Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии
Рассмотрены процессы динамического взаимодействия между закипающими частицами дисперсной фазы эмульсии, приводящие к дроблению. Указано на различия в рассмотрении сил, определяющих дробление незакипающих и закипающих капель. Определена возможность использования модели для описания процессов перемеще...
Gespeichert in:
| Datum: | 2007 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2007
|
| Schriftenreihe: | Промышленная теплотехника |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61281 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии / А.М. Павленко, Р.А. Климов, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 5. — С. 24-30. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-61281 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-612812014-04-30T03:01:29Z Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии Павленко, А.М. Климов, Р.А. Басок, Б.И. Тепло- и массообменные процессы Рассмотрены процессы динамического взаимодействия между закипающими частицами дисперсной фазы эмульсии, приводящие к дроблению. Указано на различия в рассмотрении сил, определяющих дробление незакипающих и закипающих капель. Определена возможность использования модели для описания процессов перемещения, деформации либо дробления включения дисперсной фазы под воздействием соседних частиц. Розглянуто процеси динамічної взаємодії між закипаючими частинками дисперсної фази емульсії, що призводять до їх подрібнення. Вказано на відмінності у розгляді сил, які визначають подрібнення незакипаючих і закипаючих крапель. Визначено можливість використовування моделі для опису процесів переміщення, деформації або подрібнення включення дисперсної фази під впливом сусідніх частинок. In the given work the consideration of processes of dynamic cooperation between the particles of dispersion phase of emulsion beginning to boil, resulting in crushing of large particles, is offered. It is indicated on distinctions in consideration of forces determining crushing of drops not beginning to boil and beginning to boil. Possibility of the use of model for determination of processes of moving, deformation or crushing of inclusion of dispersion phase under act of great number of neighboring particles is certain. 2007 Article Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии / А.М. Павленко, Р.А. Климов, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 5. — С. 24-30. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61281 621.01.216 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы |
| spellingShingle |
Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы Павленко, А.М. Климов, Р.А. Басок, Б.И. Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии Промышленная теплотехника |
| description |
Рассмотрены процессы динамического взаимодействия между закипающими частицами дисперсной фазы эмульсии, приводящие к дроблению. Указано на различия в рассмотрении сил, определяющих дробление незакипающих и закипающих капель. Определена возможность использования модели для описания процессов перемещения, деформации либо дробления включения дисперсной фазы под воздействием соседних частиц. |
| format |
Article |
| author |
Павленко, А.М. Климов, Р.А. Басок, Б.И. |
| author_facet |
Павленко, А.М. Климов, Р.А. Басок, Б.И. |
| author_sort |
Павленко, А.М. |
| title |
Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии |
| title_short |
Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии |
| title_full |
Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии |
| title_fullStr |
Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии |
| title_full_unstemmed |
Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии |
| title_sort |
динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2007 |
| topic_facet |
Тепло- и массообменные процессы |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61281 |
| citation_txt |
Динамические эффекты взаимодействия капель дисперсной фазы при закипании эмульсии / А.М. Павленко, Р.А. Климов, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 5. — С. 24-30. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT pavlenkoam dinamičeskieéffektyvzaimodejstviâkapelʹdispersnojfazyprizakipaniiémulʹsii AT klimovra dinamičeskieéffektyvzaimodejstviâkapelʹdispersnojfazyprizakipaniiémulʹsii AT basokbi dinamičeskieéffektyvzaimodejstviâkapelʹdispersnojfazyprizakipaniiémulʹsii |
| first_indexed |
2025-07-05T12:16:05Z |
| last_indexed |
2025-07-05T12:16:05Z |
| _version_ |
1836809207852040192 |
| fulltext |
В промышленности широкое применение на;
ходят смазочно;охлаждающие жидкости (СОЖ),
которые снижают износ режущего инструмента и
улучшают качество обрабатываемых поверхнос;
тей как в технологии металлообработки, так и
других производствах [1]. Для достижения наи;
большего эффекта СОЖ должны обладать хоро;
шей смачиваемостью поверхности. Этого дости;
гают введением в СОЖ соответствующих
поверхностно;активных веществ (ПАВ), кото;
рые также повышают и охлаждающую способ;
ность среды. В основе смазывающего действия
различных компонентов СОЖ лежат явления ад;
сорбции. Для жидкостей адсорбция определяется
по изменению поверхностного натяжения σ от
концентрации ПАВ. Явления десорбции ПАВ и
укрупнения частиц дисперсной фазы СОЖ, ко;
торая представляет собой эмульсию, определяют
24 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Розглянуто процеси динамічної
взаємодії між закипаючими частинками
дисперсної фази емульсії, що призво$
дять до їх подрібнення. Вказано на
відмінності у розгляді сил, які визнача$
ють подрібнення незакипаючих і закипа$
ючих крапель. Визначено можливість
використовування моделі для опису
процесів переміщення, деформації або
подрібнення включення дисперсної фа$
зи під впливом сусідніх частинок.
