ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование аэродинамических особенностей внутренней структуры потоков из "Эффективность внедрения вихревых аппаратов" Особенности аэродинамики вихревых и циклонных камер для проведения ряда высокотемпературных технологических процессов в настоящее время исследованы достаточно подробно. Эти исследования указывают на тесную связь характеристик вращающегося потока с геометрической формой вихревой камеры, со способом подвода и отвода воздуха, с соотношениями ее определяющих геометрических размеров. Конструктивные особенности сушильной камеры создают в ней аэродинамическую обстановку, отличную от аэродинамики известных аппаратов вихревого и циклонного типа. Ниже изложены результаты экспериментальных исследований по выбору конструктивных параметров вихревой сушилки (табл. 3.2). [c.156] На рис. 3.7 приведена принципиальная схема вихревой сушильной камеры. Воздух в камеру подавали через вводные осевой и тангенциальный штуцеры в соотношении 30 и 70% соответственно. Нужно особо отметить, что выбранное на основании предварительных опытов такое соотношение потоков на входе обеспечивало качественную сушку распыленного материала без каких-либо осложнений, т. е. без отложений продукта на стенках камеры, с сохранением устойчивого режима по поддержанию основных параметров и т. п. В связи с этим в дальнейшем исследования проводили при указанном соотношении входящих потоков. [c.156] Исследование аэродинамики сушильной камеры проводили при продувке холодным воздухом, расход которого изменяли от 400 до 1000 нм /ч (с интервалом 200 нм ч). При этом число Рейнольдса в сечении входного (тангенциального) патрубка изменялось в пределах 90 10 Ке 200 10 . [c.156] Изменение полей скоростей и давлений в сушильной камере производили цилиндрическим трехканальным зондом с диаметром головки 4 мм (рис. 3.8) в комплекте с тремя U-образ-ными дифманометрами для одной половины сечения камеры по известной методике для измерения параметров газового потока [30]. [c.157] Измеренный в данной точке вектор полной скорости разлагается на две компоненты окружную (тангенциальную) — лежащую в плоскости поперечного сечения камеры и нормальную его радиусу продольную (осевую) — и,, лежащую в плоскости продольного сечения камеры и нормальную его радиусу. [c.158] Достоверность полученных результатов проверяли сравнением среднеинтегральной осевой скорости по радиусу исследуемого сечения камеры со средней расчетной скоростью в этом сечении. Градуировочный коэффициент цилиндрического приемника определяли путем проведения специальных измерений для каждого из сечений камеры. [c.158] Результаты исследований аэродинамики сушильной камеры показаны на графиках (рис. 3.9). [c.158] Распределение по радиусу камеры полной скорости и и ее компонент — и,, и Ux в области входного торца (сечение 1), в середине сушильной камеры (сечение П) и горловине аппарата (сечение III) при различных расходах воздуха показано на рис. 3.9а, б. [c.158] На рис. 3.96 представлены профили продольных скоростей (Ux) для исследуемых сечений I, II и III. Продольные скорости во всех сечениях увеличиваются от периферии к центру камеры и при этом они всегда имеют положительные значения во всем исследуемом диапазоне изменения расходов воздуха. Это свидетельствует о том, что, в отличие от аппаратов циклонного типа и ряда существующих конструкций распылительных сушилок, в исследуемой сушилке отсутствуют обратные токи, а также обратное перемешивание, что является существенным достоинством данной модели сушилки. [c.159] НИИ потоков вдоль вихревой сушильной камеры. В начальном участке камеры (сечение I) продольные скорости (и ) по абсолютному значению меньше по сравнению с окружными скоростями (u.f) примерно в 1,5-2,0 раза. Однако от сечения к сечению они растут быстрее, чем окружные скорости. В сечении II продольные скорости по сравнению со скоростями в сечении I возрастают в 2,0-2,5 раза, а в сечении III они выше в 10-12 раз. [c.160] Наглядно сравнение значений скоростей (и, и показано на рис. 3.11, где представлена зависимость средних значений скоростей по сечениям камеры от расхода воздуха. Как видно, в сечении I значительно преобладают окружные компоненты скорости, которые растут в этом сечении значительно быстрее при увеличении расхода воздуха, а продольные