автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.13, диссертация на тему:Гидродинамика и расчет кавитационных смесителей непрерывного действия

РГБ ОД

- 1 № г

На правах рукописи

Прохасько Любовь Савельевна

ГИДРОДИНАМИКА И РАСЧЕТ КАВИТАЦИОННЫХ СМЕСИТЕЛЕЙ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Специальность 05 04 13 - "Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Пермь - 2000

Работа выполнена на кафедре "Гидравлика и гидропневмосистемы" Южно-Уральского государственного университета.

Научный руководитель _ доктор технических наук, профессор

СПИРИДОНОВ Е.К.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ДУБРАВИН Ю.А.,

кандидат технических наук, профессор ГУСИНН.В.

Ведущее предприятие — АООТ «Уральский теплотехнический научно-исследовательский институт» (УралВТИ) „

Защита состоится апреля 2000 г.,в Ч; на заседании

диссертационного совета К 063.66.08 при Пермском государственном техническом университете: 614000, г. Пермь, Комсомольский пр., 29 а, ПГТУ, ауд. 423.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ПГТУ.

.Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных гербовой печатью учреждения, просим направлять ученому секретарю диссертационного совета по указанному- адресу.

Автореферат разослан "2/ " 2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор

Севастьянов В.В.

1\ ЕГ// О О Г\ _ /О О Г\

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Актуальными для теплоэнергетики и машиностроения являются следующие новые технологии: приготовление водомазутных эмульсий (ВМЭ); подмешивание в мазут отработанных масел, смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и других жидких отходов машиностроительного производства; введение различных присадок в топлива и рабочие жидкости. Сжиганием ВМЭ достигаются следующие технические и экологические эффекты: повышается надежность топливоподачи; снижается содержание в отходящих газах окислов азота, сажи, углекислого газа и пр.

Эффективное осуществление новых технологий требует создания надежного и простого в эксплуатации эмульгатора - устройства для непрерывного приготовления стойких и высокодисперсных эмульсий. Предварительным исследованием установлено, что наиболее эффективным способом приготовления эмульсий является кавитационная обработка смеси компонентов специальными побудителями кавитации, установленными в потоке. Однако достоверных методов расчета и проектирования гидродинамических кавигационных эмульгаторов в технической литературе обнаружить не удалось. Существующие же математические модели кавитационных явлений нуждаются в существенных дополнениях и доработках и не могут быть положены в основу моделирования рабочего процесса в смесителях кавитационного типа.

Таким образом, научная и техническая проблема исследования кавигационных явлений в высокоскоростных потоках и разработка на ее основе гидродинамических устройств для приготовления эмульсии и смазочно - охлаждающих жидкостей с минимальным энергопотреблением существует и нуждается в приоритетном решении.

Цель работы. Целью данной работы является совершенствование существующих и разработка смесительных устройств нового поколения.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Дать более полное описание рабочего процесса гидродинамических кавитационных смесителей непрерывного действия.

2. Разработать математическую модель рабочего процесса, обеспечивающего формирование в зоне очагов кавитации бурного сверхзвукового парогазожидкостного течения смеси, которое затем переходит в спокойное дозвуковое в прыжке перемешивания.

3. Расчетными и эксплуатационными примерами подтвердить корректность предложенной математической модели.

4. На основе математической модели и разработанных в процессе натурных испытаний рекомендаций' оптимального проектирования смесителя предложить метод расчета гидродинамических кавитационных смесителей непрерывного действия с минимальным энергопотреблением;

Методы исследований. Для решения поставленных задач использованы методы механики жидкости и газа, математического моделирования процессов, протекающих в кавитационных смесителях.

Научная новизна. Новыми в работе являются: теоретическое описание гидродинамики двухфазного потока и рабочего процесса в кавитационном смесителе; математическая модель рабочего процесса; метод расчета гидродинамического кавитационного смесителя непрерывного действия; пути конструктивного совершенствования кавитационных смесителей. ,

Обоснованность й достоверность результатов работы. Обоснованность научных положений и результатов работы обеспечена использованием при составлении физической и математической модели рабочего процесса фундаментальных законов сохранения и их общепринятого математического описания; применением достоверных полуэмпирических данных и соотношений. Достоверность теоретических выводов и рекомендаций подтверждена удовлетворительным согласием с результатами натурных испытаний.

Практическая ценность результатов работы и их реализация. Математическая модель рабочего процесса и построенннная на ее основе методика расчета гидродинамического кавитационного смесителя непрерывного действия, а также разработанные. в процессе натурных испытаний рекомендации его оптимального проектирования могут быть использованы при совершенствовании существующих или создании принципиально новых кавитационных смесителей, реализующих эффект ударного воздействия прыжка перемешивания на смесь компонентов с одновременной конденсацией жидких присадок и их диспергированием в несущей среде, в результате чего образуется высокодисперсная, устойчивая против расслоения . эмульсия.

Реализация научных и технических результатов диссертационной работы осуществлена на Кармановской ГРЭС, где установлен полупромышленный образец кавитационного смесителя. Его эксплуатация показала устойчивую и надежную работу, позволила повысить в три - четыре раза дисперсность ВМЭ, при сжигании которой наблюдалось заметное снижение окислов азота. Некоторые результаты исследований внедрены в учебный процесс подготовки инженеров по специальности 12.11

"Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика" в ЮжноУральском государственном университете.

Апробация работы и публикации. Материалы работы обсуждались на ежегодных научно - технических конференциях Южно - Уральского государственного университета в 1996 - 1999 гг.; на региональных конференциях "Аэрокосмическая техника и высокие технологии" в 1999 и 2000 гг. (Пермь, ПГТУ); на международных конференциях : "Гидравлические машины, гидропривод и гидропневмоавтоматика" 9 -10 декабря 1998 г. (Москва, МЭИ); "Гидромеханика, гидромашины, гидропривод и гидропневмоавтоматика" 26 - 27 октября 1999 г. (Челябинск, ЮУрГУ).

По результатам выполненнных исследований опубликовано пять печатных работ, подана заявка на изобретение, материалы диссерта-циооной работы изложены также в трех научно - технических отчетах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и списка литературы, изложенна на 147 страницах машинописного текста, включая 31 рисунок и список литературы из 139 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обозначено направление научных исследований кафедры гидравлики и гидропневмосистем . ЮУрГУ, в рамках которого выполнена данная диссертационная работа, приводится краткое содержание глав диссертации.

