Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой
Представлены результаты экспериментального исследования гидродинамики при противоточном движении пленки жидкости и потока газа в элементе плоскопараллельной насадки при низких плотностях орошения. Рекомендованы обобщающие зависимости для расчета аэродинамического сопротивления и коэффициента гидравл...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Дата: | 2004 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2004
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61577 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой / Н.А. Дикий, Ю.В. Шовкалюк // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 31-35. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860116988749152256 |
|---|---|
| author | Дикий, Н.А. Шовкалюк, Ю.В. |
| author_facet | Дикий, Н.А. Шовкалюк, Ю.В. |
| citation_txt | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой / Н.А. Дикий, Ю.В. Шовкалюк // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 31-35. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Представлены результаты экспериментального исследования гидродинамики при противоточном движении пленки жидкости и потока газа в элементе плоскопараллельной насадки при низких плотностях орошения. Рекомендованы обобщающие зависимости для расчета аэродинамического сопротивления и коэффициента гидравлического сопротивления элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой.
Наведено результати експериментального дослідження гідродинаміки при протитоковому русі плівки рідини та потоку газу в елементі плоскопаралельної насадки при низьких густинах зрошення. рекомендовано узагальнюючі залежності для розрахунку аеродинамічного опору та коефіцієнту гідравлічного опору елементу плоскопаралельної насадки з екранованою водяною плівкою.
Experimental results of hydrodynamics at opposite flow of film of liquid and gas flow in the element of plane-parallel nozzle at low water concentration are presented. recommended here are generalized dependencies for aerodynamic resistance calculation and hydraulic resistance factor of element of plane-parallel nozzle with screened water film.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:37:05Z |
| format | Article |
| fulltext |
Тепло- и массообменные процессы
статора. Рис. 2а соответствует случаю
dd = 0,22⋅10-3 м , а рис. 2б - случаю dd = 0,22⋅10-4 м.
Как видно из рисунка, частица меньшего диамет-
ра гораздо быстрее прошла циркуляционную зону
канала ротора и покинула рабочее пространство
аппарата не разрушившись. В течении всего вре-
мени нахождения этой частицы в аппарате, рас-
считанная для нее величина числа We не превы-
шала 10.
Выводы
В результате проведенных исследований были
построены траектории движения дисперсных час-
тиц в двухфазном потоке жидкости, обрабатывае-
мой в РПА. Формы траекторий частиц существен-
но зависят от начального положения частицы на
входе в рабочее пространство РПА, а также от
размера частицы. В рассматриваемом случае
большинство сферических частиц, диаметр кото-
рых составляет dd = 0,22⋅10-3 м, попадает в вихре-
вую зону канала ротора и пребывает в ней сравни-
тельно длительное время. В вихревой зоне вели-
чины чисел We, рассчитанные по относительной
скорости частиц, превышают критическое значе-
ние 12. Поэтому данные частицы вероятнее всего
разрушаются в канале ротора. Частицы же, диа-
метры которых на порядок меньше, не достигают
относительной скорости, при которой We > 12.
Поэтому, вероятность их дробления в рабочем
пространстве РПА - значительно ниже.
ЛИТЕРАТУРА
1. Иваницкий Г.К. Моделирование процесса де-
формирования и дробления капель при движе-
нии в жидкости // Промышленная теплотехни-
ка. - 1997. – Т. 19. - № 1. – С. 8-16.
2. Басок Б.И., Давыденко Б.В., Кравченко Ю.С.,
Пироженко И.А. Исследование микрострукту-
ры потока жидкости в роторно-пульсационном
аппарате // Доповіді Національної академії наук
України.- 2003.- № 11.- С. 71-76.
3. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред.
Ч. 1.- М: Наука, 1987.- 464 с.
Получено 08.10.2004 г.
УДК 536.422
ДИКИЙ Н.А., ШОВКАЛЮК Ю.В.
