович, А.Н. Тепло- и массообменные процессы |
| title_short |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов |
| title_full |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов |
| title_fullStr |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов |
| title_full_unstemmed |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов |
| title_sort |
влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов |
| author |
Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Ободович, А.Н. |
| author_facet |
Басок, Б.И. Давыденко, Б.В. Ободович, А.Н. |
| topic |
Тепло- и массообменные процессы |
| topic_facet |
Тепло- и массообменные процессы |
| publishDate |
2008 |
| language |
Russian |
| container_title |
Промышленная теплотехника |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Influence of the configuration of working bodies on the technical characteristics of rotor-pulsating devices |
| description |
Исследуется влияние взаимного расположения роторов и статоров в роторно-пульсационном аппарате на расход обрабатываемой среды, моменты сил гидродинамического сопротивления, действующих на ротор, уровни диссипации механической энергии и другие технические характеристики данного устройства.
Досліджується вплив взаємного розташування роторів та статорів в роторно-пульсаційному апараті на витрати оброблюваного середовища, моменти сил гідродинамічного опору, що діють на ротор, рівні дисипації механічної енергії та інші технічні характеристики даного пристрою.
We study the influence of the mutual arrangement of rotors and stators in a rotor-pulsating apparatus on the flow rate of the medium being treated, the moments of hydrodynamic resistance acting on the rotor, the dissipation level of mechanical energy, and other technical characteristics of this device.
|
| issn |
0204-3602 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61132 |
| citation_txt |
Влияние компоновки рабочих органов на технические характеристики роторно-пульсационных аппаратов / Б.И. Басок, Б.В. Давыденко, А.Н. Ободович // Промышленная теплотехника. — 2008. — Т. 30, № 3. — С. 5-11. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT basokbi vliâniekomponovkirabočihorganovnatehničeskieharakteristikirotornopulʹsacionnyhapparatov AT davydenkobv vliâniekomponovkirabočihorganovnatehničeskieharakteristikirotornopulʹsacionnyhapparatov AT obodovičan vliâniekomponovkirabočihorganovnatehničeskieharakteristikirotornopulʹsacionnyhapparatov AT basokbi influenceoftheconfigurationofworkingbodiesonthetechnicalcharacteristicsofrotorpulsatingdevices AT davydenkobv influenceoftheconfigurationofworkingbodiesonthetechnicalcharacteristicsofrotorpulsatingdevices AT obodovičan influenceoftheconfigurationofworkingbodiesonthetechnicalcharacteristicsofrotorpulsatingdevices |
| first_indexed |
2025-11-25T21:12:17Z |
| last_indexed |
2025-11-25T21:12:17Z |
| _version_ |
1850552735448956928 |
| fulltext |
Введение
Среди устройств, предназначенных для произ;
водства мелкодисперсных эмульсий, высокой
эффективностью отличаются роторно;пульсаци;
онные аппараты (РПА). Высокая эффективность
данных устройств достигается за счет формиро;
вания в потоке обрабатываемой среды пульсаций
давления, скорости, ускорения, высоких гради;
ентов нормальных и касательных напряжений.
Перечисленные факторы способствуют интен;
сивному дроблению частиц дисперсной состав;
ляющей в смешанном гетерогенном потоке.
Пульсационный характер течения в активной зо;
не аппарата обеспечивается конструктивными
особенностями рабочих элементов. Рабочие эле;
менты представляют собой коаксиально распо;
ложенные цилиндрические тела, разделенные уз;
кими (менее 1 мм) зазорами и снабженные
радиальными прорезями. Одна часть рабочих
элементов жестко закреплена (статоры), а другая
часть (роторы) – вращается с высокой угловой
скоростью. Роторы и статоры располагаются по;
следовательно. Указанная конструкция рабочей
зоны РПА способствует интенсивному вихреобра;
зованию в потоке, перемешиванию компонентов
жидкой гетерогенной системы и диспергирова;
нию ее взаимно нерастворимых составляющих.
