WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 22 |

Разработка и исследование установки приготовления композитного котельного биотоплива из отходов животноводческих ферм и нефтехозяйств

-- [ Страница 13 ] --

Причина появления силы Кориолиса — в кориолисовом (поворотном) ускорении. Это значит, что с точки зрения вращающейся системы отсчёта, некая сила будет пытаться сместить тело с радиуса [62].

сжимаемой жидкости в каналах модулятора сделаны следующие допущения:

скорость среды зависит только от радиальной координаты и времени; течение автомодельно по отношению к критерию Рейнольдса вследствие осевой симметрии[64,71] Дифференциальное уравнение относительного движения жидкости принято в виде уравнения Навье-Стокса в цилиндрических координатах. Система координат привязана к вращающемуся ротору. С учетом сделанных допущений уравнение одномерного движения имеет вид:

а уравнение неразрывности для сжимаемой жидкости Для процесса сжатия, протекающего в адиабатических условиях (при постоянной энтропии), уравнение состояния имеет вид где с – скорость звука в однородной среде.

Критерий кавитации Стайлса удобен для практического использования, т.к.

его легко регулировать, изменяя давление в камере озвучивания и перепад давления между полостью ротора и камерой. Он связан с критерием акустической кавитации соотношением [5,12,128,129] где Kс – критерий кавитации Стайлса, K с P / PS Pm| - модуль амплитуды отрицательного давления среды, г 2PS / L 2 критерий акустической кавитации;

a PS / P m давление жидкости на границе с пузырем, Па;

давление пара в пузыре в начальный момент времени, Па;

PV0 статическое давление жидкости в камере, Па;

P давление насыщаемого пара, Па.

Коэффициент кавитации Кс определяется непосредственно по результатам экспериментов, а по известным его значениям полученным при определенном положении затвора, легко определить критический параметр потока p1 или p2, если задано одно из них, при этом значение pн принимается в зависимости от температуры и типа жидкости по имеющимся справочным данным. Этим коэффициента кавитации Кс при разработке РО исполнительных устройств систем что не совсем соответствовало практическим результатам.

Тогда мы взяли уравнение (18) для перепада давления P и уравнение Бернулли (25) Получилось, что dV/dt = - V2/2l, где На рис. 21, приведенном в работе Червякова [17,62,197,199], проведен экспериментальных работ. По расчетам, представленным в нашей работе не подтверждается значение эффективной длины канала ротора.

Это объясняет смещение экстремума функции вправо от оси ординат на рис.

… и доказывает уменьшение скорости потока в начальный момент времен6и в канале ротора.

При значении S= D2 /4 и l = 0, имеем соотношение, при котором возникает экстремум минимального значения скорости потока при запуске ротора:

Таблица 13 - Перечень деталей аппаратов типа «РПА-Е-25-55А-30,0-У1»

3.3. Технические характеристики проточного ультразвукового диспергатора - второй ступени ОПУ высокоэффективного ультразвукового оборудования, предназначенные оптимизировать существующий технологический процесс гомогенизации гетерогенных полидисперсных биополимерных сред.

3.3.1. Проточный ультразвуковой диспергатор гетерогенных топливных композиций на стадии гомогенизации, или проточный ультразвуковой диспергатор УЗС-5П, - предназначен для однократной проточной обработки гетерогенных смесей ультразвуком на стадии смешения для [2,11,13,17,25,26,31,32,39,42].

Типовая ультразвуковая колебательная система (УЗКС) состоит из магнитострикционного), согласующего волновода-концентратора (бустера) и, как правило, набора сменных ультразвуковых рабочих инструментов-окончаний (РО).

Эти РО могут совершать различные виды колебаний.

[48,49,67,68,71]:

- согласующих элементов и сменных волноводов (рабочих окончаний - РО);

добротности УЗКС, амплитудно- и фазочастотных характеристик, положения узлов и пучности колебаний, максимальных механических напряжений и амплитуд колебаний в заранее заданных точках).

