Введение к работе
Актуальность темы
Создание некоторых новых технологий и энергетических систем связано с использованием зернистых слоев. Зернистые слои имеют важное применение в каталитических и ядерных реакторах, а также в теплообменниках и в различных фильтрующих аппаратах. Величина перепада давления и соответствующее гидравлическое сопротивление закладываются в расчет проектируемых реакторов. Кроме этого, знание локального распределения давления внутри упаковки при всех режимах течения позволяет прогнозировать соответствующие процессы переноса тепла и массы между элементами и стенкой аппарата. Обычно в экспериментах молчаливо предполагается, что зернистый слой оказывает выравнивающее действие на поток, но в действительности осуществление равномерного потокораспределения скоростей и соответствующего давления в упакованном слое является сложной проблемой. Неравномерности потока, генерируемые неподвижным зернистым слоем, связаны с разнообразными факторами: неравномерностью укладки зерен, пристенными эффектами, напряженным состоянием слоя, наличием постоянных контактов между частицами, приводящими к образованию непроточных зон и к спеканию зерен в случае высокотемпературных и других активных процессов. В результате влияния этих факторов снижается интенсивность процессов переноса и возникает их существенная неравномерность, которая может привести к локальному перегреву аппарата и выходу его из строя, кроме того, появляются трудности с перезагрузкой и обновлением зернистого слоя. Поэтому детальное знание поведения потока в упакованных слоях имеет большую практическую ценность и существенно для создания новых энергетических систем и технологий.
Цели и задачи работы
Диссертация посвящена экспериментальному исследованию локальной структуры распределения давления при течении жидкости в зернистом слое. При этом ставились следующие задачи:
-
Разработка технических средств, для измерения распределения давления внутри зернистого слоя.
-
Изготовление экспериментального стенда, включающего безпуль-сационный гидродинамический контур.
-
Экспериментальное исследование давления внутри зернистого слоя.
, I РС-»*!ІКОНАЛкМА* J
зі 5*адиотЕ«А І і 03> ЩГпс\>У
4. Определение влияния пульсаций, возникающих в результате работы центробежного двигателя, на поле давления внутри зернистого слоя.
Практическая значимость
-
Разработано новое устройство - датчик статического давления, позволяющий определять статическое давление в потоках неизвестной направленности.
-
Разработан и изготовлен экспериментальный стенд, включающий безпульсационный гидродинамический контур и измерительную схему.
-
Получены экспериментальные данные по распределению статического давления по длине и сечению зернистого слоя в безпульса-ционном режиме течения и проведено сравнение этих данных с экспериментальными данными при наличии пульсаций.
Полученные результаты могут быть использованы в химической и нефтегазовой промышленности, а также в тех областях промышленности, где при создании новых технологий и энергетических систем, используются зернистые среды.
Научная новизна работы
-
Впервые выявлено влияние низкочастотных пульсаций на распределение давления по длине и сечению упакованного слоя до чисел Re<200.
-
Экспериментально обнаружен новый механизм поперечного переноса внутри зернистого слоя, зависящий от пульсаций потока на входе в упаковку, и предложена физическая интерпретация полученного эффекта.
-
Обнаружено и исследовано влияние входного размера щели для отбора статической составляющей давления, расположенной в зоне между шариками.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 10 научных, научно-технических и научно-практических конференциях, а именно:
-
II Международной конференции "Совершенствование систем автомобилей тракторов и агрегатов" АЛТГУ, Барнаул 2000.
-
5th Workshop on Transport Phenomena in Two-Phase Flow, Or-pheus'2000, September 11-16, Bulgaria.
-
VI Международного семинара "Устойчивость гомогенных и гетерогенных жидкостей", (г. Новосибирск, апрель 2000 г.).
-
Российском национальном симпозиуме по энергетике РНСЭ (10-14 сентября 2001, КГЭУ, г.Казань).
-
VIII Международной конференции "Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей" (г. Новосибирск, апрель 2001 г.).
-
VIII Всероссийском съезда по теоретической и прикладной механике (г. Пермь, 2001г.).
-
6th Workshop on Transport Phenomena in Two-Phase Flow, Bour-gas2001, September 11-16, Bulgaria.
-
Международной научно-практической конференции "Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических факельных печах и топках" (г. Тверь, 2001).
-
VII Всероссийской конференции молодых ученых "Актуальные вопросы теплофизики и физической гидрогазодинамики" (г. Новосибирск, 2002 г.).
-
К Международной конференции "Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей" (г. Новосибирск, апрель 2004 г.).
Публикации
По результатам диссертационной работы опубликовано 21 печатная работа.
Структура и объем диссертации