Национальный технический университет Украины „Киевский политехнический институт”
ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ ЭЛЕМЕНТА
ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОЙ НАСАДКИ
С ЭКРАНИРОВАННОЙ ВОДЯНОЙ ПЛЕНКОЙ
Наведено результати експерименталь-
ного дослідження гідродинаміки при
протитоковому русі плівки рідини та по-
току газу в елементі плоскопаралельної
насадки при низьких густинах зрошен-
ня. рекомендовано узагальнюючі зале-
жності для розрахунку аеродинамічного
опору та коефіцієнту гідравлічного опору
елементу плоскопаралельної насадки з
екранованою водяною плівкою.
Представлены результаты эксперименталь-
ного исследования гидродинамики при про-
тивоточном движении пленки жидкости и по-
тока газа в элементе плоскопараллельной
насадки при низких плотностях орошения.
Рекомендованы обобщающие зависимости
для расчета аэродинамического сопротивле-
ния и коэффициента гидравлического сопро-
тивления элемента плоскопараллельной на-
садки с экранированной водяной пленкой.
Experimental results of hydrodynam-
ics at opposite flow of film of liquid
and gas flow in the element of plane-
parallel nozzle at low water concen-
tration are presented. recommended
here are generalized dependencies
for aerodynamic resistance calcula-
tion and hydraulic resistance factor of
element of plane-parallel nozzle with
screened water film.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 31
Тепло- и массообменные процессы
∆P – аэродинамическое сопротивление, Па;
ξ – коэффициент сопротивления;
ϖвозд – скорость воздуха, м/с;
Т – температура, оС;
Reвозд – число Рейнольдса для воздуха;
Reж – число Рейнольдса для жидкости;
Г – плотность орошения, кг/(м⋅с);
ППН – плоскопараллельная насадка.
Индексы:
ж – вода;
возд – газ.
Введение и постановка задачи
Одним из главных направлений повышения
эффективности процессов тепло-массообмена в
контактных аппаратах является увеличение ско-
ростей движущихся фаз (жидкой и газообразной).
Однако максимальная скорость газообразной фа-
зы в значительной степени зависит от плотности
орошения. Для исключения уноса в исследуемом
диапазоне скоростей нами применено экраниро-
вание водяной пленки полупрозрачным экраном.
В представленном материале приведены ре-
зультаты исследования гидродинамики при про-
тивоточном движении пленки жидкости и потока
газа в элементе плоскопараллельной насадки с эк-
ранированной водяной пленкой при различных
плотностях орошения и различных скоростях
движения газовой фазы.
Описание установки
и проведение экспериментов
Экспериментальная установка для исследова-
ния гидродинамики ППН представлена на рис. 1.
В качестве жидкой фазы используется вода, в
качестве газовой – воздух. Движение жидкой и га-
зовой фаз противоточное.
Установка состоит из исследуемого рабочего
участка, участка гидродинамической стабилиза-
ции, системы подачи, подогрева и отведения воз-
духа и воды при противоточном движении и кон-
трольно-измерительной аппаратуры.
Температуры измерялись хромель-алюмеле-
выми термопарами, которые устанавливались не-
посредственно на входе и выходе исследуемого
участка. Перепад давления на расчетном участке
измерялся с помощью микродифманометра ММН
с наклоненной трубкой. Перед исследуемым уча-
стком устанавливался участок гидродинамиче-
ской стабилизации. Для обеспечения адиабатных
условий исследуемый участок и участок гидроди-
намической стабилизации изолировались от ок-
ружающей среды.
Воздух, подаваемый компрессором (6) через
ротаметры (8) подается в канал (5) прямоугольно-
го сечения. Регулирование расхода воздуха осу-
ществляется заслонками (7). Движение воздуха –
снизу вверх. В канале размещается рабочий уча-
сток (2), представляющий собой пластину из не-
ржавеющей стали, с обеих сторон которой мето-
дом контактной сварки крепится нержавеющая
сетка. Вода через регулирующий вентиль (9) и ро-
таметр (10) подается в распределитель жидкости
Рис. 1. Схема экспериментальной установки:
1 - корпус установки; 2 - рабочий участок;
3 - распределитель жидкости; 4 - приемное
приспособление для жидкости; 5 - канал;
6 - компрессор; 7 - регулирующие заслонки для
воздуха; 8 - ротаметр по воздуху; 9 – ре-
гулирующий вентиль для жидкости;
10 - ротаметр по жидкости; 11 - мерный сосуд.
