Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 9
ГЛАВА I. СТОЛКНОВЕНИЕ КАПЕЛЬ В СПОНТАННО РАСПАДАЮЩЕЙСЯ СТРУЕ ЖИДКОСТИ 12
1.1. Методика исследования 13
1.1.1. Устройство для подачи жидкости под постоянным напором 14
1.1.2. Устройство для исследования струи жидкости. 16
1.2. Процесс распада струй. Группы капель 23
1.2.1. Спонтанный распад струй 24
1.2.2. Групповой характер распада струи жидкости.
1.3. Распределение капель в струе по скоростям. 29
1.4. О закономерностях движения капель внутри струи 33
1.5. Действие электрического поля на столкновения капель внутри струи 37
1.5Л. Исследование влияния электрических полей на струю жидкости 39
1.5.2. Стабилизация струи жидкости в электрическом поле 43
1.6. Столкновения капель в струе и их распределение по расстоянию от сопла 46
1.6.1. Столкновения капель внутри струи 47
1.6.2. Эффективность столкновений капель внутри струи 48
Краткие выводы.
ГЛАВА 2. СТОЛКНОВЕНИЯ КАПЕЯЬ В ВДКОЙ СТРУЕ, ТР ПРИНУДИТЕЛЬНО РАЗДРОБЛЕННОЙ НА КАПЛИ §6
2.1. Методика исследования 5ф
2.1 1. Дробление струи на одинаковые капли заданного размера
2.1.2. Получение столкновений свободно падающих капель с малыми относительными скоростями §0
2.1.3. Влияние полярности электрического сигнала, подаваемого в подвижную катушку вибратора, на процесс образования пар капель §6
2.1.4. Формирование пилообразного напряжения 66
2.1.5. Измерение тока, переносимого струей. Обшая схема установки 70
2.2. Столкновения капель с очень малыми относительными скоростями. Область не слияния. 73
2.2.1. Проведение эксперимента
2.2.2. Результаты исследования .
2.3. Сообщение каплям жидкости электрического заряда.
2.4. Влияние электрического поля на эффективность соударений свободно падающих капель воды
2.4.1. Влияние заряда капель на эффективность их соударения в свободном падении при отсутствии внешнего электрического поля 8Э
2.4.2. Эффективность соударения незаряженных капель, свободно падающих в продольном электрическом поле 9.
2.4.3. Явление компенсации 953 .
2.5. Длительность взаимодействия капель, сталкивающихся в свободном падении 95.
2.5.1. Длительность слияния капель, свободно падающих в струе жидкости
2.5.2. Длительность контакта капель жидкости, сталкивающихся в свободном падении
2.6. Пульсации капель и их влияние на эффективность соударения
2.7. Устранение столкновений капель путем их зарядки 1
2.7.1. Проведение эксперимента JQ5
2.7.2. Результаты эксперимента JQ6
Краткие выводы JQ8
ГЛАВА 3. ДЛИННОВОЛНОВЫЙ РАСПАД СТРУЙ И ЕГО ИССЛЕДОВАНИЕ
3.1. Длинноволновый распад струи и его исследование.
3.2. Методика исследования 1
3.2.1. Схема установки 119
3.2.2. Приборы для контроля величины и формы сигнала вибратора на его штоке и в жидкости
3.2.3. Лабораторная модель для исследования длинноволнового распада струи 121
3.2.4. Исследование и подбор диафрагмы, излучателя и штока модели
3.2.5. Исследование резонансных свойств лабораторной модели и их влияние на ширину области монодисперсного дробления
3.3. Электродинамический вибратор (ЭДВ) 25
3.4. Экспериментальное исследование области бесспут-яикового мояодисперсяого дробления (ОБЩ). Д27
3.4.1. Исследование зависимости ширины ОБЩ от отношения отверстия истечения жидкости 128 Стр.
3.4.2. Из следование зависимости ОБМД от электродинамической мощности сигнала вибратора. J28
3.4.3. Исследование зависимости ширины ОБЩ от коэффициента соотношения амплитуд 2»33
3.4.4. Исследование зависиюсти ширины ОБМД от напора жидкости (объемного расхода) 33
Краткие выводы и рекомендации 38
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ ВИБРОГРАНУЛЯТОРА С ДЛИННО ВОЛНОВЫМ РАСПАДОМ СТРУЙ Д39
4.1. Конструкция модели виброгранулятора Д39
4.1 Л. Выбор толщины материала дниша, его формы и диаметра отверстия истечения
4.1.2. Ввод жидкости в акустическую камеру модели гранулятора Ц2
4.1.3. Выбор диаметра и формы излучателя .143
4.1.4. Выбор объема акустической камеры модели гранулятора 2.
4.2. Исследование резонансных свойств модели виброгранулятора 149
4.3. Исследование формы сигнала, необходимой для получения длинноволнового распада 55
4.4. Экспериментальное исследование области бесспутникового монодисперсяого дробления на модели виброгранулятора 0
4.4.1. Исследование зависимости ширины области бес спутникового монодисперсяого дробления от электрической мощности сигнала, подаваемого
на вибратор 60
4.4.2. Исследование зависимости ширины ОБВДД от Стр. коэффициента соотношения амплитуд 162
4.4.3. Исследование зависимости ширины ОБЩ от напора жидкости 164
4.4.4. Влияние стержневых резонаторов на работу модели виброгранулятора 168
Краткие выводы и рекомендации 172
ГЛАВА 5. КОНСТРУКЦИЯ ВИБРОГРАНУЛЯТОРА С ДЛИННОВОЛНОВЫМ РАСПАДОМ СТРУЙ 174
5.1 Обзор конструкций виброгрануляторов 174
5.1,1. Виброграну ляторы с мембранными излучателями. 175
5,1. 2. Виброгранулятор с вибратором типа статической сирены. 179
5.1.3. Виброгранулятор с резонатором крутильных колебаний. 179 .