Глава I. Состояние вопроса. Цель и задача исследования

Смесительные устройства находят широкое применение во многих отраслях промышленности: металлообрабатывающей, нефтяной и газовой, пищевой и химической, в теплоэнергетике и др. Широкое распространение смесительных устройств в промышленности обусловлено потребностью в таких технологических операциях, как перемешивание, диспергирование, процессы тепло- и массопереноса и пр. Основным направлением совершенствования этих устройств является повышение качества готового продукта. Для смесительных устройств, служащих для приготовления эмульсий, - эмульгаторов - основным направлением совершенствования является повышение степени дисперсности эмульсии. Эта задача является актуальной для всех отраслей промышленности, где используют смесительные устройства, так как повышение качества эмульсии позволяет улучшить не только

технико - экономические, но часто и экологические показатели технологических процессов. Особенно актуальной эта задача является для теплоэнергетики, где необходим комплексный подход при анализе воздействия на природную среду всех вредных выбросов энергетических \ установок при сжигании топлива и, как следствие, достижение экосовместимости технологий. Одной из таких технологий для теплоэнергетики, направленной на защиту атмосферы и водного бассейна ■ от выбросов различных инградиентов (NOx, СО, сажи, нефтепродуктов, бензапирена и другой токсичной органики), является сжигание мазута в виде водомазутных эмульсий ( ВМЭ ). В настоящее время для получения эмульсий широко используют смесители кавитационного типа, в которых благодаря кавитационной обработке потока смеси происходит взаимодействие многокомпонентной среды на микроуровне. Наиболее обширные экспериментальные исследования кавитационных эмульгаторов выполнили О.М. Яхно, В.И. Кормилицын, М.Г. Лысков, A.A. Румынский, Р.Ю. Акчурин, H.A. Балахничев, С.П. Козырев.

Однако, 'опыт эксплуатации кавитационных эмульгаторов показал, что их- потенциальные возможности не исчерпаны. Кроме того, кавитационные эмульгаторы могут быть причиной неустойчивой работы гидросистемы. Это обусловлено тем, что рабочий процесс гидродинамических кавитационных эмульгаторов детально не прописан. С другой стороны, сама теория кавитационных явлений в настоящее время находится в стадии интенсивного развития и носит незавершенный, а часто и противоречивый характер."

Поток в условиях кавитации можно рассматривать как двухфазный поток, состоящий из парогазовой и жидкой фаз, - парогазожидкостный поток. Рабочий процесс смесительных устройств, обеспечивающих такой режим работы, по своей физической сути близок к рабочему процессу двухфазных струйных аппаратов (газожидкостных, либо жидкостно -струйных аппаратов, работающих в условиях кавитации), функционирующих в холостом режиме. Поэтому результаты исследований двухфазных струйных аппаратов могут быть положены в основу физической модели рабочего процесса кавитационных смесителей непрерывного действия.

• Существенный вклад в развитие теории кавитационных явлений в струйных насосах внесли Л.Г. Подвидз, Ю.Л. Кирилловский, В.К. Темнов, R.G. Cunningham, Н. Rouse, A.J. Stepanoff, A.G. Hansen, T.Y. Na, N.L. Sanger и др. Ими предложено несколько параметров, характеризующих

кавитационные режимы работы струйных аппаратов и их взаимосвязь с геометрическими и режимными параметрами струйных насосов.

Исследованиями J.H. Witte, R.J. Cuimingham, В.Г. Цегельского, Е.К. Спиридонова, Ю.Н. Васильева установлено, что наиболее эффективным режимом работы жидкостногазовых струйных насосов является режим с минимальным скольжением фаз и прыжком перемешивания в рабочей камере аппарата. В этих условиях процесс смешения и энергообмена осуществляется наиболее полно. Поэтому одним из путей совершенствования гидродинамических кавитационных эмульгаторов для получения высокодисперсных и стойких эмульсий может быть инициирование прыжка перемешивания в проточной части устройства, реализующего эффект ударного воздействия на многокомпонентную среду.

Таким образом, задача совершенствования - смесительных устройств для приготовления эмульсии высокой степени дисперсности является актуальной и ее решение требует привлечения результатов исследований кавитационных явлений двухфазных течений в струйных аппаратах. Цель работы и поставленные для достижения данной цели задачи приведены в разделе "Общая характеристика работы".

Глава II. Математическая модель рабочего процесса в эмульгаторах непрерывного действия

Рабочий процесс гидродинамических кавитационных смесителей (эмульгаторов) основан на. явлениях, происходящих при совместном течении двух фаз. Зарождение высокоскоростного двухфазного течения осуществляется кавитаторами, обеспечивающими локальное снижение давления до давления насыщенного пара. Первоначальная теплота парообразования генерируется самим кавитатором вследствие перевода части механической энергии в тепловую при трансформации потенциальной энергии потока в кинетическую. Дополнительная энергия для поддержания и развития парообразования черпается уже от потока смеси за счет его переохлаждения.

Информационным поиском установлено, что одним из эффективных способов создания эмульсий может быть кавитация в струйном пограничном слое. При этом для повышения дисперсности эмульсии необходимо очаги кавитации распределять равномерно по нормальному сечению потока, а их число, по возможности, увеличить. Таким кавитационным устройством может быть, например, многоструйное сопло с равномерно расположенными отверстиями, формирующее несколько высокоскоростных струй в рабочей камере эмульгатора, или решетка, составленная из нескольких цилиндров.

Поведение двухфазного потока во многом зависит от паросодержания в нем. При этом скорость звука в парогазожидкостной смеси может быть существенно меньше скорости звука в составляющих эту смесь компонентах. Поэтому, если создать условия для формирования высокоскоростных струй при помощи кавитатора, то на выходе последнего можно получить сверхзвуковой парогазожидкостный поток. Течение сверхзвукового двухфазного потока в условиях трения приводит к тому, что в некотором сечении русла формируется прыжок-перемешивания, и сверхзвуковое течение переходит в дозвуковое с одновременной конденсацией жидких присадок и их диспергированием в несущую среду. Осуществление режима течения парогазожидкостного потока с прыжком, перемешивания обеспечивает резкое локальное повышения давления, тем самым взаимопроникновение компонентов смеси будет наиболее полным.

Основными элементами кавитационных смесителей непрерывного действия является конфузор для предварительного разгона потока, рабочая камера с побудителями кавитации, где осуществляется приготовление эмульсии, за рабочей камерой расположен диффузор, в котором происходит частичное торможение приготовленной эмульсии до скоростей, приемлемых для транспортирования смеси в трубопроводах. Побудителями кавитации в потоке может быть либо сопло (и тогда смеситель называется струйным эмульгатором), либо гидродинамическая решетка, составленная из плохообтёкаемых. тел (смеситель с гидродинамической решеткой ).