компоненты скорости (и ) при этом мало изменяются. В сечении II по-прежнему окружные скорости выше, по сравнению с продольными (Ux), однако последние по темпу роста превышают первые. В сечении III общая скорость, как и следовало ожидать, наибольшая, но характерным здесь является резкое увеличение продольных скоростей, которые превышают тангенциальные компоненты во всем диапазоне исследованных значений расхода воздуха. [c.160] Независимо от расхода воздуха коэффициенты увеличения скорости остаются постоянными. Причем коэффициент увеличения между крайними сечениями Ki iii равен произведению коэффициентов увеличения скорости между соседними сечениями, т. е. Ki m = Ki n Ki in. Таким образом, исследованиями аэродинамики сушильной камеры подтверждена автомодельность потока во всем объеме камерьЕ в исследованном диапазоне чисел Рейнольдса. Экспериментально установлено, что изменение расхода воздуха практически не влияет на распределение относительных окружных скоростей (uV bx) по радиусу в исследованных сечениях камеры. Все опытные точки хорошо группируются около обобщающих кривых, построенных в координатах (u /ubx - r/R), что свидетельствует о подобии скоростных профилей в каждом отдельном сечении камеры (рис. 3.12). [c.161] Наибольшая относительная ошибка не превышала 15% при 0,1 г/К 2 0,9. [c.162] Независимо от числа Рейнольдса этот коэффициент для каждого из сечений оставался постоянным, а по длине камеры он несколько возрастал ввиду постепенного уменьшения диаметра камеры. [c.162] Увеличение коэффициента между крайними сечениями I-III для основного участка сушильной камеры составляет от 0,4 до 0,6. Опыты показали, что, несмотря на значительное увеличение окружных скоростей по длине камеры, величина циркуляции в любом из исследованных сечений сушильной камеры по входу меньше расчетной. Для наиболее узкого сечения III = 0,6-1,0. Такой результат в аппаратах с вихревым течением при больших скоростях движения газов, по-видимому, объясняется значительными потерями на трение и другими пристенными эффектами. [c.162] В исследованном диапазоне расходов воздуха коэффициент гидравлического сопротивления (критерий Ей) для данной конструкции вихревой распылительной сушилки оставался постоянным и равным 8,9. Результаты этих исследований представлены на рис. 3.13 и 3.14. Следовательно, значение коэффициента гидравлического сопротивления (Ей = 8,9) можно использовать для расчета потерь напора в широком диапазоне изменения скоростей газа на входе аппарата (критерий Ке). [c.163] Проведенные аэродинамические исследования позволяют получить уравнения для давления капли в газовом потоке с учетом реальной аэродинамической структуры потока в вихревой сушильной камере. [c.163] На основе этих уравнений можно с достоверной точностью производить кинетические расчеты процессов тепло- и массообмена при проектировании подобных сушилок. Кроме того, по аэродинамическому режиму аппарата можно судить об использовании движущей силы процесса в нем. Как правило, наиболее благоприятные условия для тепло- и массообмена в аппаратах возникают при отсутствии обратного перемешивания в их рабочих объемах, т. е. в аппаратах идеального вытеснения, в которых степень использования движущей силы равна единице, а- движущая сила процесса в таких аппаратах равна среднему потенциалу тепла и массы (Д1 = Д1ср и ДР = АРср). [c.163] Отсутствие обратных токов в сушильной камере и большие значения коэффициентов увеличения скорости свидетельствуют о том, что движение газа в рабочих объемах аппарата происходит при значительных скоростях потоков и без продольного перемешивания вдоль камеры. Поэтому по гидравлическому режиму движения сушильного агента вихревую распылительную сушилку рассматриваемой конструкции можно отнести к аппаратам полного вытеснения. [c.164] В работе А. П. Фокина с соавторами [32] также отмечалось, что прямоточная распылительная сушилка с винтообразным движением теплоносителя и распыленного продукта приближается к аппарату идеального вытеснения. Причем расход распыляемого раствора и температура теплоносителя практически не оказывают влияния на продольное перемешивание в газовой фазе. Опыты, проведенные на пневмотрубках, показали, что при скоростях газа 10 м/с и выше их можно отнести к аппаратам идеального вытеснения. [c.164] Вернуться к основной статье