Осредненные параметры газожидкостного слоя в инжекционно-струйном сатураторе с тупиковым каналом Текст научной статьи по специальности «Физика»

Таблица 1

Концен-

трация

пыли,

г/ж3

10,2

15.3

20.4

22.5 38,2 51.0

Длина пламени, см (а — «вперед» б — «назад»)

СОМ Оволакт Низколактозная лактоза Белакт-2 зам

(частицы разме- (частицы разме- смесь (частицы (частицы разме- (частицы разме- (частицы разме-

ром 0—60 мкм) ром 88—120 мкм) размером 0—60 ром 0—75 мкм) ром 0—88 мкм) ром 0—88 мкм)

мкм)

а б а б а б а б а б а 6

1 — 1,5 — — — 0,5—1,5 -

5—8 1 — — 1 — 1,5 — 5—8 —

6—8 2—3 — 1 — 2—3 — 8—10 1

1 6—9 3—4 — 2,5—4 — 5—8 — 10—12 1-2

3—6 12—15 1 3 5—8 1—2 3—4 — 7,5—14 1 >17 3-7

8—12 1—3 >17 8 -17 >17 5—6 4—7 1 >17 4—8 >17 8-і]

Одним ИЗ ЩИХ Підродині рата с тупиков г газожидкЛ

Таблица 2

К< сом Оволакт Белакт-2 [ зцм Лактоза Нмзколак-тозная сі^Яь

Ко —3,5614 —4,0303 —4,2281 —6,8942 —2,1967 —№773

Кі 0,2419 0,5303 0,4202 0,8898 0,2950 0,6562

Кг 0 0 0 —0,0049 —0,0078 —0,0279

Къ 0 0 0 0 0,0001 0,0005

поставление же полученных данных для пылей СОМ с известными для них данными (НКПР для СОМ 8,85 г/м3 [3]) говорит о том, что в нашем случае концентрации пыли несколько выше. Это объясняется тем, что в производственных условиях основная масса пыли имеет более высокую влажность и размер частиц [4] по сравнению с условиями, при которых проводились известные исследования.

При математической обработке полученных экспериментальных данных на ЭВМ с использованием корреляционного анализа были получены уравнения, выражающие зависимость длины распространения пламени от концентрации пылевого облака для исследованных сухих молочных продуктов.

Результаты исследований описываются в виде уравнения в общем виде:

1 = К0 + К1С + К2С2 + КзС3,

где параметром, характеризующим степень воспламенения / является длина пламени «вперед», см\ С — концентрация соответствующего пылевидного продукта, г/м3.

Численные значения коэффициентов для различных продуктов приведены в табл. 2. Уравнение справедливо для концентраций пыли от 10 до 100 г/м3.

Программа, с помощью которой производилась обработка экспериментальных данных, позволяла аппроксимировать 7 видов зависимостей, из которых и были выбраны зависимости, указанные выше и соответствующие наименьшим суммам квадратов отклонений между расчетным и факти- ( ческим значениями I.

Относительная погрешность расчета не превышает 15%.

Полученные данные следует учитывать при разработке безопасного процесса производства сухих молочных продуктов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Панасенков Н. С., Петрова Л. В. Обеспечение пожаробезопасной эксплуатации сушильных установок // Молочная и мясная пром-сть.—1988.— № 4,—

С. 42—43.

2. Корольченко А. Я. Пожаровзрывоопасность промышленной пыли.— М.: Химия, 1986.—216 с.

3. Л и п а т о в Н. Н., Харитонов В. Д. Сухое молоко.— М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1981.—264 с.

4. В а р в а р о в В. В., Дворецкий Г. Б., Полянский К. К. Очистка теплоносителя при сушке пищевых продуктов.™ Воронеж: Изд-во ВГУ, 1988,—136 с.