Рассмотрены процессы динамичес$
кого взаимодействия между закипаю$
щими частицами дисперсной фазы
эмульсии, приводящие к дроблению.
Указано на различия в рассмотрении сил,
определяющих дробление незакипаю$
щих и закипающих капель. Определена
возможность использования модели
для описания процессов перемещения,
деформации либо дробления включе$
ния дисперсной фазы под воздействи$
ем соседних частиц.
In the given work the consideration of
processes of dynamic cooperation
between the particles of dispersion phase
of emulsion beginning to boil, resulting in
crushing of large particles, is offered. It is
indicated on distinctions in consideration
of forces determining crushing of drops
not beginning to boil and beginning to boil.
Possibility of the use of model for determi$
nation of processes of moving, deforma$
tion or crushing of inclusion of dispersion
phase under act of great number of neigh$
boring particles is certain.
УДК 621.01.216
ПАВЛЕНКО А.М.1,
КЛИМОВ Р.А.1, БАСОК Б.И.2
1Днепродзержинский государственный технический университет
2Институт технической теплофизики НАН Украины
ДИНАМИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
КАПЕЛЬ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ ПРИ ЗАКИПАНИИ
ЭМУЛЬСИИ
d – радиус;вектор;
F – сила;
g – ускорение;
k – поправка на нормальную составляющую;
p – давление;
R, r – радиус;
t – температура;
w – скорость движения;
x, y – координата;
β – угол;
ρ – плотность;
σ – межфазное натяжение;
τ – время.
Нижние индексы:
0 – начальное значение;
i = 1,2…6 – номер капли;
Bo – Бонда;
We – Вебера;
сr – критическое;
d – определяющая;
n – номер рассматриваемой капли;
nr – нормальная;
р – результирующая;
s – поверхность;
м – масло;
∞ – бесконечность.
устойчивость эмульсии к расслоению и дальней;
шему ее использованию. Для снижения матери;
альных затрат производства экономически целе;
сообразным является повторное использование
отработанных СОЖ. Для этого их составы необ;
ходимо привести к нормативным, т.е. очистить от
механических примесей, а также получить наи;
более устойчивую к расслоению структуру, т.е.
получить наименьший размер дисперсной фазы.
Поэтому изучение процессов дробления капель
дискретно распределенной фазы является важ;
ным для определения оптимальных режимов
диспергирования, что влечет за собой значитель;
ное снижение затрат энергии как при самом про;
цессе измельчения и дробления, так и финансо;
вых затрат при многократном использовании
одной и той же СОЖ, предварительно подготов;
ленной перед каждым циклом использования.
Постановка задачи
Проведем исследование дробления капель
дисперсной фазы, находящихся в окружении
других капель при их закипании. В качестве объ;
екта исследования примем эмульсию, рассмот;
ренную в [2] и схематически представленную на
рис. 1.
Как видно из данного рисунка, между “боль;
шими” каплями находятся “малые” капли, кото;
рые могут служить источниками повышенных
динамических сил при закипании и тем самым
инициировать процессы дробления более круп;
ных капель из;за значительной разности в уско;
рениях и/или скоростях роста между ними [3].
Основными видами неустойчивости будем счи;
тать неустойчивость Кельвина;Гельмгольца, вы;
званную разностью скоростей, и неустойчивость
Релея;Тейлора, которая вызвана разностью уско;
рений [2]. Рассматривая каплю эмульсии, можно
сделать вывод о том, что основное влияние на
процесс ее разрушения будут оказывать силы,
действующие по нормальной составляющей к
поверхности капли, т.е. силы, направленные ли;
бо к центру капли, либо от него. Ускорение и
скорость как показатели сил, действующих на
поверхность капли от нескольких источников,
определяются выражениями:
;
, (1)
где x0, y0 – координаты точки на поверхности
капли; g – ускорение в искомой точке, действую;
щее от какого;либо источника; w – скорость,
действующая в данной точке от источника; knr –
поправка на нормальную составляющую; N – об;
щее число закипающих капель дисперсной фазы.