24 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные процессы
(3) в котором она равномерно распределяется по
периметру рабочего участка. Вода в виде тонкой
пленки двигается сверху вниз. Пройдя рабочий
участок, вода собирается в приемный желобок (4)
и отводится из установки.
Как известно, сопротивление насыпных наса-
док в несколько раз больше сопротивления регу-
лярных и плоскопараллельных (ППН) насадок,
это большей частью обусловлено многоразовым
изменением направления движения потока газа и
изменением площади проходного сечения.
В задачу исследования входило определение
сопротивления ∆Р сухой и орошаемой насадки в
зависимости от скорости ϖвозд воздушного потока
при низких плотностях орошения.
Результаты экспериментов
На рис. 2 в логарифмической системе коорди-
нат показана зависимость удельного сопротивле-
ния ∆Р/Н одиночного щелевого канала сухой
плоскопараллельной насадки от скорости воздуха
ϖвозд, рассчитанного для свободного сечения ще-
левого канала.
Кривая ∆Р/Н от ϖвозд имеет ярко выраженный
разрыв. В точке разрыва происходит переход ре-
жима течения воздуха из ламинарного в турбу-
лентный (при числе Re=2600).
Для определения аэродинамического сопро-
тивления ∆Р сухой плоскопараллельной насадки
использовалась зависимость
2
возд возд
екв 2
lР
d
ρ ⋅ϖ
∆ = ξ⋅ ⋅ (1)
Р
H
∆
ϖвозд
Рис. 2. Зависимость удельного аэродинамиче-
ского сопротивления элемента сухой плоско-
параллельной насадки с экранированной водя-
ной пленкой от скорости воздуха.
ξ
Reвозд
Рис. 3. Зависимость коэффициента
сопротивления от числа Рейнольдса.
где ξ - коэффициент сопротивления; l- высота
элемента насадки ( одиночного щелевого канала);
dекв - эквивалентный диаметр насадки (одиночного
щелевого канала); ρвозд - плотность воздуха.
На рис. 3 приведена зависимость ξ = f (Reвозд)
для элемента сухой плоскопараллельной насадки.
В результате экспериментальных исследований
получены критериальные зависимости для опре-
деления коэффициентов сопротивления воздуш-
ного потока. Эти зависимости имеют ярко выра-
женное изменение показателя степени числа Re
получаемое вследствие изменения наклона кри-
вых ξ = f (Re). Изменение показателя происходит
в месте разрыва кривой.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 33
Тепло- и массообменные процессы
Экспериментально определенный коэффициент
сопротивления представляется формулами:
0,54
возд
8,7
Re
ξ = при Reвозд < 2600; (2)
Р
H
∆
ϖвозд
Рис. 4. Зависимость аэродинамического сопротив-
ления одиночного щелевого канала плоскопарал-
лельной насадки от скорости воздуха
при различных плотностях орошения:
1 - сухая насадка; 2 – орошаемая насадка.
Р
H
∆
Г
Рис. 5. Зависимость удельного гидродинамического
сопротивления одиночного щелевого канала плоско-
параллельной насадки от плотности орошения Г
при различных скоростях воздушного потока ϖвозд,
рассчитанного по свободному сечению канала. Ско-
рости воздуха: 1- ωвозд = 0,6 м/с, 2 - 1,64; 3 - 3,12;
4 - 4,3; 5 - 4,71; 6 - 5,52; 7 - 6,05; 8 - 6,89; 9 - 7,49;
10 - 7,93.