Кафедра технологии молока

и молочных продуктов Поступила 27.07.89

663.64.057

ОСРЕДНЕННЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГАЗОЖИДКОСТНОГО СЛОЯ в ИНЖЕКЦИОННО-СТРУЙНОМ САТУРАТОРЕ С ТУПИКОВЫМ КАНАЛОМ

С. С. ЕРМАКОВ, А. Ф. ДУБИНИЧ, С. В. ХАРЛАМОВ

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт холодильной промышленности

Инжекционно-струйные аппараты (сатураторы), непрерывно обновляемая поверхность контакта

в которых за счет энергии струи жидкости, вте- фаз, нашли широкое применение в сатурационных

кающей через газовую прослойку в резервуар, установках [1, 2] торговых автоматов АТ-101СК

заполненный жидкостью, формируется большая, и АВ-2М.

Рі

ко

но

ка

глубиной прони величины г необ; аппарата Ьк + г.

При истечени через газовую п| жидкостью, сов< инжектируемого кинетической эне струи жидкости Оі 2, от полюса теч^

Так как в ме< от полюса течени кинетической эне равен:

Ег.

где <3жн — расхоі газожидкостного струи); VI) — скор ность жидкости; интенсивность нар (расширения стру дольная составл. поперечного сечен Часть кинетичес на формирование і учесть эту часть, Полагая, что она по длине потоку < случая истечения струи в жидкость

4 гс

ГДё £■ — ускорения ность газа.

Пренебрегая сш плотности жидкдат;

При истечении ст ниченного об'йма ( расстоянии от нач!

12 Пищевая технология |

Таблица I

зим

Гчастицы размером 0—88 мк/Яш

0,5—1,5 5—8 8—10 10—12 >17 >17

1

1 —2 3—7 .8—17

аУ

геЕ

3

f

производилась 1ых, позволяла исимостей, из ста, указанные [м суммам ква-яым и факти-

а не превышает

лвать при раз-’водства сухих

П. В. Обеспе-'сушильных уста--1988,— № 4,—

.взрывоопасность 6.-216 с.

В. Д. Сухое 1Ы.-264 с. кий Г. Б., етоносителя при ґ: Изд-во ВГУ,

ступила 27.07.89

663.64.057

)Г0

РЕ

шийнввщг

:ть контакта итерационных ■ов АТ-101СК

Одним из основных параметров, характеризующих гидродинамику инжекционно-струйного аппарата с тупиковым каналом (рис. 1), является высота г газожидкостного слоя, которая определяется

Рис. 1. Схема течения жидкости в инжекционно-струй-ном сатураторе с тупиковым каналом

глубиной проникновения газа в канал. Знание величины г необходимо для расчета рабочей высоты аппарата Ьк + г.

При истечении вертикальной струи жидкости через газовую прослойку в резервуар, заполненный жидкостью, совершается работа по погружению инжектируемого газа. Известно [3], что поток кинетической энергии осесимметричной затопленной струи жидкости обратно пропорционален расстоянию 2 от полюса течения:

Е = 0,5 ^ ржи3йз. (1)

Так как в месте погружения струи расстояние от полюса течения г=Ло/2с и Е = (}жнио/2рж поток кинетической энергии струи на глубине 2 будет равен:

Ег=О,25<ЭжУ0ржЛ0/(2с), (2)

где — расход жидкости в начальном сечении газожидкостного потока (в месте погружения струи); и о — скорость истечения струи; рж—плотность жидкости; с — константа, характеризующая интенсивность нарастания толщины зоны смещения (расширения струи); ёо — диаметр сопла; и — продольная составляющая скорости; — площадь поперечного сечения струи.

Часть кинетической энергии струи затрачивается на формирование поверхности контакта фаз, однако учесть эту часть, даже косвенно, очень трудно. Полагая, что она пропорциональна осредненному по длине потоку объемному расходу газа С)г, для случая истечения вертикальной газожидкостной струи в жидкость получим:

' 4zc

kQezg [рж—рг),

(3)

где ц — ускорение свободного падения; рг — плотность газа.

Пренебрегая плотностью газа по отношению к плотности жидкости, запишем:

\ 0.5

(4)

При истечении струи жидкости в резервуар ограниченного объема (тупиковый канал) на некотором расстоянии от начального сечения канала проис-

12 Пищевая технология

ходит разворот течения, в результате чего направление потока изменяется на противоположное. При этом продольные составляющие скорости нисходящего потока резко уменьшаются, что позволяет сделать предположение о связи глубины проникновения газа в канал с координатой сечения разворота потока несущей жидкости. Согласно известному решению Г. Н. Абрамовича [4] положение сечения разворота при струйном течении гомогенной жидкости в тупиковом канале зависит только от его диаметра £> и находится на глубине г=2,15£>.