На рис. 1 представлены принципиальные схемы струйного эмульгатора (рис. 1 а)) и эмульгатора с каеитационной решеткой (рис. 1 б) ). Эмульгатор состоит из подводящего конфузора 1, кавитатора (сопла либо гидродинамической решетки) 2, рабочей камеры (горловины) 3 и диффузора 4. Смешиваемый поток поступает в конфузор 1, где происходит его разгон и снижение давления. Далее поток из конфузора 1 попадает на кавитатор 2, который обеспечивает формирование высокоскоростных струй. На выходе кавитатора (сечение 2-2) происходит резкое падение давления вплоть до давления насыщенного пара в струйном пограничном слое либо в вихревом следе. Это падение давления приводит к выделению растворенных газов и переводу части жидкой фазы в парообразную и образованию, тем самым, высокоскоростного парогазожидкостного потока. В рабочей камере 3 происходит торможение сверхзвукового парогазожидкостного потока и переход его в дозвуковой в прыжке перемешивания. После рабочей камеры готовая

Принципиальные схемы кавитационных смесителей непрерывного действия

н' 1^2 'з '4 Ь

1 - конфузор; 2 - сопло; 3 - рабочая камера; 4 - диффузор

б ) Эмульгатор с гидродинамической решеткой

Н| 1,2

1 - конфузор; 2 - решетка; 3 - рабочая камера; 4 - диффузор

Рис. 1

эмульсия поступает в диффузор 4, где часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную. Давление при этом повышается до значения меньшего, чем перед эмульгатором.

На рис. 2 схематично предсташгены основные этапы создания эмульсии в кавитационном эмульгаторе, рабочий процесс которых реализует прыжок перемешивания.

Основные этапы создания эмульсии

Рис. 2

Определение поперечных размеров смесителя.

Исходными уравнениями, описывающими рабочий процесс в смесителе, являются уравнения: баланса массовых расходов; Д. Бернулли для потока с капельным состоянием смеси на участке между нормальными сечениями Н-Н и 2-2, З-ЗиК-К (см. рис. 1); количества движения для контрольного отсека, ограниченного сечениями 2-2 и 3-3 и внутренней поверхностью рабочей камеры. Эта система уравнений, являясь общей для эмульгаторов с различными побудителями кавитации, дополняется числами кавитации, устанавливающими взаимосвязь между локальными падениями -давлений за кавитаторами и режимными и геометрическими параметрами потока.

Для эмульгаторов с гидродинамической решеткой, составленной из плохообтекаемых тел, исходная система .уравнений, дополненная выражением для числа кавитации в вихревом следе о приводит к уравнению

Рй-Рк = (1)

Рн-Рнл. (1+<т'+еКАв)\г

о2 кон

которое является базовым при расчете таких смесителей.

Здесь Р н, Р к, Рн п - давление в сечениях. Н-Н, К - К и давление насыщенного пара соответственно; С, С, кав, С, КоН - суммарный гидравли-' ческий коэффициент сопротивления проточной части смесителя, гидравлический коэффициент сопротивления кавитатора (решетки) и коэффициент

сопротивления конфузора соответственно; £2 - относительная площадь кавитатора; а' = ( Р2 - Рт;п ) / (р • VC2212)- число кавитации, в котором Ртт = Р „.п.; Р 2 . Ча и р - соответственно давление, скорость и плотность потока смеси в сечений 2-2.

В диссертации приводятся обобщенные опытные данные по выбору числа кавитации о' для решетки, составленной из нескольких прямых круговых цилиндров.

При выводе расчетного уравнения струйного смесителя используется формула В.К. Темнова, устанавливающая зависимость числа кавитации с о от относительной площади сопла П 0:

при 0 < О о < 0,5 о о = 0,07+ 1,36-По-О -П0);

• при 0,5 < О о< 1,0 о0 = 0,41. (2)

Здесь с0 = ( Рг — Ртт )/,(Р'^о2/2) - число кавитации, в котором Ртт = Р н п , Р 2, Уо и р - давление, скорость и плотность потока смеси на срезе сопла; П = А)/Аз - относительная площадь сопла, где А 0 -площадь выходного сечения сопла (или нормального сечения струи сразу же за соплом), Аз- площадь поперечного сечения камеры смешения (рабочей камеры или горловины).

Комбинация исходных уравнений и формулы (2), а также ряд преобразований, приводят к выражению *

Р„-Рк _ СсопЧСкон диф+Сг№о2 о)2

2"

(3)

которое является базовым при расчете струйного смесителя.

Выражения (1) и (3) позволяют при известном абсолютном давлении перед смесителем Рн и выбранных коэффициентах сопротивления элементов проточной части определить безразмерные геометрические параметры кави-таторов О или П 0 . при которых потери давления в смесителе (Рн - Рк) будут не выше заданной величины. На рис. 3 представлены графики изменения относительного перепада давления (Рн - Р^ / (Рн - Рн.п.) на струйном смесителе в функции от относительной площади сопла П о, рассчитанные по уравнению (3), во всем практическом диапазоне изменения коэффициента сопротивления рабочей камеры (горловины) £ г = 0,08... 1 и гидравлически совершенном профилировании остальных элементов проточной част смесителя. Анализ выражения (3) и графиков (см. рис. 3) показывает, что минимуму относительного перепада давления

(Рн ~ ?к) I (Рн - Рц.п.). а, следовательно, минимуму потерь в смесителе соответствует следующий диапазон изменения относительной площади сопла: 0,45<П<0,7. Поэтому при расчете гидродинамических кавита-ционных смесителей струйного типа целесообразно выбирать геометрические характеристики именно из этого ряда.

График изменения относительного перепада давления в зависимости от относительной площади сопла

Определение продольных размеров смесителя

Изменение давления вдоль газожидкостного потока в цилиндрическом русле определяется уравнением Е.К. Спиридонова:

¿Р_ Ру-НОж^ а+с) (4)

где А - площадь живого сечения потока; К - коэффициент гидравлического трения; М - число Маха; Я - гидравлический радиус; / - осевая координата; (3 ж - объемный расход жидкой фазы; а - отношение объемных долей газа (пара) и жидкости; р ж - плотность жидкой фазы; g - ускорение свободного падения.