Действующие на поверхность частицы ускоре;
ние и скорость определяются выражениями [3]
, (2)
где di (x0, y0) – радиус;вектор от центра i;ой кап;
ли до поверхности рассматриваемой частицы.
Важным является рассмотрение сил, действу;
ющих на противоположные стороны включения.
Принимая переменным угол β (угол между вер;
тикальной осью и направлением действия силы),
можно определить координаты искомых проти;
воположных точек поверхности частицы:
, ,
, ,
; ; , (3)o
0 180≤ β <cosny RΔ = βsinnx RΔ = β
2s ny y y= − Δ
2s nx x x= − Δ
1s ny y y= + Δ
1s nx x x= + Δ
2
2
( )
R ii
i i
i
w R
w d
d
=
3
2
3 2
4
( ) 0,5 1 ;i i
i i R R мi i
i м i
R R
g d p p w
d d
∞
⎡ ⎤⎛ ⎞
= − + ρ −⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟ ρ⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
nri
k( ) ( )
1
0 0 0 0
1
, ,
N
nr i
i
w x y w x y
−
=
= ∑
nri
k( ) ( )
1
0 0 0 0
1
, ,
N
nr i
i
g x y g x y
−
=
= ∑
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5 25
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 1. К расчетной модели дробления капель
дисперсной фазы эмульсии (характерные размеры
в микронах): 1...6 – номера капли.
где xn, yn – координаты данной частицы; xs1
, ys1
–
координаты поверхности одной стороны капли;
xs2
, ys2
– координаты противоположной стороны.
Тогда поправка knr будет определяться выраже;
нием
. (4)
С помощью уравнений (1);(4) можно опреде;
лить профиль ускорений на поверхности рассма;
триваемой капли. Результаты расчетов по урав;
нениям (1);(4) для частицы №2 (рис. 1)
представлены на рис. 2.
При этом для расчета принималось, что рас;
сматриваемая система, состоящая из 6 частиц, в
начальный момент времени находится под давле;
нием, которое соответствует давлению насыще;
ния термолабильной (водной) фазы эмульсии
при температуре t0 = 105 oC. В некоторый мо;
мент времени давление резко снижается до атмо;
сферного, в результате чего вода оказывается пе;
регретой относительно температуры насыщения
при атмосферном давлении, что приводит к по;
явлению и интенсивному росту паровой фазы.
Для расчета было принято начальное существо;
вание паровой прослойки (1 мкм) на всех рассма;
триваемых частицах при начальной температуре
и давлении насыщения. Результаты расчетов
приведены для начального момента сброса дав;
ления.
На рис. 2 видно четко прослеживаемую зави;
симость между углами расположения капель от;
носительно рассматриваемой и величиной дей;
ствующего от них ускорения. Существует сразу
два максимума ускорений – угол β ≈ 57o и
β ≈ 310o, что соответствует углам расположения
ближайших соседних капель (№1 и №3 соответ;
ственно, рис. 1). Понятно, что доминировать бу;
дет сила, вызванная максимальным ускорением,
т.е. тем максимумом, который расположен под
углом β ≈ 310o. Но в данном случае следует учи;
тывать и силу, которая действует на противопо;
ложную сторону включения. Рассмотрим прин;
ципиальные различия в принятии определяющих
сил, действующих на незакипающее и закипаю;
щее включения дисперсной фазы эмульсии.
Находя, например, ускорение и вызванную им
силу на одной стороне капли и противополож;
ной стороне, будем считать, что если две проти;
воположные силы направлены к центру рассмат;
риваемой капли, то общая сила, действующая на
каплю, равна сумме данных двух сил. Если обе
силы направлены от центра капли, то общая сила
также равна сумме двух векторных сил. В том
случае, если обе силы действуют разнонаправле;
но по отношению к центру капли, т.е. однона;
правлены в пространстве, определяющей будем
считать ту силу, которая имеет большее значение
из двух действующих. Таким образом, на включе;
ние дисперсной фазы, которое не закипает (т.е.
не создает никакого противодействия силам,
действующим на него), определяющим воздейст;
вием, приводящим к возможному разрушению,
будет максимум двух сил, которые действуют на
противоположные стороны, при условиях, опи;
санных выше.
