Введение к работе
Актуальность пртбггяеы. Многофазные течения различного рода широка аспространены в современном технологическом оборудовании. Частным случаем аких течений является газожидкостные пузырьковые течения. Они широко аспространены в современной технике, энергетике, химической технологии, иотсхнологии, добыче и транспортировке нефти и газа, металлургии. Область их ^именения непрерывно расширяется с развитием новых технологий. В связи с тим актуальным является предсказание поведения газожидкостньгх течений и >асчет их характеристик в различных типах новых технологических устройств и ппаратов. Ввиду многообразия пузырьковых течений и большого количества физических параметров, определяющих их поведение, исчерпывающее еоретическое решение этих задач еще недостаточно развито, и прогнозирование озможно выполнить только при наличии развитых модельных подходов.
В силу отставания теоретических методов описания двухфазных
[узырьковых течений на первое место выходят экспериментальные методы
излучения достоверной информации как для конкретных устройств и аппаратов,
ах и для тестирования развиваемых модельных подходов. В большинстве
кепериментальных работ по восходящему пузырьковому течению исследования
ыполнялись, как правило, в развитом турбулентном потоке, в котором
«повременно присутствуют как наведенная пузырьками "псевдотурбулеіггность"
ах и собственная турбулентность жидкости. Экспериментально выделить и
щенить влияние на структуру течения вклад от каждого из этих слагаемых в таком
ечении невозможно из-за тесного взаимодействия этих составляющих
урбулептности. Экспериментальные данные по пузырьковой
ісеццотурбулентности в литературе практически отсутствуют.
В связи с этим представляется необходимым детальное экспериментальное геследование восходящего пузырькового течения при докритических числах 'ейнольдса, построенных по приведенной скорости жидкости и диаметру трубы.
Цевья работы является определение основных закономерностей поведения гаминарного пузырькового газожидкостного течения в вертикальной трубе.
Методвза экспериментальных веследевгнва. Основной объем данных в гсследовании получен с помощью электродиффузионного метода, адаптированного да проведения измерений в жидкости повышенной вязкости. Измерения скорости [узырьков и скорости скольжения пузырькоп проводились с использованием пециально разработанного ЛДА. Также проводилось систематическое Фотографирование потока для регистрации размера пузырьков, и применяла;.ь изуализация течения с использованием метода водородных пузырьков.
Научная новюва работы заключается в том, что автором впервые
проведено исследование комплекса основных гидродинамически: характеристик восходящего пузырькового течения в области докритических чиса Рейнольдса в широком диапазоне режимных параметров;
показано, что в ламинарном пузырьковом течении происходит плавної развитие профилей локальной скорости жидкости от параболического однофазной к заполненому двухфазному, по мере увеличения газосодержания;
проведены измерения расстояния пристенного максимума газосодержания с стенки для разных реаимных параметров течения, зарегистрирован слой чистої жидкости вблизи стенки, толщина слоя зависит от среднего диаметра пузырьков і потоке;
показано, что развитие ііульсанионной структуры ламинарного пузырьковой течения предполагает развитие коллективных эффектов в течении;
разработана методика для локальных измерения скорости и размерг пузырьков с применением модифицированной дифференциальной схемы ЛДА, не основе которой развита комбинированная методика для измерения локальной скорости скольжения пузырьков;
проведены подробные измерения средней локальной скорости скольженш пузырьков в потоке, показано что в пристенной зоне происходит увеличенж скорости скольжения пузырьков, этот эффект более выражен при болъшш скоростях жидкости и больших гаэосодержаниях, в максимуме пристенного пика газосодержания скорость скольжения меньше, чем скорость всплытия одиночных пузырей в покоящейся жидкости.
Эти результаты представляются автором к защите.
Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием отлаженной электродиффузионной методики, тщательно отработаной в применении к двухфазным пузырьковым потокам, и подробной методической проработкой применения ЛДА для измерений скорости пузырьков. Для регистрации сигналов использовалась проверенная стандартными средствами метрологии контрольно-измерительная аппаратура. Регистрация и обработка сигналов проводилась с использованием ЭВМ, что существенно снижало погрешности измерений.
Практическая ценность работы. Результаты исследования могут быть использованы при создании и тестировании новых методов расчета газожидкостньк пузырьковых течений. Разработки методик измерений могут быть
использованы при дальнейших исследованиях локальной гидродинамической структуры двухфазных потоков.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на 7-ой Всесоюзной школе молодых ученых и специалистов "Современные проблемы теплофизики" (ИТ СО РАН, Новосибирск, 1992), и международных конференциях: ASME Ruid Engineering Summer Meeting (USA, Lake Tahoc, 1994) и 2-nd Int. Conference on Ruid Dynanic Measurement and Its Application ( China, Beijing, October 1994).
Публикация. По материалам работы опублнковаино 7 печатных работ.
Структура и сб*ш работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения и списка литературы. Работа содераиг 66 рисунков, 4-е таблицы, 1S7 5иблиографических ссылок. Общий объем работы - 160 стр.