При выполнении поверочных расчетов приходится сталкиваться с задачами, требующими определения резонансных частот и форм колебаний УЗКС при заданной геометрии инструмента. Рассмотрим подробнее решение наиболее часто встречающихся задач расчета и проектирования УЗКС на примере УЗКС продольных колебаний.

Таблица 14 – Характеристики материалов для преобразователей В пятой графе таблицы 14 для большей наглядности представлены подсчитанные данные по рассеиваемой мощности (только за счет механического гистерезиса), по формуле (38), для u0 50 мкм, f = 26,5 кГц, диаметр цилиндрического волновода D = 5 мм (F = 19,6 мм2 ).

Из данных таблицы 14 следует, что для высокоамплитудных элементов УЗКС необходимо применять либо сталь 65Г, либо титановые сплавы, либо дюрали.

назначения В качестве электроакустических преобразователей (ЭАП) на частотах от до 80 кГц используются как магнитострикционные, так и пьезокерамические преобразователи. Однако на частотах свыше 80 кГц обычно применяются лишь пьезопреобразователи, так как потери в пьезопреобразователях на высоких частотах значительно меньше потерь в магнитострикционных преобразователях [238-240].

3.3.3. Магнитострикционный электроакустические преобразователи Для работы на низких ультразвуковых частотах при высоких интенсивностях часто применяются магнитострикционные ЭАП - преобразователи, линейные размеры которых изменяются в зависимости от напряженности магнитного поля (прямой магнитострикционный эффект). Этот эффект сильно выражен в некоторых ферромагнетиках: никеле, железе, а также сплавах на основе этих материалов в ферритах. С прямым магнитострикционным эффектом связан термодинамически обратный ему магнитострикционный эффект: изменение намагниченности тел при их деформировании [16-17].



Рассмотрим магнитострикционный преобразователь, выполненный в виде стрежня постоянного поперечного сечения F=const из магнитострикционного материала. Пусть этот стержень помещен в однородное магнитное поле напряженностью H(t). Экспериментально установлено, что индукция вдоль такого стержня длиной l изменяется по параболическому закону где C=0,7-0,85 - константа; z - продольная координата; Bm - индукция магнитного поля в центре стержне.

Система магнитострикционных уравнений имеет вид прямой магнитострикционный эффект, обратный магнитострикционный эффект, где a - магнитострикционная постоянная; - относительная магнитная проницаемость стержня; 0 - магнитная проницаемость вакуума.

Уравнение продольных колебаний (1) для F=const можно записать и так:

где - механические напряжения, т.е. N / F.

С учетом (55) после несложных преобразований Допустим, что индукция Bom меняется, как и напряженность магнитного поля H, по гармоническому закону где Bm - амплитуда;

тогда решение уравнения (57) будем искать в виде Вычислим, учитывая, соотношения (54) и (58).

Подставим полученное выражение в уравнение (57) с учетом (59) где / C. Решение этого уравнения:

произвольные постоянные определяются из граничных условий.

Например, в случае свободных краев стержня Таким образом, решается задача о вынужденных продольных колебаниях магнитостриктора решена. Аналогичным образом может быть решена и задача о колебаниях магнитострикторов с замкнутыми магнитопроводами, например, О-образного типа.

3.4. Оптимизация конструкции ОПУ и технические характеристики разработанного оборудования Одним из недостатков существующего производственного процесса является недостаточная стабильность суспензий, предназначенной для дальнейшего эмульгатор, создающий эмульсию, находится на значительном расстоянии от реактора, где происходит дальнейшая гомогенизация продукта, и к моменту поступления в зону диспергирования суспензия частично теряет свои свойства, расслаивается. Ограничения имеющейся технологии, к сожалению, не позволяют инжекторный эмульгатор приблизить к реактору [15-17,22].