В случае же, когда капля эмульсии начинает
закипать, она имеет свою силу, которая будет
противодействовать внешнему воздействию со
стороны других источников. Тогда определяю;
щей силой может быть та, которая действует на
одну сторону включения и превышает силу про;
26 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 2. Профиль ускорения, действующего на
поверхность капли №2 (рис. 1) от соседних
закипающих частиц (gnr), и ускорение
противодействия самой частицы (gn).
тиводействия. Все это является основным отли;
чием в рассмотрении сил, действующих на заки;
пающую каплю в отличие от незакипающей кап;
ли. Это означает, что необходимо учитывать два
данных максимума и определять из них главный.
Возможно совпадение этих максимумов сил.
Учитывая принятый в [3] факт о том, что сила
действия самой капли не может себя разрушить,
можно записать уравнения, которые будут опреде;
лять ускорения и скорости, действующие на вклю;
чение дисперсной фазы и приводящие к его разру;
шению. Принимая, что если результирующее
ускорение или скорость положительны, то они яв;
ляются причиной возникновения нестабильности,
а если они отрицательны, то никакого дестабили;
зирующего эффекта нет, можно записать:
(5)
где gp1
– результирующее ускорение, действую;
щее на одну сторону включения; gn – ускорение
границы раздела масло;пар рассматриваемого
включения.
Для противоположной стороны можно запи;
сать уравнение, аналогичное (5), подставив gp2
и
gs2
вместо gp1
и gs1
соответственно.
Тогда общее ускорение, действующее на кап;
лю, определяется уравнением
, (6)
с необходимыми условиями, принимая коэффи;
циент :
(7)
При несовпадении максимумов сил (ускоре;
ний, скоростей), действующих на противопо;
ложные стороны включения и с одной стороны,
считаем определяющей ту общую силу, которая
имеет большее значение:
(8)
где – общие действующие на каплю ус;
корения, рассчитанные по максимумам, действу;
ющим на противоположные стороны и с одной
стороны, соответственно.
Аналогично можно получить уравнения для
скорости. При этом в уравнениях (5)–(8) необхо;
димо произвести замену ускорений “g” на скоро;
сти “w”, а уравнение (6) представить в виде
, (9)
где .
Были проведены исследования изменения сил,
действующих на каплю с течением времени, а также
изменения угла максимального воздействия силы.
Силы, вызванные ускорением, играют определяю;
щую роль (в сравнении с силами динамического на;
пора), их рассчитываем по уравнениям [3]. Для дан;
ных условий силы, действующие на разные стороны
поверхности рассматриваемой частицы, равны:
, (10)
. (11)
Сила противодействия со стороны границы
раздела масло;пар самой капли
1 1 2 2p p p p pw w w w w= +
1, 0;
1, 0,
p
p
w
k
w
+ ≥⎧⎪= ⎨− >⎪⎩
2 2
1 2p pw k w wΔ = +
1 2
,g gΔ Δ
1 1 2
2 1 2
, ;
, ,
d
g g g
g
g g g
Δ Δ > Δ⎧⎪= ⎨Δ Δ < Δ⎪⎩
1 2
1 2
2 1 2
1 2
1 2
0; 0, 0;
0, 0, 0,
0, 0;
0; 0 :
0, 0, 0,
0, 0.
s s
n s s
p s n s n
n s s
s n s n
Z g g
g g g
g g g g g
Z
g g g
g g g g
⎧ < − >
⎪
⎪ ⎧ > > >⎛
⎪ ⎪⎜⎪ ⎜= − > − <⎪⎨ ⎪⎝>⎪ ⎨
< < <⎛⎪ ⎪
⎜⎪ ⎪⎜ − < − >⎪ ⎪⎝⎩⎩
1 2
1 2
1 1 2
1 2
1 2
0; 0, 0;
0, 0, 0,
0, 0;
0; 0 :
0, 0, 0,
0, 0;
s s
n s s
p s n s n
n s s
s n s n
Z g g
g g g
g g g g g
Z
g g g
g g g g
⎧ < − <
⎪
⎪ ⎧ > > >⎛
⎪ ⎪⎜⎪ ⎜= − < − >⎪⎨ ⎪⎝>⎪ ⎨
< < <⎛⎪ ⎪
⎜⎪ ⎪⎜ − > − <⎪ ⎪⎝⎩⎩
1
2
s
s
g
Z
g
=
1 2p pg g gΔ = +
1 1
1 1
1
1 1
1 1
; 0, 0,
; 0, 0,
; 0, 0,
; 0, 0,
s n n s
s n s
р
s n s
n s n s
g g g g
g g g
g
g g g
g g g g
− ≥ ≥⎧
⎪
− > <⎪
= ⎨ < >⎪
⎪ − ≤ ≤⎩
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5 27
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
. (12)
Общая действующая на каплю сила
. (13)
Критическая сила, вызывающая неустойчи;
вость по Бонду:
. (14)
Сила, определяющая деформацию либо пере;
мещение капли:
. (15)
Расчет проводим либо до выполнения условия
, (16)
либо до взаимной встречи капель, определяемой
условием:
, (17)
где ,
; ;
; – номера капель с соответ;
ствующими координатами .
