CC BY
33
4. Бобровский С.В., Гоголев В.М, Менжулин М.Г., Шилова Р.В. Интерполяционная термодинамическая модель для воды в области однородных и двухфазных состояний //ПМТФ. 1978. № 5. С. 130-139.
5. Беляев А.М., Воробьев B.C., Хомкин A.JL Широкодиапазонное уравнение состояния вода // ТВТ. 1990. Т. 28, № 3. С.467-472.
6. Куропатенко В.Ф. Локальная консервативность разностных схем для уравнений газовой динамики//ЖВМ и МФ. 1985. Т.25, №8. С. 1176-1188.
7. Калиткин Н.Н., Кузьмина Л.В., Шарипджанов И.И. Построение уравнения состояний химических соединений. М., 1976. 64с. (Препринт/ ИПМ АН СССР; № 43).
8. Ривкин C.JL, Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергоатомиздат. 1984. 80 с.
9. Альтшулер Л.В., Кругликов Б.С., Шарипджанов И.И. Расчеты мощного подводного взрыва с учетом испарения по обобщенному уравнению состояния воды //ПМТФ. 1980. № 1. C.128-I33.
10. Швец И.С. К определению удельной электропроводности плазмы подводного искрового разряда // ТВТ. 1980. Т. 18, № 1. С. 1-8.
ИНТЕНСИВНОСТЬ ГАЗОВЫХ ПОТОКОВ В НАДСЛОЕВОМ ПРОСТРАНСТВЕ СЫПУЧЕГО МАТЕРИАЛА, ПОДВЕРЖЕННОГО ВИБРАЦИОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ
Ю. О. Зеленкова, Б. Г. Сапожников, Ю. А. Усенко
Рассмотрена система в виде циклона, представляющего собой вертикальную цилиндрическую камеру, частично заполненную сыпучим материалом. Через замкнутое надслоевое пространство продувается воздух, а сама камера колеблется в строго вертикальном направлении. В качестве сыпучего материала использовался электрокорунд узких фракций с размером частиц -0,07, 0,16, 0,32, 0,63 и 1,3 мм. Высота слоя Н0 составляла 120 и 160 мм, а надслоевого пространства - 40 мм. Параметры вибрации изменялись: частота Г от 24 до 50 Гц, амплитуда А - до 3 мм, при этом относительное ускорение вибрации К =4т1 Г А/g не превышало 15, где g -ускорение силы тяжести.
При продувании воздуха через надслоевое пространство и отсутствии вибрации в нем возникают турбулентные потоки, аналогичные таковым в 1ЩКЛОННЫХ камерах. При наличии вибрационного воздействия в слое сыпучего материала образуются пульсирующие потоки газовой среды /1/. проникающие и в надслоевое пространство, способствуя большей турбулизации газовых потоков в
ЯТГ ш%
и, м/с
Рис.1. Осциллограммы пульсации скорости газовой среды в различных сечениях слоя: Н0=160 мм, А =2 мм, Г =35
Гц, <1х — 0,32 мм: а-х=5 мм; б
- 80; в - 155
Интенсивность газовых потоков в такой системе изучалась непосредственно с помощью датчика скорости - проволочного вольфрамового термоанемометра постоянной температуры диаметром 8 мкм и длиной 2 мм /2/, снабженного защитной сеткой, а также косвенно по величине коэффициента теплоотдачи от газа к стенкам циклона, одной из которых является поверхность сыпучего материала (зеркало слоя). В последнем случа!е применялась стационарная методика, состоящая в следующем. Предварительно нагретый воздух продувался через надслоевую камеру, расход которого в измерялся ротаметром. Дно циклона (нижняя граница слоя) охлаждалось проточной водой, а боковые стснки и крышка были теплоизолированы. В опытах измерялись: температура в верхней части слоя, температура воздуха в надслоевой камере' и ес изменение при прохождении через эту камеру. Коэффициент теплоотдачи а определялся по уравнению Ньютона-Рихмана и относился к единице поверхности зеркала слоя.
