авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||

Научные основы современных технологий распыливания воды в системах вентиляции и кондиционирования воздуха

-- [ Страница 4 ] --

Рис. 12 Форма первой свободной линии тока при различных углах раскрытия раструба

Из рис. 12 видно, что раз­меры вихревой зоны весьма значительны. Как показывают расчеты, ее про­тяженность для всех значений не намного меньше длины раструба l. Определены критические длины раструбов lкр при разных значениях угла раскрытия /. Если l< lкр, то мы имеем «короткий раструб» с одной отрывной зоной.

Приведенный анализ дает достаточно полное представление о кине­матических характеристиках течений вблизи «коротких» и «длинных» рас­трубов с разными углами раскрытия. Полученные результаты могут быть использованы для разработки эффективных конструкций входных участ­ков различных вентиляционных агрегатов, тепломассообменных камер и увлажнительных устройств.

Шестая глава посвящена вопросам практического использования ре­зультатов исследований. В основу разработанной методики инженерного расчета ПВР для про­мышленных аппаратов распылительного типа заложены теоретические модели каплеобразования, что позволяет расчетным путем устанавли­вать структурные и режимные параметры ПВР, гарантирующие получение заданного качества распыла. На примере определения требуемых характе­ристик центробежного скруббера с ПВР из абразивного материала, проек­тируемого для очистки промышленных газовых выбросов, показана техно­логия использования методики расчета и ее точность.

Приведена методика расчета ПВР с тон­ким распылением воды, разработанная для систем доувлажнения воздуха в помещениях с тепло-влаго-выделениями. Представлен порядок построения на I-d диаграмме процессов изменения состояния воздуха в помещении, даны зависимости для определения интенсивности увлажнения и времени достижения тре­буемого уровня влажности. Характеристики ПВР и место установки распыли­теля в помещении предлагается определять с учетом параметров траекто­рии полета (рис.13) и длительности испарения капель (рис.14).

Рис. 13 Схема установки ПВР в помещении Рис. 14 Время «жизни» капель в воздухе

Методика расчета ПВР для системы доувлажнения была использована при реконструкции вентиляции в производственной типографии завода «Сантехприбор» г. Казани. Проведение мероприятий по нормализации влажности в производственных помещениях принесло ощутимый эконо­мический эффект благодаря экономии бумаги и картона до 57 % и сокра­щения времени на приладку машин до 20%. Срок окупаемости внедренной системы доувлажнения составил 6 месяцев.

Программа расчета размеров капель, образующихся при распылива­нии жидкостей вращающимися распылителями с коническими каплеобра­зующими элементами, использована в проектном институте «Татинвест­гражданпроект» (г. Казань) при разработке раздела ОВ проекта «Пристрой и реконструкция Бугульминского Государственного русского драматиче­ского театра». Применение методики позволило определить требуемые ха­рактеристики многодисковых распылителей с зубчатой периферией, ис­пользуемых в секции увлажнения вентиляционно-увлажнительных устано­вок ВВУ-10 и ВВУ-20 (ОАО «Энергомаш», г. Тверь). Такие установки предусмотрены проектом для кондиционирования зрительного зала театра.

Предложения по устройству распылительной системы доувлажнения воздуха в торговом зале-экспозиции «Садовый рай», обеспечивающей тре­буемые параметры микроклимата по техническому заданию на проектиро­вание, использованы ГУП «Татинвестгражданпроект» в ходе разработки проекта отопления и вентиляции административно-торгового центра на Ильинском шоссе г. Красногорска Московской области.

Оценка экономической эффективности от внедрения отдельных разра­боток распылительных узлов деаэраторов и увлажнителей на основе ПВР проводилась в МУП ПО «Казэнерго» г. Казань, ООО «Елабужское пред­приятие тепловых сетей» г. Елабуга, в ОАО «Зеленодольское ПТС» г. Зе­ленодольск Республики Татарстан, а также в ЗАО «Поволжский фанерно-мебельный комбинат». Подтвержденный актами экономический эффект, ожидаемый и полученный на данных предприятиях от внедрения результатов исследования, составляет 134, 550, 128 и 149 тыс. руб. в год, соответственно.