Результаты расчетов
Результаты расчетов по уравнениям (1) – (17)
совместно с уравнениями модели [4] представле;
ны на рис. 3;4. При этом расчет проводился для
t0 = 105 oС.
Из рис. 3 видно, что критическая сила с
течением времени увеличивается, что связано с
увеличением радиуса рассматриваемой капли, а
величины сил, действующих на каплю, стремят;
ся во времени к нулю. Поэтому можно сделать
вывод о том, что если не учитывать дальнейшего
взаимодействия капель между собой при их со;
прикосновении, то при t0 = 105 oС (если в на;
чальные моменты сброса давления системы
дробления крупных капель не произойдет) до
момента соприкосновения они уже не разрушат;
ся. Кривые изменения указывают на тот
максимум силы, который действует в данный мо;
мент времени. Эти кривые определяют преобла;
дание данных сил над силой противодействия Fg
либо их малость в сравнении с этой силой. Они
1 2
,g gF F
Bo
crF
, ; ,i i j jx y x y
,i j2...i N+1,j i= +
2...N1,i =( ) ( )2 2
,i j i j i jd x x y y= − + −
( ), ,i j i j ni n jR d R RΔ = − +
, 0i jRΔ ≤
Bo Bo
crF F≥
Bo Bo 8 nF F RΔ = − πσ
Bo 40
cr
nF R= πσ
3
4 n м dR g= π ρBoF
3
4g n м nF R g= π ρ
28 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 3. Изменение во времени сил, действующих на
каплю №4 (рис. 1).
Рис. 4. Изменение во времени угла действия
максимальной силы для частиц 1, 3#6 (рис. 1).
также не определяют силу, действующую под
одинаковым углом β, так как в большей степени
зависят от данного угла, что показано на рис. 4.
Но совместное их рассмотрение позволяет опре;
делить силу , которая в свою очередь и игра;
ет основную роль в данном процессе. Видно, что
для капли №4 (рис. 3) при положительном значе;
нии силы возможно лишь ее перемещение,
на что указывает отрицательный знак .
Также наблюдается наиболее резкое измене;
ние угла действия максимальной силы, в особен;
ности для капель №3 и 6 (рис. 4). При этом час;
тица №2 была раздроблена практически в
начальный момент времени, и поэтому графика
изменения угла действия максимальной силы на
рис. 4 для нее не приведено. Для примера рас;
смотрим каплю №6. Как видно из рис. 4, с изме;
нением угла действия максимальной силы изме;
няется доминирующее воздействие либо пятой
капли (β ≈ 40o), либо третьей совместно с четвер;
той (β ≈ 300o). Первый пик изменения угла β при
τ ≈ 0,05·10–5c можно объяснить резким снижени;
ем ускорения границы капли №3 и дальнейшим
преобладающим действием от частицы №5, по;
сле чего при τ ≈ 1,8·10–6c наибольшее усилие ока;
зывает третья частица.
В то же время, несмотря на резкое изменение
угла β действия максимальной силы у частиц №3
и 6, у №5 данный угол изменяется достаточно
плавно, большую часть времени равен ≈ 230o, т.е.
в области действия максимального усилия от
капли №6.
Можно сделать вывод о том, что угол β может
резко изменяться только у тех капель, которые
находятся в окружении других, тогда как капли,
находящиеся на “окраине”, угол действия макси;
мальной силы будут изменять на небольшую ве;
личину. Это объясняется тем, что для капель, на;
ходящихся внутри эмульсии, может достаточно
быстро как по значению, так и по направлению
изменяться максимум силы, вследствие доста;
точно близкого расположения соседних капель,
которые изменяют свое доминирующее влияние
на данную частицу. В то же время капли, находя;
щиеся в наружных слоях, имеют соседей на ма;
лой доле своей окружности, что и предопределя;
ет небольшое значение изменения угла действия
максимальной силы.