Значительные уровни гидродинамического
сопротивления трения на поверхностях роторов,
связанные с высокой угловой скоростью их вра;
щения, малой шириной зазоров и высокими вяз;
костями обрабатываемых сред, вызывают необ;
ходимость использования для РПА мощных
электродвигателей, приводящих в движение вра;
щающиеся цилиндры. С увеличением количест;
ва рабочих элементов мощности двигателей так;
же должны возрастать. Вследствие этого
наименее энергоемкими являются РПА, в кото;
рых используются не более двух – трех цилинд;
рических элементов. При этом возможными
компоновочными решениями для активной зо;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 5
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Досліджується вплив взаємного роз�
ташування роторів та статорів в ротор�
но�пульсаційному апараті на витрати
оброблюваного середовища, моменти
сил гідродинамічного опору, що діють на
ротор, рівні дисипації механічної енергії
та інші технічні характеристики даного
пристрою.
Исследуется влияние взаимного рас�
положения роторов и статоров в ротор�
но�пульсационном аппарате на расход
обрабатываемой среды, моменты сил ги�
дродинамического сопротивления, дей�
ствующих на ротор, уровни диссипации
механической энергии и другие техниче�
ские характеристики данного устройства.
We study the influence of the mutual
arrangement of rotors and stators in a
rotor�pulsating apparatus on the flow rate
of the medium being treated, the moments
of hydrodynamic resistance acting on the
rotor, the dissipation level of mechanical
energy, and other technical characteristics
of this device.
УДК 662.758
БАСОК Б.И., ДАВЫДЕНКО Б.В., ОБОДОВИЧ А.Н.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ВЛИЯНИЕ КОМПОНОВКИ РАБОЧИХ ОРГАНОВ НА
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
РОТОРНО�ПУЛЬСАЦИОННЫХ АППАРАТОВ
B – объем рабочего пространства аппарата;
M – момент сил гидродинамического сопротив;
ления;
p – давление;
Δp – перепад давления;
Q – мощность источников тепловыделения;
r – радиус;
v – скорость;
μ – динамический коэффициент вязкости;
τ – время;
Δτ – период;
ω – угловая скорость.
Индексы:
ср – средний во времени.
ны РПА будут: в двухэлементном варианте – вну;
тренний статор;внешний ротор и внутренний
ротор;внешний статор, а в трехэлементном вари;
анте – статор;ротор;статор или ротор;статор;ро;
тор (рис. 1).
Для выяснения преимуществ и недостатков
каждого из перечисленных вариантов компонов;
ки рабочих органов, а также для сравнения тех;
нических характеристик соответствующих РПА в
данной работе представлены результаты числен;
ного моделирования течения жидкости в рабочей
зоне аппаратов с различной компоновкой рото;
ров и статоров. Исследуется влияние взаимного
расположения роторов и статоров на расход об;
рабатываемой среды, моменты сил гидродина;
мического сопротивления, действующих на ро;
тор, амплитуды пульсаций давления в рабочей
зоне, а также уровни тепловыделений за счет
диссипации механической энергии.
Постановка задачи численного
моделирования
Базовым считается наиболее распространен;
ный вариант компоновки “статор;ротор;ротор”
(рис. 1, а). Его геометрические характеристики
соответствуют РПА типа ТФГ [1] (статор внутрен;
ний: r0 = 55,0 мм; r1 = 58,9 мм; ротор: r2 = 59,1 мм;
r3 = 62,9 мм; статор наружный: r4 = 63,1 мм;
r5 = 67,0 мм). В варианте компоновки “ротор;
статор;ротор” вместо наружного и внутреннего
статоров будут с теми же геометрическими раз;
мерами присутствовать два ротора, а вместо цен;
трального ротора – статор. Двухэлементные ком;
поновки имеют по два рабочих органа, размеры
которых соответствуют внутреннему статору и
ротору базового варианта. Количество прорезей
во всех элементах – по 60.