В отдельных параграфах главы приведено описание разработанного способа распыливания и конструкций механических распылителей, позволяющих ней­трализовать образование капель-спутников при работе в режиме монодис­пергирования (рис. 15). В их основе лежит применение каплеобразователей в виде гибких упругих нитей, удерживающих на своей поверхности мик­рокапли при отрыве "основных" капель. Здесь же формулируются необходимые условия для осуществления способа, механизм процесса иллюстрируется фотографиями.

а) б) в)

Рис. 15 Конструкция распылителя с гибкими нитями и режимы распыливания.

а – режим «основных капель» (v<2 м/с); б – «струйный» (2<v<8 м/с); в – режим

«тонкого распыливания» с концов нитей (v>8 м/с).

Также рас­смотрены конструкции ПВР для работы с жидкостями, загрязненными ме­ханическими примесями (рис. 16). Основным элементом конструкций яв­ляется вкладыш-ротор 1 с конической внутренней поверхно­стью, выполняющий роль центрифуги для выделения загряз­нителя. Твердые частицы осаждаются под действием центробежной силы на внут­ренней поверхности вкладыша в виде кольцевого слоя осадка. Очищенная жидкость отводится через центральную щель 2 к внутренней поверхности пористого цилиндра 3 и распыляется, а осадок периодически удаляется из распылителя по конусу 4 через штуцер 5, отводящий частицы загрязнителя от внутренней поверхности пористого цилиндра распыли­теля. Такие конструкция ПВР рекомендуется для промышленных аппара­тов систем вентиляции и кондиционирования воздуха с частичной или полной рециркуляцией воды.

а) б)

Рис. 16 ПВР на основе абразивных изделий ЧЦ для загрязненных жидкостей:

а – с верхним отводом загрязнителя; б – с нижним отводом загрязнителя

Эффективность очистки от твердых частиц в образце ПВР из абразив­ного материала М10 с вкладышем-центрифугой по рис 16, а была экспери­ментально подтверждена на опытной установке при различных расходах воды и скорости вращения распылителя.

В заключение главы приводятся перспективные конструкции распылительных аппаратов на основе ПВР для тепловлажно­стной обработки воздуха (рис. 1719). Входы в отдельные устройства выполнены в виде раструбов с гладкой внутренней поверхностью, спрофилированной по расчетным очертаниям отрывных зон.

Если в схеме аппарата по рис. 18 в качестве вентилятора использовать его модернизированный вариант с пористо-волоконным дис­ковым распылителем, показанный на рис. 19,а, то можно получить конст­рукцию с двумя ступенями обработки воздуха - непосредственно в цилин­дрическом корпусе аппарата и в его вентиляторном агрегате. В первой ступени (без рециркуляции воды) можно осуществлять политропные про­цессы с охлаждением и осушением воздуха (а также процесс пылеулавли­вания), во второй – увлажнение до требуемых конечных параметров.

Рис. 17. Схема аппарата с многоярусным ПВР Рис. 18. Схема аппарата с инерционным каплеотделителем

Конструкция по рис. 19, а может использоваться в качестве само­стоятельного увлажняющего аппарата, как в виде отдельного блока, так и в сети воздуховодов. При работе ПВР в виде широкого диска большого диаметра (более 350 мм) легко достигаются необходимые для «каплеобразования на зерне» окружные скорости вращения (3040 м/с) при доступных оборотах крыльчатки вентилятора в 25003000 об/мин. Это позволяет осуществлять тонкое распыление воды с образованием моно­дисперсных капель размером менее 1520 мкм, быстро испаряющихся на небольшом по протяженности участке траектории после вентилятора.