Анализ уравнения (4) показывает, что под влиянием трения гомогенный дозвуковой парогазожидкостный поток (М<1) в трубе разгоняется (Л>< 0), а сверхзвуковой (М > 0) тормозится {а? > 0). Если же условия движения сверхзвукового двухфазного потока таковы, что неизбежен переход через скорость звука (Р = Рк , М = 1), то плавное торможение потока парогазо-жидкостной смеси невозможно: в некотором сечении потока произойдет прыжок перемешивания, за которым установится ускоренное дозвуковое течение. Для определения длины эмульгатора надо рассчитать критическую длину /к участка русла с бурным двухфазным потоком, при которой в концевом сечении участка достигается критическое состояние потока (давление Р = Р к ).Эта задача решается на основе уравнения (4). Его интегрирование приводит к следующему выражению:

# =1{ХКУ-ЦХ), (5)

А

. Х-к-у Л-/-у I

где с,—--- =--- - приведенная длина; к = -— - относительная длина

2 П2 4Я

участка (/-длина; Л и Б - гидравлические радиус и диаметр соответственно);

Х+1

у — У - принятое обозначение; - (7)

у - коэффициент скольжения;' X и у - безразмерные координаты:

^ Р . у= (С• . (8)

и К-ТжР ж А*/1-Л-Тж

Р - давление в сечении потока; ¡л - отношение массовых долей газа и жидкости; Тж - температура жидкой фазы.

Критическое состояние потока описывается уравнением:

УК

(9)

?Хк+1

Совместное решение уравнений (4) - (9) позволяет определить осевую координату !к прыжка перемешиванняи и, следовательно, длину рабочей

камеры. Однако, для этого необходимо знать истинное паросодержание в бурном потоке. " ' .

Определение истинного паросодержания осуществляется совместным решением уравнений материального и энергетического баланса с учетом процесса парообразования для двухфазного потока в рабочей камере, то есть на участке между сечениями 2-2 и 3-3. При этом полагается, что тепло, затраченное на. парообразование части массы жидкой присадки в единицу времени, равно мощности тепловыделения потока при трансформации механических потерь в тепло плюс приток тепла в единицу времени от самого потока за счет его локального переохлаждения.

Таким образом, математическая модель рабочего процесса, составленная на основе уравнений количества движения, материального и энергетического баланса потока в смесителях непрерывного действия, является замкнутой. Она позволяет рассчитать поперечные размеры смесителей с побудителями кавитации в потоке в виде мйогоструйного сопла либо гидродинамической кавитационной решетки, а также определить координаты скачка перемешивания и, тем самым, - продольные размеры смесителя.

Глава П1. Конструкции гидродинамических смесительных устройств. Состояние и перспективы

Все смесительные устройства принципиально можно разделить на два класса: статические смесители и смесители с подвижными элементами. Наличие подвижных элементов определяет их невысокие эксплуатационные показатели надежности. Поэтому предпочтение следует отдавать статическим смесителям. По принципу воздействия на обрабатываемую среду можно выделить следующие классы смесительных устройств: механические и волновые. Получить высокую степень дисперсности конечного продукта механическим воздействием на смешиваемые компоненты затруднительно. Эта задача может быть решена применением волновых статических смесителей и, в частности, кавитационных. Обзор научно-технической литературы и патентный поиск показали, что существующие схемы кавитационных смесителей в силу своих конструктивных особенностей не в полной мере отвечают требованиям стабильной работы, а также приготовления однородной, устойчивой к расслоению, высокодисперсной эмульсии. Исходя из вышеизложенного, были разработаны следующие рекомендации по совершенствованию кавитационного смесителя:

- кавитационное устройство целесообразно выполнить в виде многоструйного сопла, установленного на входе рабочей камеры. При такой схеме

обеспечивается только однократный разгон потока и последующее его торможение в рабочей камере. Тем самым снижаются потери энергии. Применение многоструйного сопла обеспечивает создание достаточного количества очагов кавитации, равномерно распределенных по живому сечению потока;

- создать условия для формирования сверхзвукового парогазо-жидкостного течения в рабочей камере смесителя, которое в условиях трения переходит в дозвуковое в прыжке перемешивания. Прыжок перемешивания создает условия интенсивного дробления жидких присадок и их внедрение в несущей среде. При этом смесь компонентов подвергается не только традиционной кавитационной обработке, но и мощному ударному воздействию скачка перемешивания;

- повысить вероятность формирования прыжка перемешивания именно в рабочей камере специальными конструктивными мероприятиями. Для этого, например, на внутренней поверхности рабочей камеры в начале ее концевого участка выполнить порогообразный выступ, расположенный по периметру рабочей камеры;

- предусмотреть устройство по стабилизации потока за прыжком перемешивания. Таким устройством может быть успокоитель, выполненный в виде продольных радиальных ребер, расположенных по всей длине ее концевого участка. Успокоитель обеспечивает гашение колебаний давления и снижение вибрации устройства;

- предусмотреть в конструкции смесителя канал ввода добавочного компонента смеси. Это позволит отказаться от предварительной подготовки смеси компонентов, так как один из компонентов может быть введен непосредственно в кавитационную зону. При таком исполнении схема гидродинамического кавитационного смесителя приближена к схеме струйного насоса.

Выше перечисленные мероприятия могут быть реализованы различными конструктивными решениями. Одно из таких решений приведено на рис. 4.

Предложенная оригинальная конструкция кавитационного' смесителя позволяет организовать рабочий процесс с прыжком перемешивания и, тем самым, дополнить традиционную кавитационную обработку потока смеси ударным воздействием прыжка, в результате которого происходит диспергирование жидких присадок в несущей среде и образование высокодисперсных, устойчивых к расслоению эмульсий.

Кавнтационный смеситель с многоструйным соплом

Н

4

К

1*1

2

Е

.7 2

/

\

В

н

,1,1

4 1 'К

А-А

I - подводищий патрубок; 2- рабочая камера; 3 - сопло; 4 - порогообразный высту п; 5 - успокоитель; 6 - отводящий патрубок; 7 - патрубок подачи добавочного

компонента

Глава IV. Натурные испытания кавитационного смесителя. Метод расчета смесителей нового поколения

В задачу натурных испытаний входили: 1) опробирование в промышленных условиях гидродинамического кавитационного смесителя непрерывного действия, рассчитанного согласно вышеописанной математической модели; 2) получение опытных данных о распределении давления вдоль проточной части смесителя; 3) проведение сравнительного анализа водомазутной эь5ульсии, полученной механическим перемешиванием компонентов смеси в лопастной системе центробежных насосов, и эмульсии, полученной с помощью гадродинамического кавитационного смесителя непрерывного действия; 4) сопоставление опытных данных по концентрации вредный веществ (в частности, окислов азота МОх) в отходящих газах при сжигании водомазутной эмульсии, полученной различными способами (с использованием и без использования эмульгатора).

Смеситель был установлен на одном из мазутопроводов системы топливоподачи Кармановской ГРЭС. Испытания проводились как на расчетном режиме (соответствующем исходным данным), так и на режимах, отличных от расчетного. В процессе испытаний проводились измерения давления вдоль проточной части- смесителя образцовыми .манометрами; датчиками температуры измерялась температура смеси; степень дисперсности водомазутной э.чульсиг. определялась визуально. Натурные испытания полупромышленного образца гидродинамического

Рис. 4

кавитационного смесителя включали также измерение концентрации окислов азота N0 х и содержания кислорода в уходящих газах.