Численное моделирование двумерного лами;
нарного течения жидкости выполняется в сече;
нии, перпендикулярном общей оси цилиндриче;
ских рабочих элементов. В расчетную область
включается часть пространства аппарата, в кото;
ром располагаются рабочие органы. Она также
содержит два предвключенных участка шириной
1 мм перед внутренним цилиндрическим рабо;
чим элементов и участком такой же ширины,
следующим за наружным рабочим элементов.
Система уравнений переноса количества дви;
жения и энергии для потока жидкости записыва;
ется в полярной системе координат. Так как ра;
бочие органы имеют периодическую структуру,
целесообразно при решении задачи ограничиться
одним, периодически повторяющимся сектором,
включающим одну прорезь статора и две полови;
ны его стенок, охватывающих рассматриваемую
прорезь. Между входным и выходным цилиндри;
ческими сечениями расчетной области задается
перепад давления.
Подробная математическая постановка дан;
ной задачи, способ задания граничных условий и
метод численного решения представлены в
[2–5]. В данном случае расчеты выполняются для
перепада давления Δp =+10 кПа, вязкости жид;
кости μ = 0,1 Па·с и угловой скорости вращения
ротора ω = 100 π 1/с.
Анализ структуры течения жидкости в
рабочей зоне РПА
Структура потока жидкости через рабочую зо;
ну для базового варианта компоновки рассмотре;
на в [2]. Полученные из решения задачи поля
скорости и давления для варианта компоновки
“ротор;статор;ротор” представлены на рис. 2.
Поля скоростей на рис. 2 представлены так, что в
прорезях статоров векторы скорости строятся от;
носительно неподвижной системы координат, а в
прорезях роторов – относительно подвижной.
6 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 1. Различные способы компоновки рабочих
органов РПА.
Анализ результатов численного моделирова;
ния показал, что в рабочей зоне аппарата, со;
бранного по схеме “ротор;статор;ротор” движе;
ние жидкости более интенсивное, чем в случае
базовой схемы “статор;ротор;статор”.
Об этом свидетельствуют мощные вихревые
течения во всех прорезях рабочих элементов. В
случае же базовой трехэлементной схемы в про;
рези внутреннего статора вихреобразование на;
блюдается лишь на выходе из этой прорези. Вы;
звано это тем, что в схеме “ротор;статор;ротор”
вращательное движение жидкости инициируется
вращением четырех цилиндрических поверхнос;
тей, а не двух, как в случае схемы “статор;ротор;
статор”. При этом, чем интенсивнее вращатель;
ное движение жидкости, тем большие значения
приобретают центробежные силы, заставляющие
жидкость двигаться в радиальном направлении.
Характер распределения давления во внутрен;
нем зазоре аппарата с двумя роторами качествен;
но подобен распределению давления во внешнем
зазоре аппарата с двумя статорами. Во внешнем
же зазоре аппарата с двумя роторами характер из;
менения давления качественно подобен измене;
нию давления во внутреннем зазоре одноротор;
ного аппарата. Однако диапазон изменения
давления в рабочей зоне существенно выше в
случае базовой схемы “ротор;статор;ротор”. Из
сравнения полей давления следует, что в момент
полного взаимного перекрытия прорезей враща;
ющихся и неподвижных элементов в схеме “ста;
тор;ротор;статор” избыточное давление в рабо;
чей зоне изменяется от –61,5 кПа до +12,1 кПа,
а в случае схемы “ротор;статор;ротор” – от
–92,0 кПа до +13,8 кПа. Практически такие же
интервалы изменения давления в указанный мо;
мент времени наблюдаются и в обоих двухэле;
ментных вариантах компоновки (т.е. в схемах с
двумя рабочими элементами).