5.1.4. Спонтанные виброграну ляторы 181 .
5.1.5. Виброграяуляторы линейного типа 182
5.1.6. Вращающийся виброгранулятор 182
5.1.7. Низкопройзводительный гранулятор со сферическим днищем 184
5.2, Обзор существующих конструкций вибраторов. 185
5.2.1. Шариковые пневмовибраторы (ППВ) 185
5.2.2. Гидродинамические вибраторы (ГДВ) 187
5.2.3. Акустические пневмовибраторы (АПВ) 18
5.2.4. Электромагнитные вибраторы (ЭМВ) 189
5.3. Расчет конструкции виброгранулятора с длинно волновым распадом струй 191
5.3.1. Определение диаметра отверстий в днише гранулятора и толщины материала дниша J93
5.3.2. Выбор формы и размеров перфорированного дяишаДЗЗ Стр.
5.3.3. Определение частоты дробления, необходимой для получения гранул заданного размера. J94
5.3.4. Определение числа отверстий в днише гранулятора Д94
5.3.5. Проверка виброгранулятора на ламинарность течения плава перед отверстиями 195
5.3.6. Расчет необходимой мощности вибратора и выбор его конструкции 195
5.4. Исследование конструкции виброгранулятора 195
5.4.1. Исследование влияния размеров излучателя на качество работы гранулятора 197
5.4.2. Исследование и выбор конструкции резонаторов 198
5.4.2;1. Стержневые резонаторы 201
5.4.2,2. Дисковые резонаторы 203
Выводы и рекомендации 206
Общие выводы 208
Литература 2Д
Условные обозначения 2J9
Приложения 1. Таблица I. - Воздействие различных факторов на поведение свободно падаюших капель воды, сталкивающихся внутри струи
2. Акт испытания виброгранулятора конструкции Сумского филиала ХПИ с длинноволновым распадом струй от 29.05.80 г
3. Акт промышленных испытаний врашаюшегося виброгранулятора с электромагнитным вибратором от 25.07.80r 8
4. Расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения разработки на Гродненском ПО "Азот" от 24.04.81г
5. Расчет прогнозируемого экономического эффекта
от внедрения разработки на Гродненском ПО "Азот"
от 30.07.8Ir
6. Акт испытания виброгранулятора конструкции Сумского филиала ХПИ от 22.06.81г 7. Таблица 2. - Сравнительные данные по грансоставу карбамида, полученному на различных типах грануляторов
Введение к работе
В решениях ХХУ съезда Коммунистической партии Советского Союза "Об основных направлениях развития народного хозяйства СССР на I976-X980 гг." /I/ сказано:
" Довести в 1980г. производство минеральных удобрений до 143 млн.тонн... Обеспечить в 1980 году производство .... азотных удобрений,в основном.в гранулированном виде...."
Центральный Комитет КПСС в своем постановлении " 0 проекте ЦК КПСС к ХХУІ съезду Коммунистической партии Советского Союза "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" указывает: "Довести выпуск минеральных удобрений в 1985 году до 150-155 млн.тонн...Осуществлять с 1985 года поставку калийных удобрений сельскому хозяйству только в гранулированном и крупнокристаллическом виде".
За период с 1975 года по 1980 год сельскому хозяйству было поставлено около 400 млн. тонн минеральных удобрений /2/.
Качество и эффективность применения гранулированных удобрений в значительной мере определяется степенью их монодисперсности.
Отсюда ясно, что получение монодисперсного гранулированного продукта является важной народно-хозяйственной задачей. Хотя за последние годы достигнуты определенные положительные результаты, полностью эта задача ешё не решена.
Центробежные секционные грануляторы, разработанные и установленные Сумским филиалом Харьковского политехнического института им. В.ИДенияа на многих химических комбинатах, будучи компактными, надежными в работе, все же дают недостаточно равномерный гранулометрический состав конечного продукта /3/. В работе /4/ представлены результаты исследования и опыта промышленного использования акустических грануляторов леечного типа производительностью 15 + 22 т/ч. Эти гранулятори конструктивно просты, позволяют получить аммиачную селитру с гранулометрическим составом, содержащим фракцию 2+3 мм до 80$.
В работах /5,6/ сообщалось, что подача на струю жидкости пилообразных возмущений ведет к бесспутниковому распаду и к полностью монодисперсному составу гранул. При этом используются гранулятори мощностью до 8 т/ч; судя по опыту их работы, в частности на Северодояецком ПО "Азот", количество гранул фракции 2-3 мм не превышает 80$.
Причиной такого положения является то, что у всех существующих центробежных и виброгрануляторах вследствие малой длины волны распада струй (3-5 мм), случайные помехи создают на струях возмущения, приводящие к столкновениям капель до их затвердевания.
В настоящее время созданы вращающиеся виброгрануляторы/7, 8/. Они позволяют значительно уменьшить количество столкновений по сравнению с неподвижными. Возможны и другие пути повышения монодисперсности гранул.
Целью данной работы и является исследование путей устранения столкновений и коагуляции капель при грануляции плавов.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
1. Определение факторов, влияющих на столкновения капель в жидкой струе при ее спонтанном или принудительном дроблении на капли.
2. Исследование столкновений капель таких диаметров и с такими относительными скоростями, которые имеют место при центробежной и вибрационной грануляции плавов.
3 Разработка методов и устройств для предотврашения столкновений и коагуляции капель.