В результате выполненных натурных испытаний в соответствии с поставленными задачами можно отметить следующее:

1. Смеситель в промышленных условиях работал устойчиво, уровень вибрации аппарата был незначителен. Натурные испытания полупромышленного смесителя показали его высокую надежность и эффективность при работе на различных режимах. На расчетном режиме потери давления не превышали заданной величины.

2. Полученные в результате натурных испытаний данные о распределении давления вдоль проточной части смесителя подтверждают принятую физическую модель рабочего процесса в гидродинамическом эмульгаторе. Местоположение прыжка перемешивания переменно на различных режимах работы смесителя и зависит от параметров потока, в частности от абсолютного давления водомазутной смеси перед эмульгатором Рн: с увеличением данного параметра прыжок смещается в диффузор и формируется на месте излома проточной части смесителя (переход от цилиндрической рабочей камеры к диффузору).

3. Экспериментальные исследования дисперсности ВМЭ показали, что степень дисперсности ВМЭ, приготовленной с помощью кавитационного эмульгатора, повысилась в три - четыре раза по сравнению с водомазутной эмульсией, приготовленной механическим способом.

4. При переходе с неэмульгированного мазута на водомазутную эмульсию фиксировалось снижение окислов азота в отходящих газах на 2,4...9,8%.

На основе математической модели' и разработанных в процессе натурных испытаний рекомендаций предложен метод расчета кавитационного смесителя непрерывного действия с минимальным энергопотреблением. Расчет смесителя выполняется методом последовательных приближений. При этом в каждом приближении по исходным данным и выбранным гидравлическим коэффициентам сопротивления кавитаторов и элементов проточной части рабочей камеры определяются оптимальные поперечные размеры побудителей кавитации и рабочей камеры, соответствующие минимуму потерь в смесителе, затем рассчитывается расход пара и далее температура потока смеси в начальном участке рабочей камеры. Расчет считается достоверным, если параметры потока смеси компонентов в двух последних приближениях отличаются не более, чем на (2...5) %. После нахождения температуры смеси на .начальном участке рабочей камеры и паросодержания в потоке определяются продольные размеры проточной части смесителя. На рис. 5 изображен предлагаемый метод расчета в виде структурно - логической схемы.

Метод расчета кавитационных смесителей

Рис. 5

Основные выводы

1. Смесительные устройства и системы на их основе находят широкое применение во многих отраслях промышленности, ' что обусловлено потребностью в таких технологических операциях, как перемешивание, диспергирование, процессы тепло- и массопереноса. Причем, основным направлением совершенствования этих устройств является повышение качества готового продукта, то есть повышение степени дисперсности эмульсий и суспензий. Эта задача является актуальной для всех отраслей промышленности, где используют смесительные ** устройства, так .как повышение степени дисперсности позволяет повысить не только технико - экономические, но и экологические показатели технологических процессов.

~ 2. Создание высокодисперсных эмульсий при помощи традиционного механического воздействия на поток компонентов, подлежащих эмульгированию, затруднительно. Кавитационная обработка компонентов

смеси позволяет решить эту задачу на качественно ином уровне, ибо при такой обработке потока происходит взаимодействие составляющих многокомпонентной среды на микроуровне и образование высокодисперсной, устойчивой против расслоения смеси.

3. Рабочий процесс гидродинамических кавитационных смесителей целесообразно формировать с таким расчетом, чтобы на начальном участке рабочей камеры за побудителями кавитации образовалось бурное сверхзвуковое течение парожидкостной смеси, переходящее затем в конце рабочей камеры смесителя в дозвуковое течение в скачках перемешивания. В последних происходит интенсивная конденсация пара, дробление и диспергирование жидких присадок в несущую среду. В результате данного процесса образуется высокодисперсная эмульсия.

4. Расчетная модель рабочего процесса в кавитационных смесителях непрерывного действия включает уравнения количества движения, материального и энергетического баланса потока, а также соотношения и коэффициенты, полученные на основе экспериментальных данных. Она позволяет рассчитать поперечные размеры смесителей с побудителями кавитации в потоке в виде многоструйного сопла либо гидродинамической кавитационной решетки, а также определить координаты скачка перемешивания и, тем самым, - продольные размеры смесителя.

5. Основными параметрами, описывающими рабочий процесс гидродинамических кавитационных смесителей, являются: число кавитации 0 ; относительная площадь кавитационного устройства (сопла или гидродинамической решетки) О; приведенная критическая длина ^ к; относительный перепад давления (Рн - Рк) / (Рн — Рн п ) на смесителе. Причем, относительный перепад давления в смесителе зависит, главным образом, от коэффициентов сопротивления элементов проточной части: горловины Сг, конфузора С, кон, кавитатора С, кав и диффузора С, даф, а также относительной площади кавитационного устройства О и Числа кавитации СТ. Каждому набору коэффициентов сопротивления элементов проточной части смесителя отвечает оптимальное значение основного геометрического параметра О опх, при котором перепад давления в смесителе - минимален. Во всем практическом диапазоне изменения коэффициентов сопротивления горловины С, г = 0,08...1,00 и гидравлически совершенном профилировании других элементов проточной части: конфузора (С, кон = 0,15), кавитационного устройства (С, ш = 0,1) и диффузора (С, диф = 0,25) оптимальная величина относительной площади кавитационного устройства составляет П огтг = 0,45...0,70.

6. С целью интенсификации кавитационного процесса целесообразно очаги кавитации распределять равномерно по нормальному сечению потока, а их число, по возможности, увеличить. Этому требованию отвечает гидродинамическая кавитационная решетка либо многоструйное сопло с равномерно расположенными отверстиями, создающее несколько высокоскоростных струй.

Для инициирования прыжка перемешивания именно в рабочей камере целесообразно выполнить порогобразный выступ в конце рабочей камеры, а сразу за выступом - успокоитель, который выполнял бы функции гашения колебаний давления и успокоения потока.

7. Метод расчета гидродинамических кавитационных смесителей, построенный на основе предложенной математической модели рабочего процесса вместе с условиями минимума потери давления в устройстве и рекомендациями его оптимального проектирования, позволяет разрабатывать эффективные смесительные устройства непрерывного действия с минимальным энергопотреблением.

Содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Спиридонов Е.К., Прохасько JI.C. Конструкции и расчет струйных кавитационных устройств для приготовления эмульсий // Гидравлика и гидропневмосистемы : Сборник докладов секции «Гидравлика и гидропневмосистемы» 50-й юбилейной научно-технической конференции Южно-Уральского Государственного Университета 14-16 апреля 1998 г. -Челябинск: ЮурГУ, 1998. - С. 46-48.