Основная причина пульсационного увеличе;
ния давления в зазорах в момент взаимного пере;
крытия прорезей связана со значительным
уменьшением проходного сечения для радиаль;
ного течения жидкости и резким ее торможени;
ем. В этот момент происходит явление, подобное
гидравлическому удару. Как будет показано да;
лее, различные компоновочные схемы рабочих
органов обеспечивают при одинаковом перепаде
внешнего давления Δp различные радиальные
расходы жидкости. Этим и объясняются отличия
в диапазонах изменения давления в рабочих об;
ластях, собранных по разным схемам.
Как уже было сказано, радиальное движение
жидкости обеспечивается как перепадом внешнего
давления Δp, так и центробежной силой, вызван;
ной вращательным движением обрабатываемой
среды. Вращательное движение обеспечивается
силами трения между движущимися цилиндри;
ческими поверхностями и прилегающими к ним
слоями жидкости. В схеме “ротор;статор;ротор”
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 7
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 2. Картина течения и поле давления в рабочей
зоне РПА для схемы “ротор�статор�ротор”:
а – момент совпадения прорезей роторов и статора;
б – момент взаимного перекрытия прорезей.
вращающихся цилиндрических поверхностей –
четыре (рис.1, б). Во всех остальных схемах, при;
веденных на рис. 1 – по две (рис. 1, а, в, г). Ради;
альному движению жидкости препятствуют силы
трения о стенки прорезей подвижных и непо;
движных рабочих элементов, а также периодиче;
ское изменение проходного сечения по тракту
движения. В результате взаимодействия всех пе;
речисленных факторов устанавливается перио;
дическая во времени среднемассовая радиальная
скорость (рис. 3).
Сравнивая кривые, изображенные на данном
рисунке, можно отметить, что минимальный ра;
диальный расход обеспечивает базовая схема
“статор;ротор;статор” (кривая 1 на рис. 3). У схе;
мы “ротор;статор;ротор” (кривая 2) радиальный
расход выше вследствие того, что вращательное
движение жидкости в этом случае оказывается
более интенсивным, а путевые потери – почти
такие же, как и у базовой схемы, вследствие
идентичности геометрических параметров. В
двухэлементных схемах вращающихся поверхно;
стей меньше, чем у схемы “ротор;статор;ротор”,
однако меньше также и поверхностей, препятст;
вующих радиальному движению. Вследствие это;
го у схем с двумя элементами среднемассовые ра;
диальные скорости выше, чем у схем с тремя
элементами.
Поскольку торможение жидкости при взаим;
ном перекрытии прорезей роторов и статоров
происходит в случае схемы “статор;ротор;ста;
тор” более плавно (рис. 3), меньшими в этот мо;
мент времени оказываются и перепады давления
в рабочей области. Об этом свидетельствуют гра;
фики зависимостей от времени избыточного дав;
ления в двух характерных точках расчетной обла;
сти, находящихся во входных сечениях зазоров
между рабочими органами (рис. 4).
Как видно из рис. 4, для обеих трехэлементных
компоновочных схем в момент взаимного пере;
крытия прорезей подвижных и неподвижных
элементов во входных сечениях внешнего и вну;
треннего зазоров давление достигает максималь;
ных значений. Затем происходит резкое падение
давления на входе в зазоры, расположенные над
вращающими элементами (кривая 1, б, соответ;
ствующая внутреннему зазору схемы “ротор;ста;
тор;ротор” и кривая 2, а, соответствующая внеш;
нему зазору схемы “статор;ротор;статор”). За
областью падения давления происходит менее
значительное его повышение. Во входных сече;
ниях зазоров, расположенных над неподвижны;
ми элементами, давление в период, следующий
за моментом взаимного перекрытия прорезей,
также начинает падать, но более монотонно
(кривые 1, а и 2, б).