С помощью термоанемометра было установлено, что модуль скорости газа и в различных по высоте горизонтальных сечениях слоя, подверженного вибрации, претерпевает периодические изменения с частотой вынужденных колебаний циклона (рис.1), причем по мере перемещения вверх величина пульсаций и значение основного максимума (точка "б") возрастают. Получено также, что величина средней скорости газа й. рассчитанной на участке "а-в", увеличивается )С ростом параметров вибрации и уменьшением размера частиц слоя (кривые 3', 4' на рис.2б). Обнаружено, что пульсирующие газовые потоки, проникая в надслоевое пространство, могут увлекать за собой мелкие фракции материала, визуально наблюдаемые в виде выбросов, фонтанов и пыления. Таким образом, наличие вибрации уже само по себе способствует созданию интенсивных потоков газа в надслоевой камере.
В опытах по теплообмену установлено, что в случае неподвижного слоя хорошее
совпадение с экспериментом при продувании воздуха через надслоевое пространство дает формула ■ •
N114 = 0,0146 •11е%92-Рг0’4, (1)
полученная в /3/ где (1 = 6 мм - внутренний диаметр входного патрубка, Б =100 мм
- диаметр циклона (слоя). При расходах в = 0,5 - 1,1 м3/ч скорость истечения из патрубка составляла 4,9 -10,8 м/с, а коэффициенты теплоотдачи лежали в пределах от 40,8 до 84,2 Вт/м2«К. Сравнение этих скоростей с величинами й (рис. 1, кривые 3', 4' рис.2б) показывает, что они одного порядка. Для оценки интенсивности газовых потоков в надслоевой камере при одновременном действии обоих факторов: продувания газа над слоем и вибрационного воздействия, использовалось отношение а/ан , где а, ан - искомый и рассчитанный по формуле (1) коэффициенты теплоотдачи.
Из рис. 2а видно, что величина а/ац при наличии вибрации , значительно выше, чем при ее отсутствии (кривая 7): например, для частиц с1 =
0,16 мм - в 2,5-14 раза, а для частиц 611- = 0,63 мм - в 1,6-6,8 раза по сравнению с неподвижным слоем. К такому же эффекту приводит и переход к слою частиц меньшего размера (кривые 4 и 1, 5 и 2, 6 и 3). Сказанное полностью согласуется с выводами, полученными выше из анализа результатов измерений скорости газовых потоков в вибрирующей засыпке.
Более детально о влиянии параметров вибрации на величину а/ац , а следовательно, и на интенсивность газовых потоков в надслоевой камере можно судить по данным на рис. 26. Монотонный характер увеличения а/а ц (кривые 14) с ростом К соответствует аналогичному изменению скорости й (кривые 3', 4'). Однако имеются и отличия, проявляющиеся в том, что темп роста величины а/ац возрастает, а скорость й уменьшается, что связано с наличием при достаточно высоких параметрах вибрации выбросов, фонтанов или пыления, которые увеличивают поверхность теплообмена и приводят к большему росту коэффициента теплоотдачи. Наконец, из рис. 2а можно видеть, что с увеличением объемного ■ расхода величина сс/ац уменьшается, так как с одной стороны возрастает коэффициент а^, а с другой - несколько снижается а, потому что в надслоевом пространстве с ростом повышается статическое давление воздуха (система работала под наддувом), снижающее интенсивность газовых потоков в самом слое, а следовательно, и в надслоевом пространстве.
Таким образом, применение вибрации позволяет значительно повысить интенсивность струйных потоков в циклонах, частично заполненных сыпучим материалом.
Рис. 2. Зависимость ос/осц от расхода G (а) и относительного ускорения вибрации К (б), f = 40Гц, Н0= 120мм;
а) <1т= 0,16 мм: 1 - А =0,5 мм; 2 - 0,8; 3 - 1,2; dT = 0,63 мм: 4 - А =
0.5.мм; 5 - 0,8; 6 -1,2; 7 - А = 0 по уравнению (1);
б) 1 - dT = 0,07 мм; 2 - 0,16; 3 - 0,32; 4 - 0,63; Н0 = 160 мм, f = 35 Гц; 3'
- 0,32 мм; 4' - 0,63 мм
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Членов В.А., Михайлов Н.В. Виброкипящий слой. М.: Наука, 1972.
2. Косенко Г.Д., Сапожников Б.Г., Усенко Ю.А. Экспериментальное исследование скорости знакопеременных струй при истечении из горизонтальной кольцевой полости с вибрирующей внутренней поверхностью // Изв. АН СССР. МЖГ 1989. №4. С.178-180.
3. Magnusson К. Cyklonen som gas Kylare // WS. 1957. V.28, № 8. 223-224.