а) б)

Рис. 19. Схемы аппаратов для увлажнения воздуха на основе ПВР: а - модернизированный круглый канальный вентилятор с функцией увлажнения (1 – двигатель с внешним ротором; 2 – войлочный диск, закрепленный на стенке крыль­чатки; 3 – трубопровод для подвода воды); б – приточная установка с секцией увлажнения воздуха.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

  1. Установлено, что применение современных монодисперсных технологий распыливания воды с помощью ПВР в распылитель­ных аппаратах систем вентиляции и кондиционирования может существенно повысить интенсивность и эффектив­ность проведения процессов тепловлажностной обработки воздуха.
  2. Анализ современного состояния теории и практики использования ПВР показал, что сегодня отсутствуют обоснованные физические представле­ния и построенные на них математические модели каплеобразования на зернах наружной поверхности ПВР. Это сказывается на точности методик расчета дисперсных характеристик пористых распылителей и сдерживает широкое применение ПВР в системах вентиляции и кондиционирования воздуха.
  3. Экспериментально и численным расчетом исследованы закономерно­сти каплеобразования на моделях зерен ПВР в виде цилиндров, конусов и сфер в поле силы тяжести, получены зависимости отрывных объемов ка­пель от геометрии каплеобразующих элементов, расхода и свойств жидко­сти. Определены границы перехода от каплеобразования к струйному ис­течению.
  4. Построена математическая модель динамики каплеобразования на зер­нах ПВР в поле центробежной силы, учитывающая структурные характе­ристики пористого материала, а также интенсивность течения жидкости через распыливающую поверхность ПВР. Разработан алгоритм численной реа­лизации модели.
  5. Составлена программа для расчета изменения формы капель во вре­мени с визуализацией этого процесса на экране ЭВМ. Рассчитаны отрыв­ные объемы капель при различных структурных, геометрических и режим­ных параметрах работы ПВР.
  6. Установлено, что динамика каплеобразования определяется соотноше­нием двух основных критериев и , характеризующих, соответственно, влияние центробежной силы и силы поверх­ностного натяжения жидкости на размеры капель в распыле ПВР.
  7. Экспериментально подтверждена адекватность динамической модели реальному каплеобразованию на зернах ПВР в монодисперсном (капель­ном) режиме распыления.
  8. На основе предложенной модели каплеобразования разработана мето­дика инженерного расчета ПВР, позволяющая определять основные конструк­тивные и технологические параметры распылителя в зависимости от требуемого качества распыливания жидкости.
  9. Предложен способ и ряд конструктивных вариантов ПВР, позволяю­щих нейтрализовать образование капель-спутников при работе в режиме монодисперсного распыления. В их основе лежит применение каплеобра­зователей в виде гибких упругих нитей, удерживающих на своей поверх­ности микрокапли при отрыве «основных» капель. Разработаны конструк­ции ПВР с вкладышем-центрифугой для работы с загрязненными жидко­стями. Устройства защищены патентами и авторскими свидетельствами.
  10. Результаты исследований характеристик ПВР из абразивного мате­риала и их отдельные конструкции внедрены на действующих предпри­ятиях МУП ПО «Казэнерго» г. Казань, ООО «Елабужское предприятие те­пловых сетей» г. Елабуга, ОАО «Зеленодольское ПТС» г. Зеленодольск Республики Татарстан, ЗАОр (НП) «Поволжский фанерно-мебельный ком­бинат». Промышленная реализация ПВР в аппарате для очистки аспираци­онного воздуха и устройствах для доувлажнения воздуха в помещениях общественных и производственных зданий обеспечила высокую эффек­тивность проведения тепловлажностных процессов и показала точность разработанной методики расчета распылителей.
  11. Сформулирована и решена задача по определению очертаний вихревых зон на входе во всасывающие отверстия распылительных аппаратов в виде раструба. Определены ха­рактерные параметры этих зон при различных длинах и углах раскрытия раструбов. Профилирование входов по очертаниям свободных линий тока позволит существенно снизить энергоемкость распылительных аппаратов систем вентиляции и кондиционирования воздуха, а также уменьшит шум, создаваемый ими.
  12. Разработан ряд энергоэффективных конструкций тепловлагообменных аппаратов на основе ПВР для систем вентиляции и кондиционирования воздуха. Входы в аппараты имеют гладкую внутреннюю поверхность, спрофилиро­ванную по расчетным данным выполненных исследований.
  13. Исследования и научные разработки, выполненные в рамках диссертаци­онной работы, используются в учебном процессе при подготовке специалистов-строителей, при курсовом и дипломном проек­тировании систем вентиляции и кондиционирования общественных и про­мышленных зданий.