0,3
возд
1,7
Re
ξ = при Reвозд > 2600. (3)
Аэродинамическое сопротивление сухого оди-
ночного щелевого канала в безразмерном виде
можно определить по таким зависимостям:
0,54
воздEu 280 Re−= ⋅ при Reвозд < 2600; (4)
0,3
воздEu 280 Re−= ⋅ при Reвозд > 2600. (5)
Следующий этап исследований посвящен оп-
ределению гидродинамического сопротивления
орошаемой плоскопараллельной насадки. Опыты
проводились с поочередным изменение расходов
воздуха и воды.
На рис. 4 показана зависимость удельного со-
противления ППН от скорости потока воздуха для
одиночного щелевого канала при различных
плотностях орошения.
Функциональные зависимости ∆P/H = f(ϖвозд)
орошаемой насадки имеют вид кривых с ярко
выраженным разрывом, который наблюдается
при скорости движения воздуха ϖвозд ≈5 м/с
(Reвозд = 2600). В области ламинарного режима те-
чения воздуха при исследуемых плотностях оро-
шения сопротивление сухой насадки выше сопро-
тивления орошаемой насадки. Это объясняется
тем, что наличие жидкой фазы уменьшает шеро-
ховатость, вызванную наличием ячеек сеточки.
При переходе в область турбулентного режима
течения воздуха возникает барботаж жидкой фазы
на поверхности сетки.
Это подтверждается наблюдаемым расслоени-
ем зависимости ∆Р/Н = f(ϖвозд).
Из рис. 5 видно, что при ламинарном течении
воздуха зависимости ∆Р/Н = f (Г) имеют ярко вы-
раженный линейный характер, при этом удельное
сопротивление потока воздуха не зависит от плот-
ности орошения Г.
При переходе течения воздуха в турбулентный
режим характер зависимости ∆Р/Н = f (Г) изменя-
ется. При определенных Г зависимость ∆Р/Н = f(Г)
претерпевает излом. Это свидетельствует о том,
что на этих скоростях движения воздуха появля-
34 ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6
Тепло- и массообменные процессы
ется барботаж жидкости. При этом, чем выше
скорость течения воздуха, тем меньше плотность
орошения при которой наступает этот излом и со-
ответственно начало барботажа.
Критериальные зависимости характеризующие
изменение коэффициента сопротивления записы-
вается формулами:
0,54
возд
7,9
Re
ξ = при Reвозд < 2600; (6)
0,15
возд
0,5
Re
ξ = при Reвозд > 2600 без барботажа; (7)
0,17
возд
0,05
Re
ξ = при Reвозд>2600 с барботажем. (8)
Гидродинамическое сопротивление орошаемого
одиночного щелевого канала в безразмерном виде
можно определить по таким зависимостям:
Eu = 248⋅Reвозд-0,54 при Reвозд < 2600; (9)
Eu = 15,3⋅Reвозд-0,15 при Reвозд > 2600
без барботажа; (10)
ϖкр
Г
Рис. 6. Зависимость критической скорости га-
зового потока от плотности орошения.
Eu = 14⋅Reвозд-0,17⋅Reж0,19 при Reвозд > 2600
с барботажем. (11)
На рис. 6 в логарифмических системах коорди-
нат показана зависимость критической скорости
газового потока от плотности орошения. Как видно
из рисунка, с увеличением плотности орошения
критическая скорость, характеризующая явление
захлебывания исследуемого участка, уменьшается.
Обобщение опытных данных по критическим
скоростям исследуемой насадки на основании ли-
тературных данных проведено в виде системы
критериев: К = f (Fr, We, Ga). В процессе исследо-
вания последние два критерия не изменялись, по-
этому при обработке данных методом наимень-
ших квадратов получено критериальное уравне-
ние.
K = 0,038⋅Fr -0,81 (12)
Уравнение справедливо в диапазоне
Fr = 0,1…0,28.
Выводы
В результате проведенных исследований уста-
новлено, что экранирование водяной пленки на
элементах плоскопараллельной насадки позволяет
повысить скорость движения воздуха следова-
тельно интенсифицировать процессы тепло- и
массообмена.