На рис. 5 показано, как изменяется угол дейст;
вия максимальной силы, действующей на одну
сторону включения и на противоположные
стороны .
Видно, что не существует четкой зависимости
между углами действия данных сил, они могут
как совпадать, так и существенно отличаться.
Поэтому необходимо рассматривать наибольший
максимум силы и угол его действия.
Проведенные расчеты для температур
t0 = 180 oС и t0 = 130 oС показали, что в момент
мгновенного сброса давления практически все
крупные капли будут раздроблены, в то время
как при t0 = 105 oС будет раздроблена лишь самая
крупная капля из;за максимального приближе;
ния к ней самой малой частицы.
Выводы
Рассмотрена модель дробления крупных
включений дисперсной фазы эмульсии при ди;
1
gFΔ
2
gFΔ
BoFΔ
BoF
BoF
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5 29
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Рис. 5. Изменение во времени угла действия
максимальной силы для частицы №3 (рис. 1),
действующей на одну сторону (1) и на
противоположные стороны включения (2), а
также угла действия определяющей силы для
расчета (3).
намическом воздействии со стороны соседних
закипающих частиц. Рассчитаны углы действия
максимальных сил. Установлено, что процесс
дробления закипающих включений протекает
при различных максимумах усилий (различных
углах β) в сравнении с незакипающими частица;
ми. Это указывает на необходимость нахождения
как минимум двух максимальных усилий, кото;
рые могут совпадать по углу своего действия на
каплю либо значительно различаться по этому
углу. Конечно, необходим учет как деформации
поверхности включений, так и их перемещения,
а также неравномерности при закипании капель
различных размеров. Большое значение имеют
также ПАВ, которые позволяют раздробить час;
тицу при гораздо меньших прикладываемых к
ней усилиях со стороны других закипающих
включений. Остается открытым вопрос о поведе;
нии двух и более капель при их сближении, а так;
же влиянии соседей на рост данной капли. Учет
этих явлений позволит еще более детально и точ;
но рассматривать процессы роста и дробления
включений дисперсной фазы.
ЛИТЕРАТУРА
1. Смазочно�охлаждающие технологические
средства для обработки металлов резанием:
Справочник / Под ред. С.Г. Энтелиса – М.: Ма;
шиностроение, 1986. – 352 с.
2. Долинский А.А., Павленко А.М., Басок Б.И.
Теплофизические процессы в эмульсиях. – К.:
Наукова думка, 2005. – 265 с.
3. Павленко А.М., Климов Р.А., Басок Б.И.
Дробление дисперсной фазы при вскипании
эмульсии // Пром. теплотехника. – 2007. – Т.29,
№3. – С.14;22.
4. Павленко А.М., Климов Р.А., Басок Б.И. Ки;
нетика испарения в процессах гомогенизации //
Пром. теплотехника. – 2006. – Т. 28, №6. –
С.14 – 20.
Получено 24.07.2007 г.
30 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 5
ТЕПЛО$ И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Запропоновано узагальнюючі експе$
риментальні залежності для визначення
аеродинамічного опору шахових пучків
труб з розрізним спірально$стрічковим
оребренням в інтервалах змінення чис$
ла Рейнольдса Ree = (5...50)·103 параме$
тра розміщення S1/S2 = 0,8...2,5, приве$
деної довжини H/F = 5...39.
Предложены обобщающие зависи$
мости для определения аэродинамиче$
ского сопротивления шахматных пучков
труб с разрезным спирально$ленточ$
ным оребрением в интервалах измене$
ния числа Рейнольдса Ree = (5...50)·103,
параметра размещения S1/S2 = 0,8...2,5,
приведеной длины H/F = 5...39.
Generalized relations for determining
aerodynamic resistance of staggered
cross$flow tube bundles with cut spiral$
band fins are considered. It is guided by
results of the experimental investigation in
the value interval of Reynolds number
Ree = (5...50)·103 with placement para$
metrs S1/S2 = 0.8...2.5 and reduced lenght
H/F = 5...39.
УДК 536.24:533.6.011
ПИСЬМЕННЫЙ Е.Н., ТЕРЕХ А.М.,
РОГАЧЕВ В.А., БУРЛЕЙ В.Д, РАЛЬЧУК В.В.
Национальный технический университет Украины “Киевский политехнический институт”
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ В
ШАХМАТНЫХ ПУЧКАХ ТРУБ СО СПИРАЛЬНО$ЛЕНТОЧНЫМ
РАЗРЕЗНЫМ ОРЕБРЕНИЕМ
|