2.'Игнатьев A.B., Прохасько Л.С., Спиридонов Е.К. Расчет кавитационного смесительного, устройства // Гидравлические машины, Гидропривод и гидропневмоавтоматика: Тез. докл. международной научно - техн. конф. — Москва: Изд. МЭИ, 1998.-68 с.

' 3. Спиридонов Е.К., Прохасько Л.С. Рабочий процесс и характеристики гидродинамических кавитационных эмульгаторов // Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 99. - Пермь; Изд. ПГТУ, 1999.-С. 45-50.

4. Спиридонов Е.К., Прохасько Л.С. К вопросу о проектировании смесителей нового поколения // Гидромеханика, гидромашины, гидропривод и гидропневмоавтоматика: Сб. докл. международной научно -техн. конф. - Челябинск, 1999.-С. 25-26.

5. Спиридонов Е.К., Прохасько Л.С. Гидродинамика и расчет кавитационных смесителей непрерывного действия II Аэрокосмическая техника и высокие технологии - 2000. — Пермь; Изд. ПГТУ, 2000. (8 печати).

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. СМЕСИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА: НАЗНАЧЕНИЕ

И ОБЛАСТЬ ПРИИМЕНЕНИЯ.

1.2. ОБЗОР НАУЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.2.1. Анализ работ, посвященных вопросам эксплуатации гидродинамических кавитационных смесительных устройств.

1.2.2. Обзор работ, посвященных исследованию кавитационных параметров и характеристик струйных насосов.

1.2.3. Анализ рабочего процесса в жидкостно - газовом струйном насосе.

1.3. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА

В ЭМУЛЬГАТОРАХ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

2.1. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ И РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС

2.2. ВЫБОР ФИЗИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕЧЕНИЯ.

2.3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА.

2.3.1. Исходные уравнения рабочего процесса.

2.3.2. Основное уравнение струйного смесителя.

2.3.3. Основное уравнение смесителя с гидродинамической решеткой.

2.3.4.0 скорости звука в двухфазных потоках.

2.3.5. Продольное распределение параметров потока смеси в рабочей камере.

2.3.6. Паросодержание в потоке за очагами кавитации.

2.3.7. Выводы по главе.

3. КОНСТРУКЦИИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ СМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ. СОСТОЯНИЕ

И ПЕРСПЕКТИВЫ

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.

3.1.1. Механические смесительные устройства.

3.1.2. Волновые смесительные устройства.

3.1.3. Резюме.

3.2. ПАТЕНТНЫЙ ОБЗОР СМЕСИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ.

3.2.1. Смесительные устройства с подвижными элементами.

3.2.1.1. Устройства с принудительным приводом.

3.2.1.2. Устройства без принудительного привода.

3.2.1.3. Выводы.

3.2.2. Смесительные устройства без подвижных элементов.

3.2.3. Гидродинамические кавитационные смесители.

3.2.3.1. Аналоги и прототипы.

3.2.3.2. Предложения по улучшению конструкций гидродинамических кавитационных смесителей.

3.3. КОНСТРУКЦИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО КАВИТАЦИОННОГО СМЕСИТЕЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО

ДЕЙСТВИЯ С МНОГОСТРУЙНЫМ СОПЛОМ.

4. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ КАВИТАЦИОННОГО СМЕСИТЕЛЯ. МЕТОД РАСЧЕТА СМЕСИТЕЛЕЙ

НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ.

4.1. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ.

4.1.1. Полупромышленный образец смесителя.

4.1.2. Задача натурных испытаний.

4.1.3. Результаты натурных испытаний полупромышленного смесителя и их анализ

4.2. МЕТОД РАСЧЕТА.

4.2.1. Задача расчета.

4.2.2. Сущность метода.

4.2.3. Пример расчета.

На кафедре " Гидравлика и гидропневмосистемы " ЮУрГУ в течение ряда лет проводится цикл исследований по проблемам создания и совершенствования гидродинамических струйных устройств и систем, построенных на их основе. В рамках данных исследований была выполнена по единому заказ - наряду с бюджетным финансированием научно - исследовательская работа " Научные основы расчета и проектирования гидродинамических кавитационных эмульгаторов", а также НИР "Создание устройств для эмульгирования водомазутной смеси" для Кармановской ГРЭС. Предлагаемая диссертационная работа является одним из этапов по исследованию гидродинамических кавитационных устройств непрерывного действия для приготовления высокодисперсных и стойких эмульсий.

Диссертационная работа состоит из четырех глав, основных выводов и списка литературы. В первой главе рассматривается область применения смесительных устройств, обосновывается актуальность их совершенствования, выполняется краткий обзор научной литературы, формулируются цель и задачи исследования. Во второй главе детальным анализом рабочего процесса в кавитационных гидродинамических смесителях непрерывного действия осуществляется выбор физической модели течения, на основе которой и уравнений материального и энергетического баланса разрабатывается математическая модель рабочего процесса в смесителе. В третьей главе рассматриваются существующие смесительные устройства и дается их классификация. По результатам патентного исследования конструкций существующих смесительных устройств формулируются основные пути их совершенствования. Завершается глава предлагаемой оригинальной конструкцией кавитационного смесительного устройства нового поколения. В четвертой главе приведены результаты натурных испытаний полупромышленного образца смесительного устройства. На основе разработанной математической модели рабочего процесса гидродинамических кавитационных смесителей и выявленных в результате натурных испытаний рекомендаций по совершенствованию их конструкций предложен метод расчета, который положен в основу создания промышленных кавитационных смесителей нового поколения.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Смесительные устройства и системы на их основе находят широкое применение во многих отраслях промышленности, что обусловлено потребностью в таких технологических операциях, как перемешивание, диспергирование, процессы тепло- и массопереноса. Причем, основным направлением совершенствования этих устройств является повышение качества готового продукта, то есть повышение степени дисперсности эмульсий и суспензий. Эта задача является актуальной для всех отраслей промышленности, где используют смесительные устройства, так как повышение степени дисперсности позволяет повысить не только технико - экономические, но и экологические показатели технологических процессов.

2. Создание высокодисперсных эмульсий при помощи традиционного механического воздействия на поток компонентов, подлежащих эмульгированию, затруднительно. Кавитационная обработка компонентов смеси позволяет решить эту задачу на качественно ином уровне, ибо при такой обработке потока происходит взаимодействие составляющих многокомпонентной среды на микроуровне и образование высокодисперсной, устойчивой против расслоения смеси.