Для расчета аэродинамического сопротивления
одиночного щелевого канала сухой плоскопарал-
лельной насадки с экранированной водяной плен-
кой можно использовать обобщенные зависимо-
сти (1)–(5).
Для расчета гидродинамического сопротивле-
ния одиночного щелевого канала плоскопарал-
лельной насадки при противоточном движении
жидкости и восходящего потока воздуха можно
использовать обобщенные зависимости (6)–(11).
Для определения верхней границы работы теп-
ломассообменного аппарата с плоскопараллель-
ной насадкой, ограниченной явлением захлебыва-
ния, можно использовать обобщенную зависи-
мость (12).
ЛИТЕРАТУРА
1. Дикий Н.А., Шовкалюк Ю.В. Исследование гид-
родинамики плоскопараллельной насадки//
Технічна електродинаміка.- 2004.- № 3.- С. 91-93.
2. Безродный М.К., Пиоро И.Л., Костюк Т.О.
Процессы переноса в двухфазных термосифон-
ных системах.- К.: Факт, 2003.- 480 с: ил.
3. Хоблер Т. Массопередача и абсорбция.-
Л.:Химия, 1964.- 480 с.
4. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение
циркуляционной воды.- М.: Госэнергоиздат,
1957.-317 с.
Получено 29.09.2004 г.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2004, т. 26, № 6 35
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61577 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:37:05Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Дикий, Н.А. Шовкалюк, Ю.В. 2014-05-08T06:44:43Z 2014-05-08T06:44:43Z 2004 Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой / Н.А. Дикий, Ю.В. Шовкалюк // Промышленная теплотехника. — 2004. — Т. 26, № 6. — С. 31-35. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61577 536.422 Представлены результаты экспериментального исследования гидродинамики при противоточном движении пленки жидкости и потока газа в элементе плоскопараллельной насадки при низких плотностях орошения. Рекомендованы обобщающие зависимости для расчета аэродинамического сопротивления и коэффициента гидравлического сопротивления элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой. Наведено результати експериментального дослідження гідродинаміки при протитоковому русі плівки рідини та потоку газу в елементі плоскопаралельної насадки при низьких густинах зрошення. рекомендовано узагальнюючі залежності для розрахунку аеродинамічного опору та коефіцієнту гідравлічного опору елементу плоскопаралельної насадки з екранованою водяною плівкою. Experimental results of hydrodynamics at opposite flow of film of liquid and gas flow in the element of plane-parallel nozzle at low water concentration are presented. recommended here are generalized dependencies for aerodynamic resistance calculation and hydraulic resistance factor of element of plane-parallel nozzle with screened water film. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Тепло- и массообменные процессы Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой Investigation of hydrodynamics of plane-parallel nozzle element with screened water film Article published earlier |
| spellingShingle | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой Дикий, Н.А. Шовкалюк, Ю.В. Тепло- и массообменные процессы |
| title | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой |
| title_alt | Investigation of hydrodynamics of plane-parallel nozzle element with screened water film |
| title_full | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой |
| title_fullStr | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой |
| title_full_unstemmed | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой |
| title_short | Исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой |
| title_sort | исследование гидродинамики элемента плоскопараллельной насадки с экранированной водяной пленкой |
| topic | Тепло- и массообменные процессы |
| topic_facet | Тепло- и массообменные процессы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61577 |
| work_keys_str_mv | AT dikiina issledovaniegidrodinamikiélementaploskoparallelʹnoinasadkisékranirovannoivodânoiplenkoi AT šovkalûkûv issledovaniegidrodinamikiélementaploskoparallelʹnoinasadkisékranirovannoivodânoiplenkoi AT dikiina investigationofhydrodynamicsofplaneparallelnozzleelementwithscreenedwaterfilm AT šovkalûkûv investigationofhydrodynamicsofplaneparallelnozzleelementwithscreenedwaterfilm |