Присутствие значительного количества свободного газа усложняет картину течения. Струя жидкости распространяется не в среде с аналогичными физическими свойствами, а во встречном газожидкостном потоке. Уменьшение плотности смеси в канале относительно плотности втекающей в него струи приводит к снижению интенсивности нарастания толщины зоны смещения. При этом замедляется падение скорости вдоль оси струи и ее расширение, а координата сечения разворота смещается в область больших глубин.

Таким образом, при истечении струи жидкости через газовую прослойку в канал, заполненный жидкостью, глубина проникновения газа в жидкость зависит и от количества инжектируемого струей газа.

Анализ литературных данных показал, что инжектирующая способность струи зависит от скорости ее истечения, диаметра соплового отверстия и состояния струи в месте ее погружения в жидкость. Состояние поверхности струи жидкости, движущейся в газовой среде, изменяется по мере удаления от соплового отверстия, поэтому инжектирующая способность струи должна зависеть от толщины г газовой прослойки, увеличиваясь с ростом последней.

В результате проведенных экспериментов было установлено, что функциональные зависимости глубины проникновения газа в канал г и объемного газосодержания ф слоя от толщины газовой прослойки имеют экстремальный характер, причем в большинстве случаев величины г и (р достигают максимальных значений при одних и тех же значениях г=гэ. Уменьшение глубины проникновения газа в канал при дальнейшем увеличении толщины газовой прослойки объясняется распадом струи.

С учетом выявленного влияния на величину гэ диаметров канала и соплового отверстия, на основе предположения о ее связи с интенсивностью развития колебаний поверхности свободной струи получено (для системы вода — диоксид углерода) эмпирическое уравнение для толщины газовой прослойки, при которой величины г и <р достигают экстремальных значений:

м(£)Г(1**Ь)-". (5)

«о'

51,

о

где рг — плотность газа; о — коэффициент поверхностного натяжения жидкости.

Предположение о связи глубины проникновения газа в канал с его диаметром и относительной плотностью газожидкостного слоя подтверждено экспериментальными данными (рис. 2). Эта связь выражается зависимостью:

z

D

2,15

(6)

В результате эксперимента было также установлено, что максимальная глубина проникновения газа в канал zmax (при г=гэ) не зависит от его диаметра (при D/do >6 И Zmax/D < 22), поэтому опытные данные по максимальной глубине проникновения

X

'F

f

»/■

д / г*

‘/о ."А

Я&А.О

ол а*

46

at f

2,7-10-do = 2,2-10-

Рис. 2. Обобщенная зависимость вида г/£> = /(ср);

Д — (1(1 = 1,4-10_3 м;

0 □

Вода: Д □ О — t = 20° С,

А ■ • - * = 5° С,

А Ш С - / = 50° С, Рг/Рж = 8,86- 10~"3' р,/рж — 6,14-10 Рг/Рж = 7,23-10^

И вода — глицерин 60%,

1 = 20° С.

ію* h 6 в ю‘ г * < і»

Рис. 3. Обобщенные данные по максимальной глубине проникновения газа в канал. Условные обозначения по рис. 2.

газа в канал, учитывая также уравнение (4), обрабатывались (рис. 3) в виде зависимости гтах/<1ц от критерия Фруда Рг (Рг = и2/цй0). Данная зависимость описывается выражением:

(1о (7)

При уменьшении толщины газовой прослойки {г<гэ) глубина проникновения газа в канал уменьшается в соответствии с зависимостью:

z = Zmax (r/rj0-3, которая справедлива при z/D>2,15.

(8)

по выражениям (5), (7) и (8), с опытными данными не превышает соответственно 20, 16 и 22%.

Влияние температуры воды на гидродинамические характеристики инжекционно-струйного сатуратора с тупиковым каналом при проведении эксперимента не обнаружено.