Дифференцируя зависимости, представлен;
ные на рис. 4, по времени, можно найти величи;
ны, называемые “пульсациями давления”. Как
показали результаты дифференцирования, в мо;
мент взаимного перекрытия прорезей подвиж;
ных и неподвижных элементов, максимальные
8 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 3. Изменение во времени среднемассовой
радиальной скорости во входном сечении расчетной
области: 1 – схема “статор�ротор�статор ”;
2 – “ротор�статор�ротор ”;
3 – “ротор�статор“; 4 –“статор�ротор”.
Рис. 4. Изменение во времени избыточного
давления во входных сечениях зазоров: а – схема
“статор�ротор�статор”; б – “ротор�статор�
ротор ”; 1 – внутренний зазор; 2 – внешний зазор.
положительные импульсы давления наблюдают;
ся во входном сечении внутреннего зазора схемы
“статор;ротор;статор” ( +4,17·106 кПа/с)
и внешнего зазора схемы “ротор;статор;ротор”
( +8,91·106 кПа/с). В это же время макси;
мальные отрицательные импульсы давления на;
блюдаются во внешнем зазоре схемы “статор;ро;
тор;статор” ( 5,74·106 кПа/с) и во
внутреннем зазоре схемы “ротор;статор;ротор”
( 8,25·106 кПа/с). Из этого следует, что
компоновочная схема “ротор;статор;ротор” обес;
печивает более высокие значения как положитель;
ных, так и отрицательных пульсаций давления.
Анализ подобных зависимостей, построенных
для схем с двумя элементами, показал, что изме;
нение во времени давления на входе в зазор РПА,
собранного по схеме “статор;ротор” аналогичны
зависимостям для внешнего зазора схемы “ро;
тор;статор;ротор”. Изменение же во времени
давления на входе в зазор для схемы “ротор;ста;
тор” близко к изменениям для внутреннего зазо;
ра схемы “ротор;статор;ротор”. Таким образом,
схема “ротор;статор;ротор” объединяет обе схе;
мы с двумя рабочими элементами.
По полученным распределениям скорости и
давления в рабочих зонах аппаратов с различной
компоновкой можно построить зависимости мо;
ментов сил гидродинамического сопротивления,
действующих на вращающиеся элементы (рото;
ры). Значения этих величин оказываются важны;
ми при выборе типа и мощности электродвигате;
ля в схеме РПА. Моменты создаются силами
давления и нормального напряжения, действую;
щими на внутренние поверхности прорезей ро;
тора, и силами касательного напряжения, дейст;
вующими на цилиндрические поверхности.
Результаты расчетов моментов сил сопротивле;
ния для различных компоновок рабочих органов
представлены на рис. 5.
Как и следовало ожидать, максимальные сум;
марные моменты создают силы, действующие на
поверхности двух роторов схемы “ротор;статор ;
ротор” (кривая 2 на рис. 5). Это связано главным
образом с максимальной площадью поверхнос;
тей, испытывающих действие сил сопротивле;
ния. Интересно отметить, что в случае схемы
“статор;ротор” на малом промежутке времени,
включающем момент взаимного перекрытия
прорезей ротора и статора, момент сил сопротив;
ления, действующих на ротор, становится отри;
цательным, т.е. этот момент сил не препятствует
вращению ротора, а наоборот, способствует ему
(кривая 4). Это происходит вследствие того, что в
указанный момент времени стенка ротора, разде;
ляющая две соседние прорези, оказывается под
действием разности давлений, способствующей
вращательному движению ротора, поскольку пе;
ред стенкой прорези давление оказывается не;
сколько ниже, чем давление за стенкой. При сум;
мировании моментов сил, найденных для схем
“статор;ротор” и “ротор;статор“ (кривые 3 и 4),
получаются величины, близкие по значениям к
величинам, полученным для схемы “ротор;ста;
тор;ротор ” (кривая 2).