Известно, что ультразвуковая кавитация в ряде случаев создает прекрасные устойчивые эмульсии/суспензии. На предварительном этапе работы было проведено несколько экспериментов с модельными жидкостями, похожими на реальные по своим физическим свойствам, и установлено, что эмульсия/суспензия после УЗ-кавитационного воздействия не расслаивается в течение порядка 125 часов, что вполне достаточно для существующего производственного процесса.

При обследовании существующего процесса протекания суспензии по длинной трубе от эмульгатора до реактора было определено место (поворот трубы на 90 градусов), располагающееся достаточно близко к реактору, где можно очень хорошо встроить звукохимический проточный ультразвуковой реактор, который поддержит (восстановит) суспензию перед ее использованием в котле.

3.4.1. Расчет основных узлов экспериментальной установки Выбор рабочей частоты инструмента, равной 20 кГц, определен, исходя из диапазона стандартных частот, разрешенных к применению в промышленности и резонансной частоты хорошо отработанного и неоднократно применяемого в различных устройствах ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя ПП20-4-50, работающего на керамических кольцах диаметром 50 мм фирмы “АРС”.

Для установки пилотной УП-УЗ/СВЧ, предназначенной для использования в качестве лабораторного оборудования, также выбран пьезокерамический тип УЗ-преобразователя с резонансной частотой 20 кГц.

При расчете геометрических размеров УЗКС, произведенные с помощью ПО “SolidWorks” (ПО предоставлено МВТУ им. Баумана) были использованы условия:

1) Резонансная частота равна 20 кГц.

2) Основной режим колебаний – продольные волны.

4) На рабочем торце амплитуда колебаний должна быть максимальной.

Таким же образом был спроектирован и рассчитан волновод для установки УЗС-5П (см. рис. 22).

магнитострикционным преобразователем, что определило его основную резонансную частоту – 17,3 кГц и входной диаметр 65,00 мм. Для достаточного времени нахождения гетерогенной композиции в зоне акустического воздействия в режиме непрерывного цикла работ излучатель должен иметь волновую длину, а для развития объемной кавитации предусмотрены проточки Рисунок 23 - Эпюры деформации волновода для УЗС-5П Рисунок 24 - Проточки акустического волновода для установки УЗС-5П Для корректного определения местоположения фланца для крепления проточного сосуда расчет данного волновода проводился в два этапа: расчет верхней части с определением соответствующих размеров (см. рис. 16-18) и расчет всего излучателя.

На рисунке 25 (а-е) приведены исходная конфигурация верхней части волновода УЗС-5П и соответствующие этим размерам эпюры деформации для собственных резонансных частот а) - исходные размеры;

б), в) – эпюра деформации: резонансные частоты соответственно 22094 и 22093Гц существенно больше резонансной частоты преобразователя, тип колебаний – смешанный с преобладанием изгибных колебаний;

г) – эпюра деформации: следующая резонансная частота 20074 Гц больше резонансной частоты преобразователя, тип колебаний – поперечные, амплитудный минимум деформаций не попадает на фланец;

д) – эпюра деформации: следующая резонансная частота 17809 Гц, тип колебаний – продольный; амплитуда максимальна на торце и минимальна в зоне фланца для крепления, но собственная частота не совпадает с резонансной частотой преобразователя, равной 17,3 кГц;

е) – эпюра деформации: резонансная частота 15277 Гц существенно меньше резонансной частоты преобразователя.

б) верхняя частота 22094 Гц. в) верхняя частота 22093 Гц.

г) верхняя частота 20074 Гц. д) верхняя частота 17809 Гц.

Рисунок 25 (а-е) - Эпюры деформации волновода для УЗС-5П Были уточнены размеры конусной части волновода На рисунке 26 (а- г) приведены уточненная конфигурация верхней части волновода для УЗС-5П и соответствующие этим размерам эпюры деформации для собственных резонансных частот а) – уточненные размеры - увеличена конусная часть верха волновода;



Pages:     | 1 |   ...   | 11 | 12 || 14 | 15 |   ...   | 22 |
 




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.