Условные обозначения

, - угол, коэффициент; z, r – цилиндрические координаты; k1, k2 – главные кривизны поверхности в произвольной точке; k – средняя кривизна; , - плотность и динамиче­ская вязкость жидкости; , p - коэффициент поверхностного натяжения и давление жидкости; Q, v – объемный расход и скорость течения; g – ускорение силы тяжести; - поверхность; - область течения; - угловая скорость вращения; , por – ко­эффициент проницаемости и пористость материала ПВР; , - операторы Гамильтона и Лапласа; t – время, температура; с – капиллярная постоянная.

И н д е к с ы

о – начальный; отр – отрывной; к – капля; з – зерно; ф – фильтрация; кр – критический; ср – средний.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

(шрифтом выделены публикации в изданиях, рекомендованных ВАК)

  1. А.С. № 1745358 (СССР). Распылитель для загрязненных жидкостей. Р.Г.Сафиуллин, А.А.Колесник, А.Б.Сергеев, Н.А.Николаев. Опубл. в Б.И. №25, 1992.
  2. Сафиуллин Р.Г. К расчету профиля капли, отделяющейся от вертикаль­ного цилиндрического стержня // В Межвуз. сб.: Гидромеханика отопи­тельно-вентиляционных устройств, КазИСИ, Казань, 1993.- С.24-30.
  3. Сафиуллин Р.Г. Способ определения поверхностного натяжения жидко­стей // В Межвуз. сб.: Гидромеханика отопительно-вентиляционных уст­ройств, КазИСИ, Казань, 1993.- С.67-72.
  4. Сафиуллин Р.Г., Посохин В.Н. Определение объемов капель, отрываю­щихся от смачиваемой сферы // В Межвуз. сб.: Исследование сетей, аппа­ратов и сооружений водоснабжения и канализации, КазИСИ, Казань, 1995. - С.24-30.
  5. Патент № 2034266 (Россия). Способ определения поверхностного натяже­ния жидкостей. Р.Г.Сафиуллин, А.А.Колесник, В.Н.Посохин, Н.А. Нико­лаев. Опубл. в Б.И. №12, 1995.
  6. Патент № 2042438 (Россия). Механический распылитель. Р.Г. Сафиуллин, А.А.Колесник, В.Н.Посохин, Н.А. Николаев. Опубл. в Б.И. №24, 1995.
  7. Субханкулов Р.Р., Маков Р.Н., Сафиуллин Р.Г. Влияние геометрии каплеоб­разующего элемента, свойств и расхода жидкости на размер отры­вающихся капель // В Межвуз. сб.: Гидромеханика отопительно-вентиля­ционных устройств, КазИСИ, Казань, 1997.- С.86-90.
  8. Сафиуллин Р.Г., Колесник А.А., Посохин В.Н., Николаев Н.А. Опреде­ление размеров капель, отделяющихся от смачиваемых поверхностей // Изв. вузов. Химия и химическая технол., 1998, Т.41, вып.3. С.72-77.
  9. Сафиуллин Р.Г., Посохин В.Н., Салимов Н.Б. О формировании капель на гранулах пористых вращающихся распылителей // В Межвуз. сб.: Гидро­механика отопительно-вентиляционных устройств, КазИСИ, Казань, 1999.- С.34-40.
  10. Сафиуллин Р.Г., Посохин В.Н., Салимов Н.Б. Распыливание жидко­стей пористыми вращающимися распылителями // Изв. вузов. Строительство, 1999, №11. - С.130-133.
  11. Посохин В.Н., Салимов Н.Б., Сафиуллин Р.Г. Математическая модель каплеобразования на гранулах ПВР // Тру­ды VII съезда АВОК 30 мая - 2 июня, Москва, 2000. - С.82-86.
