Научная статья на тему 'Гидродинамическое взаимодействие ансамбля взвешенных частиц в звуковом поле'

Гидродинамическое взаимодействие ансамбля взвешенных частиц в звуковом поле Текст научной статьи по специальности «Физика»

CC BY
111
28
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Гидродинамическое взаимодействие ансамбля взвешенных частиц в звуковом поле»

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Тимошенко В.И.,Чернов Н.Н. Осаждение и осадконакопление промышленных дымов. - Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2004.

2. Тимошенко В.И.,Чернов Н.Н.,Батлук В.А. Акустический пылеулавливатель. Авт. свид. №1682763, Бюл. 6, 1992.

3. Гардон Г.И.,Пейсахов ИМ. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлур-

гии. - М.: Металлургия, 1977.

4. Тимошенко В.И., Черное НМ. Взаимодействие и диффузия частиц в звуковом поле. - Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2003.

ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ АНСАМБЛЯ ВЗВЕШЕННЫХ ЧАСТИЦ В ЗВУКОВОМ ПОЛЕ

Н.Н. Чернов

Повышение эффективности очистки дымовых газов промышленных предприятий возможно путём укрупнения взвешенных частиц в акустическом поле перед очисткой. Использование метода акустической коагуляции для различных типов дымов предполагает подбор оптимальных параметров звукового поля и времени озвучивания. Это возможно только на основе изучения элементарных актов взаимодействия частиц в звуковом поле. В связи с этим представляет интерес решение задачи взаимодействия трёх близкорасположенных частиц в звуковом поле и оценки их взаимного влияния на поля обтекания. Проведём решение задачи для случая нецентрального взаимодействия трёх сферических частиц, когда линии, соединяющие цен,

(рис. 1).

и = и0созюг ----0--►

Рис. 1. Схема взаимодействия трёх частиц

Используя условие квазистационарности обтекания [1] и считая, что среда, содержащая частицы, колеблется по закону U(t) = U0 cos ot, а также используя аналитические выражения Стокса для описания поля скоростей, возникающего при дви-

жении шаровой частицы с Re<1 (рассмотрим только вязкий режим обтекания частиц), систему уравнений движения частиц можно запасать в виде

+ V = U + Ya (v -U), (1)

' dt ' j~t A 1 !

j*i

где aj = 1,5Rj/rj,-; rfi - расстояние между рассматриваемыми частицами.

Известия ТРТУ

«Экология 2004 - море и человек»

Решение системы (1) проведено методом последовательных приближений. При этом, как и ранее, в первой приближении предполагаем, что rjt = r0 = const,

V = dxjdt, а начальные условия нулевые. В результате было получено весьма громоздкое аналитическое выражение, структура которого может быть представлена следующим образом:

X = b1e 8т + b2 sin mt + b3 cos cut + b4, (2)

где b1, b2, b3, b4 - некоторые функции т, радиуса частиц R амплитуды колебательной скорости U0, частоты m = 2nf,

8 - функция радиусов частиц и расстояния r0ji. между ними. Коэффициент

b1, , .

(2) , , описывающий переходные процессы, быстро убывающие во времени, гармонические члены и постоянную составляющую.

Метод решения задачи о взаимодействии в звуковом поле трех частиц и общая структура конечного выражения сходны со случаем двух взаимодействующих частиц, полученным в [2]. Тогда при R3 = 0 конечное выражение для стационарной составляющей сближения приводится к случаю нецентрального взаимодействия двух .

Был проведен расчет стационарной составляющей взаимного смещения частиц относительно друг друга в широком диапазоне измерения размеров частиц и параметров звукового поля. Расчеты показали, что, как и в случае взаимодействия двух , -солютной величине с увеличением амплитуды колебательной скорости. В зависимости от соотношения размеров частиц, исходного расстояния между ними и частоты колебаний характер их взаимодействия существенно меняется. В качестве примера на рис. 2 приведены результаты расчета величины стационарных составляющих взаимных смещений частиц Ax2i, AXi, Ax32 (кривые 1, 2, 3 соответственно) относительно друг друга в зависимости от частоты, при амплитуде колебательных смещений среды 5 см/с. Пунктирные участки кривых соответствуют сближению частиц, сплошные кривые - расхождению.

а б

Рис. 2. Зависимость величины взаимных смещений частиц от частоты:

а - = Я2 = Я3 = 1 мкм, г12 = г23 = 100 мкм; б - Я-[ = Я3 = 1 мкм,

Я2 = 4 мкм, г12 = 100 мкм, г23 = 150 мкм Из графиков на рис. 2, а следует также, что для одинаковых частиц при равенстве расстояний между ними абсолютные величины их смещений относительно друг друга незначительны. Две крайние частицы практически не влияют на движение друг друга (кривая 2). Средняя же частица как бы дрейфует между ними, приближаясь к частице 3 в диапазоне частот до 2 кГц (кривая 3) и удаляется от неё (приближа-1), . -меняется, если исходные расстояния между частицами неодинаковы.

,

их взаимодействия существенно изменяется. При этом наличие асимметрии в их взаимном расположении не оказывает существенного влияния ни на степень, ни на характер взаимодействия частиц. Если частицы отличаются по размерам, то наблюдается их взаимное сближение, вплоть до частоты 1,8 кГц, переходящее затем в расхо-, ( 2 3 . 2, ), -

няется изменением направления движения частиц, обусловленным характером возмущения, вносимого частицами в поля обтекания друг друга. Общим для всех рассмотренных случаев является тот факт, что на частотах выше 2 - 4 кГц абсолютные величины взаимного смещения уменьшаются.

Если имеется асимметрии в расстояниях между частицами, то величина взаимного смещения частиц увеличивается. При наличии асимметрии в размерах частиц порядок величин взаимодействия резко возрастает. Увеличение амплитуды колебательной скорости также приводит к росту абсолютной величины взаимного смеще-.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Фукс НА. Механика аэрозолей. - М.:Изд. АН СССР, 1955.

2. Тимошенко В.Н.,Чернов НМ. Взаимодействие и диффузия частиц в звуковом поле.- Ростов-на-Дону: Ростиздат, 2003.

СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ

Л.П. Милешко, О.В. Сакевич

Внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий во всех сферах хозяйственной деятельности относится к основным направлениям государственной политики в области экологии [1]. Федеральным законом «Об охране окружающей среды» введены новые принципы охраны окружающей среды, в том числе, обязан-

( ), -

родоохранный эффект [2].

В современном производстве печатных плат (ПП) к НСТ относится тентинг-

( ), -

ность и отверстия заготовки ПП металлизируются без употребления экологически опасных процессов химического меднения и осаждения металлорезистов [3].

Известные методы осуществления ПМ подразделяются на 3 группы процес,

токопроводящие полимеры [4-7].

В отечественных публикациях практически отсутствуют сведения об используемых реактивах для проведения этих процессов, так как они являются предметом ноу - хау зарубежных фирм, продающих данные технологии.

В связи с этим в докладе сделан аналитический обзор иностранной патентной и научно-технической литературы, в которой в той или иной мере предоставлена , .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.