Важным параметром, характеризующим рабо;
ту РПА, является суммарная мощность источни;
ков тепловыделения за счет диссипации энергии
в рабочей области. Эта величина может быть по;
лучена интегрированием по всему рабочему про;
странству диссипативной функции, входящей в
уравнение энергии. Зависимости от времени ука;
занной величины для рассмотренных выше че;
тырех компоновок рабочих элементов в рабочей
области РПА представлены на рис. 6.
Как следует из результатов численного моде;
лирования, уровень диссипации энергии в рабо;
чем пространстве РПА слабо зависит от времени.
Об этом свидетельствуют кривые, представлен;
/p∂ ∂τ = −
/p∂ ∂τ = −
/p∂ ∂τ =
/p∂ ∂τ =
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 9
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 5. Изменение во времени суммарного момента
сил гидравлического сопротивления, действующих
на поверхности роторов: 1 – схема “статор�
ротор�статор ”; 2 – “ротор�статор�ротор ”;
3 – “ротор�статор“; 4 – “статор�ротор”.
ные на рис. 6. Как и следовало ожидать, макси;
мальная диссипация энергии происходит при
компоновке рабочих органов по схеме “ротор;
статор;ротор” (кривая 2 на рис. 6). Это объясня;
ется как более интенсивным движением жидкос;
ти при такой схеме, так и увеличением площади
цилиндрических поверхностей, совершающих
вращательное движение.
Для обеих схем, содержащих по два рабочих
элемента, суммарные значения диссипативной
энергии оказываются практически одинаковыми
(кривые 3 и 4). При этом суммарные уровни дисси;
пации примерно в два раза ниже, чем для схемы
“ротор;статор;ротор”. Схема “статор;ротор;ста;
тор” по уровню диссипации энергии занимает
промежуточное положение (кривая 1).
Сравнение осредненных по времени основных
динамических характеристик аппаратов, собран;
ных по четырем рассмотренным компоновочным
схемам, представлено в табл. 1. Данные относят;
ся к аппаратам с приведенными выше геометри;
ческими размерами рабочих элементов и пред;
ставленным ранее условиям: Δp = +10 кПа;
μ = 0,1 Па·с; ωо=100 π 1/с.
Выводы
1. Из представленных результатов численно;
го моделирования следует, что максимальную
среднемассовую скорость поступательного дви;
жения жидкости обеспечивает двухэлементный
аппарат типа “ротор;статор”, а минимальную –
аппарат типа “статор;ротор;статор”. Макси;
мальный момент сил сопротивления создается в
аппарате типа “ротор;статор;ротор”, а мини;
мальный – в аппарате типа “ротор;статор”. Мак;
симальная диссипация энергии происходит в ап;
парате типа“ротор;статор;ротор”, а минимальная –
в аппарате “ротор;статор ”
2. Результаты данных исследований могут
быть использованы при выборе конструкции ап;
парата, обеспечивающего максимальную эффек;
тивность технологического процесса дисперги;
рования гетерогенных жидких систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Басок Б.И., Гартвиг А.П., Коба А.Р., Горя"
чев О.А. Оборудование для получения и обработ;
ки высоковязких дисперсных сред // Промышлен;
ная теплотехника. – 1996. – Т.18, №1. – С. 50 – 56.
2. Басок Б.И., Кравченко Ю.С., Давыденко Б.В.,
Пироженко И.А. Исследование микроструктуры
потока жидкости в роторно;пульсационном ап;
10 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 6. Изменение во времени суммарной
диссипации энергии в рабочем пространстве РПА:
1 – схема “статор�ротор�статор ”; 2 – “ротор�
статор�ротор ”; 3 – “ротор�статор“;
4 – “статор�ротор”.
Та б л . 1 . Сравнение динамических характеристик аппаратов, собранных по различным схемам
парате // Доповіді НАНУ. – 2003. – № 11. – С.
71–76.
3. Басок Б.И., Кравченко Ю.С., Давыденко Б.В.,
Тесля А.И. Течения жидкости в роторно;пульса;
ционном аппарате на стадии его разгона // Про;
мышленная теплотехника. – 2004. – Т.26, № 2. –
С. 31–36.