Для оценки влияния вязкости жидкости на гидродинамические характеристики инжекционно-струйного аппарата была проделана серия опытов с использованием 60% раствора глицерина в воде, вязкость которого ка порядок выше вязкости воды. Опыты проводилась на модели с диаметром канала 34 мм. Установлено, что такое увеличение вязкости жидкости приводит к увеличению удерживающей способности канала по газу с образованием в канале крупных газовых включений (пробок). При этом максимальная глубина проникновения газа в канал возрастала на 20—25%, а соответствующая толщина газовой прослойки была меньше на 40—50% по сравнению со значениями, рассчитанными по выражениям (7) и (5). Однако существенного отклонения полученных данных от результатов расчета по зависимостям (6) и (8) обнаружено не было.

ВЫВОДЫ

Установленная количественная связь размеров и объемного газосодержания двухфазного слоя, образующегося в канале инжекционно-струйного аппарата, с начальными параметрами струи, диаметром канала, толщиной газовой прослойки и плотностью газа позволяет рассчитать инжекционно-струйный аппарат с тупиковым каналом, обладающий заданными осредненными характеристиками газожидкостного слоя.

ЛИТЕРАТУРА

1. А. с. 812327 (СССР). Сатуратор / В. Г. Генинг, С. С. Ермаков и др.— Опубл. в Б. И.— 1981.— № 10.

2. А. с. 812328 (СССР) Устройство для приготовления и порционной выдачи газированной воды / Р. Г. Дарев-ский, С. С. Ермаков и др.— Опубл. в Б. И.— 1981.— № 10.

3. В у л и с Л. А., Кошкаров В. П. Теория струй вязкой жидкости.— М.: Наука, 1965.— 431 с.

4. Абрамович Г. И. Теория турбулентных струй.— М.: Физматгиз, 1960.— 715 с.

5. S m i t h 1. М., Van de Sande E. Eintragen von

Luft in eine E1 ussigkeit diirch einen Wasserstrahe// Chem. Eng. Techn.— 1972.— 44.— № 19.— S. 1177.

Расхождение величин r„ z„

и г, рассчитанных

Кафедра оборудования пищевых производств, торговли и общественного питания

Поступила 25.02.!,-:.

66.05:621.57.041

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИНТОВЫХ КОМПРЕССОРОВ ДЛЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН

Г. Н. КАЛУГИН, В. А. ПЛЕСНЯЕВ, Л. Л. ТРОЯНОВ Краснодарский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт

Для решения важной проблемы сохранения качества выращенной продукции на пути поле — потребитель требуется создание надежных, относительно дешевых и мобильных холодильных машин, способных автономно работать в полевых условиях. Применяемые в настоящее время передвиж-

ные холодильные машины не всегда отвечают тре бованиям мобильности, надежной и безопасной эксплуатации.

Потребность в использовании специализированных передвижных холодильных машин носит резко выраженный сезонный характер, например, при

уборке зеленого горе в году. Кроме того, нологического про це от вида продукта, пі гаты уже на стади: в разряд нерентабел

Разработанная в К институте газолинам ГДХМ обладает пр| ляет обеспечивать <\ дом на сельхозпрод^

Принцип работы | зовании эффекта те! фазного потока. Сжг ширяется в сопле ратуры и увеличена расширившегося га] в результате энерго разгоняется и охлал ратур. Двухфазный! приемник-сепаратор,' водится из воздушгі ется к потребителю.

Вода в качестве і посредственный коні поэтому возрастают' по степени его очис!

Для наиболееэфф< необходимо подават расходов 1020 я-

Рабс — °-6 МПа; 1

жание — не более 10 ствует.

В данном случае винтовые компрессу ниям надежности, показателей и т. д.

Винтовые компреі получать сжатый в( нако для достижен потребовался бы дві ными промежуточн холодильниками.

Имеющиеся сейм маслозаполненные і движных компрессо; могли бы обеспечі Однако унос масла непосредственно в технологическим тр<

Наиболее эффекту винтовые компрессо полость. Известно в различные типы кс товые, работающие отмечают положите, шей, чем у масла т в процессе сжатия что позволяет по процесса сжатия, бі дователыю, темпер воды будет значите

Для полного пре тепла и определени ческой точки зрен воды рассмотрим в< при сжатии газа, кать: при увеличен! которое сопровожі испарением впрыси при равенстве влаї сжатия й\ = йг — і ного влагосодержаї