3. Рабочий процесс гидродинамических кавитационных смесителей целесообразно формировать с таким расчетом, чтобы на начальном участке рабочей камеры за побудителями кавитации образовалось бурное сверхзвуковое течение парогазожидкостной смеси, переходящее затем в конце рабочей камеры смесителя в дозвуковое течение в скачках перемешивания. В последних происходит интенсивная конденсация пара, дробление и диспергирование жидких присадок в несущую среду. В результате данного процесса образуется высокодисперсная эмульсия.

4. Расчетная модель рабочего процесса в кавитационных смесителях непрерывного действия включает уравнения количества движения, материального и энергетического баланса потока, а также соотношения и коэффициенты, полученные на основе экспериментальных данных. Она позволяет рассчитать поперечные размеры смесителей с побудителями кавитации в потоке в виде многоструйного сопла либо гидродинамической кавитационной решетки, а также определить координаты скачка перемешивания и, тем самым, - продольные размеры смесителя.

5. Основными параметрами, описывающими рабочий процесс гидродинамических кавитационных смесителей, являются: число кавитации а ; относительная площадь кавитационного устройства (сопла или гидродинамической решетки) С2; приведенная критическая длина Е, к;

Р —Р относительный перепад давления я1 к на смесителе. Причем,

Рн ~Рнл. относительный перепад давления в смесителе зависит, главным образом, от коэффициентов сопротивления элементов проточной части: горловины

С г. конфузора С коп' кавитатора ^ кав и диффузора С, диф, а также относительной площади кавитационного устройства Q и числа кавитации ст. Каждому набору коэффициентов сопротивления элементов проточной части смесителя отвечает оптимальное значение основного геометрического параметра Q опх , при котором перепад давления в смесителе - минимален. Во всем практическом диапазоне изменения коэффициентов сопротивления горловины Сг= 0,08. 1,00 и гидравлически совершенном профилировании других элементов проточной части: конфузора (С, кон =0,15), кавитационного устройства

С кав = ОД) и диффузора (С, диф = 0,25) оптимальная величина относительной площади струйного кавитационного устройства составляет ^опт = 0,45. 0,70.

6. С целью интенсификации кавитационного процесса целесообразно очаги кавитации распределять равномерно по нормальному сечению потока, а их число, по возможности, увеличить. Этому требованию отвечает многоструйное сопло с равномерно расположенными отверстиями, создающее несколько высокоскоростных струй.

Для инициирования прыжка перемешивания именно в рабочей камере целесообразно выполнить порогобразный выступ в конце рабочей камеры, а сразу за выступом - успокоитель, который выполнял бы функции гашения колебаний давления и успокоения потока.

7. Метод расчета гидродинамических кавитационных смесителей, построенный на основе предложенной математической модели рабочего процесса вместе с условиями минимума потери давления в устройстве и рекомендациями его оптимального проектирования, позволяет разрабатывать эффективные смесительные устройства непрерывного действия с минимальным энергопотреблением.

1. В. Таушер. Технология статического смешения // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1996. - № 3. - С. 26 - 32.

2. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Румынский А.А. Комплексная экосовместимая технология сжигания водомазутной эмульсии и природного газа с добавками сбросных вод // Теплоэнергетика. 1996. - № 9. - С. 13 - 17.

3. Волков Э.П., Кормилицын В.И., Шалобосов И.А., Михайлов В.А., Савин Н.Г. Исследование вращающейся цилиндрической гидродинамической решетки кавитаторов // Теплоэнергетика. 1991. -№ 5. - С. 21-24.

4. Козырев С.П., Акчурин Р.Ю. Кавитационная изнашивающая (разрушающая) способность цилиндрической гидродинамической решетки // Машиноведение. 1980. - № 3. - С. 114 - 118.

5. Иванов В.М. Топливные эмульсии. М.: Издательство Академии наук СССР, 1962. - 246 с.: ил.

6. Голубь Н.В. Эффективность сжигания водомазутной эмульсии на промышленных ТЭЦ .-М.: ВТИ, 1985.- 178 е.: ил.

7. Акчурин Р.Ю., Балахничев Н.А. Подготовка мазута к сжиганию в кавитационном реакторе // Энергетик. 1986.-№ 9. - С. 8-9.

8. Попов А.И., Голубь Н.В., Ерофеева В.И. Уменьшение вредных выбросов при сжигании водомазутной эмульсии // Энергетик. 1983. - № 2. - С. 11 - 14.

9. Ефимов А.В. К вопросу взаимозависимости кавитационной эрозии, гидравлики потока и формы обтекаемого тела // Исследование сооружений и оборудования гидроузлов: Труды МИСИ № 67. М.: МИСИ, 1968. - С. 160- 173.

10. Шальнев К.К. Условие интенсивности кавитационной эрозии // Изв. АН СССР. ОТН. 1956. - №1. - С. 5 - 12.

11. Кнэпп Р., Дейли Дж., Хэммит Ф. Кавитация. М.: Мир, 1974. -687 с.

12. Шальиев К.К. Условия интенсивности кавитационной эрозии // Изв. АН СССР. ОТН. -1956. №1. - С. 5 - 12.

13. Степанов Э. Дж. Кавитация в центробежных насосах, перекачивающих жидкости, отличные от воды // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды американского общества инженеров -механиков. Сер. А. Энергетическое машиностроение. 1961. - №1.- С. 98.

14. Степанов Э. Дж. Кавитационные свойства жидкостей // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды американского общества инженеров механиков. Сер. А. Энергетическое машиностроение. - 1964. - №2.-С. 108.

15. Jacobs R.B., Martin К.В., Van Wylen G.J., Birmingham B.W. Pumping Cryogenic Liquids. Nat'l. Bur. Std. (U.S.). Rept 3569 // Boulder Laboratories Tech. Mem. 1956. - P. 36.

16. Fischer R.C. Discussion of TetlowN.A. Survey of Modern Centrifugal Pump Practice for Oil Field and Oil Refining Services // Proc. Inst. Mech. Engrs (London). 1945. - P. 305-306.

17. И. Пирсол. Кавитация. M. : Мир, 1975.- 95 с. : ил.

18. Перник А.Д. Проблемы кавитации. Л. : Судостроение, 1988. -438 с. : ил.

19. Гривнин Ю.А., Зубрилов С.П. Кавитация на поверхности твердых тел. Л. : Судостроение, 1985,- 198 с. : ил.

20. Тирувенгадам А. Обогащенная теория кавитационных разрушений // Техническая механика. 1963. - № 3.

21. Плессет Д. Зависимость кавитационных разрушений от времени // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды американского общества инженеров механиков. - 1966. - № 4.