  12. Сафиуллин Р.Г., Салимов Н.Б., Посохин В.Н. Динамика свободной границы капли на зерне ПВР (статья) // Сб.тр. Гидромеханика отопительно-вентиляционных и газоочистных устройств. КГАСА, Казань, 2001.- с. 59-64.
  13. Сафиуллин Р.Г., Посохин В.Н. О форме и размерах вихревых зон на входе в щелевые стоки – раструбы // В сб.: Качество внутреннего воздуха и ок­руж. среды: Материалы I Международной НТК 25-29 сентября 2002. – Волгоград: Изд. ВолгГАСА, 2002.- С.32-35.
  14. Катков М.В., Посохин В.Н., Сафиуллин Р.Г. Подтекание к стокам при нали­чии ограждающих поверхностей // В сб.: Проблемы энерго - и ресур­сосбережения: Материалы НТК ИжГТУ 26-27 июня 2002. – Ижевск: Изд. ИжГТУ, 2003. - С.10-14.
  15. Посохин В.Н., Салимов Н.Б., Сафиуллин Р.Г. Течение вблизи плоского стока – раструба // В сб.: Проблемы энерго- и ресурсосбережения: Мате­риалы НТК ИжГТУ 26-27 июня 2002. – Ижевск: Изд. ИжГТУ, 2003. - С.15-18.
  16. Сафиуллин Р.Г. О динамике каплеобразования на модели эллиптической гранулы ПВР в поле силы тяжести // В сб.: Качество внутреннего воздуха и окруж. среды: Материалы II Международной НТК 15-19 сентября 2003. – Волгоград: Изд. ВолгГАСУ, 2003. - С.189-192.
  17. Посохин В.Н., Салимов Н.Б., Сафиуллин Р.Г. О форме отрывных зон на входе в раструб // Изв. вузов. Проблемы энергетики, 2003, №3-4. С. 39-47.
  18. Сафиуллин Р.Г., Салимов Н.Б., Посохин В.Н., Николаев Н.А. Дина­мика формирования капель на гранулах пористых вращающихся распылителей // Изв. вузов. Проблемы энергетики, 2003, №3-4. - С. 48-53.
  19. Safiullin R., Posokhin V., Zhivov A. Local exhaust>
  20. Сафиуллин Р.Г., Салимов Н.Б., Посохин В.Н., Николаев Н.А. Дина­мика формирования капель при фильтрации через пористое тело // Теоретические основы химической технологии (ТОХТ), 2004, том 38, №4. -С. 441-445.
  21. Сафиуллин Р.Г., Николаев Н.А., Посохин В.Н., Колесник А.А. Диспергиро­вание жидкости пористыми вращающимися распылителями. Модели каплеобразования. - Казань: ЗАО «Новое знание», 2004. – 64 с.
  22. Сафиуллин Р.Г. Бытовой увлажнитель воздуха с пористым вращающимся распылителем // В сб.: Качество внутреннего воздуха и окруж. среды: Ма­териалы III Международной НТК 14-17 сентября 2004. – Волгоград: Изд. ВолгГАСУ, 2004. – С.128-131.
  23. Сафиуллин Р.Г., Посохин В.Н. Динамическая модель каплеобразования на зерне пористого вращающегося распылителя // Материалы междунар. НТК 23-25 ноября 2005 «Теоретические основы теплогазоснабжения и вентиляции»: Сборник.- М.: МГСУ, 2005.– С.182 -188.
  24. Сафиуллин Р.Г. Аппарат для доувлажнения воздуха производственных по­мещений // В сб.: Качество внутреннего воздуха и окруж. среды: Мате­риалы IV Международной НТК 14-18 мая 2006. – Волгогра

    Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
     





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.