4. Басок Б.И., Давыденко Б.В., Ободович А.Н.,
Пироженко И.А. Диссипация энергии в активной
зоне роторно;пульсационного аппарата // До;
повіді НАН України. – 2006. – № 12. –
С. 81–87.
5. Басок Б.И., Давыденко Б.В., Ободович А.Н.,
Пироженко И.А. Численное моделирование про;
цесса перемешивания взаиморастворимых жид;
костей в роторно;пульсационном аппарате //
Доповіді НАН України. – 2007. – № 7. –
С.79–86.
Получено 14.04.2008 г.
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2008, т. 30, № 3 11
ТЕПЛО� И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Пропонується розрахунково�експе�
риментальне дослiдження тепломасо�
обмiну у газопроникному матерiалi при
наявностi хемосорбцiї кисню у порах i
фазового переходу стосовно до умов
роботи твердотiльного сонячного аку�
мулятора. Подано математичну поста�
новку задачi, яка враховує радiацiйно�
конвективний теплоперенос у матерiалi,
i описано метод її розв’язування . Експе�
риментальнi результати вимірювання
теплоємностi активованих порошкiв ви�
користано при розрахунку тепломасо�
обмiну у газопроникному матерiалi.
Проведено розрахунки нестацiонарного
температурного поля у плоскому шарi
матерiалу з рiзною мiрою його активацiї.
Показано, що пiдвищення мiри активацiї
призводить до пониження темпу нагрiву
й збiльшення кiлькостi акумульованої
теплоти. З’ясовано вплив пористостi
матерiалу на формування температур�
ного поля.
Предлагается расчетно�экспери�
ментальное исследование тепломассо�
обмена в газопроницаемом материале
при наличии хемосорбции кислорода в
порах и фазового перехода примени�
тельно к условиям работы твердотельно�
го солнечного аккумулятора. Представ�
лена постановка задачи, учитывающая
радиационно�конвективный теплопере�
нос в материале и описан метод реше�
ния. Экспериментальные результаты по
измерению теплоемкости активирован�
ных порошков использованы при расчете
тепломассообмена в газопроницаемом
материале. Проведен расчет нестацио�
нарного температурного поля в плоском
слое материала с различной степенью
активации. Показано, что повышение
степени активации приводит к сниже�
нию темпа нагрева и увеличению коли�
чества аккумулированной теплоты. Вы�
яснено влияние пористости материала
на формирование температурного поля.
A calculation�experimental investiga�
tion of heat and mass transfer in a gas�per�
meable material with chemical absorption
of oxygen in pores and phase transition is
proposed for operation conditions of a
solid solar accumulator. The problem
statement with regard for radiation�con�
vective heat transfer in this material is pre�
sented, and the method of solution is
described. Experimental results on meas�
urement of thermal capacity of activated
powders were used in calculations of heat
and mass transfer in a gas�permeable
material. The non�stationary temperature
field was calculated in a flat layer of the
material with different activation degrees. It
is shown that an increase in the degree of
activation decreases the heating rate and
increases the amount of accumulated
heat. The effect of material porosity on
temperature field formation was deter�
mined.
УДК 536.244
БУРКА А.Л.,
ЕМЕЛЬЯНОВ А.А., СИНИЦЫН В.А.
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН
ТЕПЛООБМЕН В ГАЗОПРОНИЦАЕМОМ МАТЕРИАЛЕ
С ТЕПЛОАККУМУЛИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ
сг – теплоемкость газа;
g – расход газа в порах;
Е – плотность потока излучения;
L – длина образца материала;
mV– массовая скорость газовыделения в порах;
N1, N2 – безразмерные коэффициенты теплоотдачи;
Р – пористость;
q – объемная плотность источников тепловыде;
ления;
Т* – характерная температура;
|