22. Хэммит К. Исследование кавитационных разрушений в потоке жидкости // Техническая механика. 1963. - № 3.

23. Акчурин Р.Ю. Опыт использования кавитационного реактора для подготовки мазута к сжиганию // Энергетик. 1996. - № 4. - С. 8-9.

24. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. -М. : Машиностроение, 1971. с. : ил.

25. Ковальногов А.Ф., Родионов В.П. Влияние гидростатического давления на интенсивность кавитационной эрозии // Машиностроение. 1984.-№3.-С. 18-20.

26. Карелин В.Я. Кавитационные явления в центробежных и осевых насосах. М. : Машгиз, 1975. - 336 с. : ил.

27. Георгиевская Е.П. Кавитационная эрозия гребных винтов и методы борьбы с ней. JI. : Судостроение, 1970. - 120 с. : ил.

28. Иванченко Н.Н., Скуридин А.А., Никитин М.Д. Кавитацион-ное разрушение в дизелях, Л. : Машиностроение, 1970,- 152 с. : ил.

29. Гусин Н.В. Лопастные насосы: Учебное пособие. Пермь: ПГТУ, 1995. - 169 с. : ил.

30. Яхно О.М., Яске Н.Н., Коваль А.Д. Особенности кавитационной технологии перемешивания высоковязких жидкостей // Химическое и нефтяное машиностроение. 1996. - № 3. - С. 23-25.

31. А.с. 1793954A3 СССР, МКИ В 01 F 5 / 08. Кавитационный смеситель / О.В. Козюк, А.А. Литвиенко (СССР). № 4847505 / 26; Заявлено 05.07.90; Опубл. 07.02.93, Бюл. № 5.-2с.: ил.

32. А.с. 1169716 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08, G 05 D 27 / 00. Устройство для управления кавитационным аппаратом / Л.И. Пищенко, Б.Б. Булгаков (СССР).-№ 3636440 / 23 26; Заявлено 17. 08.83; Опубл. 30.07.85, Бюл. № 28.-Зс.: ил.

33. Пищенко Л.И., Семенюк И.И. Кавитационная технология -эффективный инструмент интенсификации нефтехимии // Нефтяная и газовая промышленность. 1987.- С. 48-49.

34. Штербачек 3., Тауск П. Перемешивание в химической технологии. Л. : ХЛ, 1963. - 416 с.: ил.

35. Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 2. М. : Наука, 1973. - 583 с. : ил.

36. Кормилицын В.И., Лысков М.Г., Савин Н.Г. Сжигание водомазутной эмульсии как метод снижения выбросов оксидов азота в атмосферу // Повышение эффективности использования топлива в энергетике, промышленности и на транспорте. Киев: Знание, 1989. -23 с.

37. Булгаков Б.Б., Булгаков А.Б., Булкин Ю.П. Опыт освоения водомазутных топливных эмульсий на тепловых электростанциях // Энергетик. 1998. - № 4 . - С. 7 - 9.

38. Крестов В.Б., Пашинкин B.C., Крестов А.В. Опыт применения кавитационного смесителя при сжигании водомазутной эмульсии // Энергетик. 1997. - № 8. - С. 10 - 11.

39. Gosline J.E., O'Brien М.Р. The Water Jet Pump // University of California Pablication in Engineering. Vol. 3. 1937. - P. 167 - 190.

40. Rouse H. Cavitation in the Mixing Zone of a Submtrged Jet // La Houille Blannche. Vol. 8.- 1953.- № 1.

41. Bonnington S.T. The Cavitation Limits of a Liquid Liquid Jet Pump: B.H.R.A., RR 605 // British Hydroomechanics Research Association. - 1958.

42. Schulz, Fasol K.H. Water Jet Pumps (in German). // Springer. -Vienna. 1958.

43. Каннингэм, Хэнсен, На. Кавитация в струйных насосах // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды американского общества инженеров механиков. - 1970. - №3. - С. 79-91.

44. La Verne М. ТЕ. A New Similarite Parameter for Correlation of Jet Pump Cavitation // Cavitation in Fluid Machinery: Pamphlet pub. ASME Winter Annual Meeting.-Chicago. 1965.-P. 120 - 124.

45. Cunnigham R.G. Discussions of Cavitation in Fluid Machinery: Pamphlet pub. ASME Winter Annual Meeting. Chicago. - 1966. - P. 22 - 30.

46. Cunnigham R.G. The Jet Pump as a Lubrication Oil Scavenge Pump for Aircraft Engines // W.A.D.C. Report 55- 143.- July 1954.

47. Hansen A.G., Na T.Y. A Jet Pump Cavitation Parameter Based on NPSH // WA/FE-42. ASME Winter Annual Meeting. New York City. - 1968.-P. 68.

48. Vogel R. Theoretical and Experimental Investigation of Jet Pumps// Machinenbautechnik (Berlin). Vol. 5.- 1956.- P. 619 637.

49. Maslin A.B. Jet Pumps // Asso. Of Eng. And Shipbuilding Draughtsmen: Onslow Hall, Little Green. Richmond. - 1959.

50. Murdock J.W. An Investigation into the Use of a Jet Pump in an Aircraft Fuel System. // MS thesis MIT. Jan. 1964.

51. Mueller N.H.C. Water Jet Pump // Journal of the Hydraulic Division. ASCT. Vol. 90,- 1963.

52. Leewis R.A. An Experimental Analysis of a Jet Inducer With Multiple Nozzles // Symposium on Cavitationin in Fluids Machinery: Pamphlet pub. ASME Winter Annual Meeting. Nov. 1965. - P. 109.

53. Sanger N.L. Cavitation Performance of Two Low Area Ratio Water Jet Pump Having Throat Lengths of 7.25 Diameters / NASA TN-4592. - 1968.

54. Brown F.B. Discussions, 1969 // Cavitation Forum: Pamphlet pub. ASME Fluids Engineering Meeting. 1969.- P. 51.

55. Темнов В.К., Переплетчик О.А. О критических коэффициентах кавитации у жидкостных эжекторов // Динамика гидропневматических систем: Сборник научных трудов № 197. Челябинск: ЧПИ, 1978. - С. 82 - 86.

56. Гиневский А.С., Илизарова Л.И., Шубин Ю.М. Исследование микроструктуры турбулентной струи в спутном потоке // Известия АН СССР. МЖГ. 1966. - № 4.

57. Sanger N.L. A Jet Pump Cavitation Prediction Parameter // Cavitation Forum: Pamphlet pub. ASME Fluids Engineering Meeting. -1968. P. 16-18.

58. Спиридонов E.K. Теоретические основы расчета и проектирования жидкостногазовых струйных насосов: Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. -М.: НПО "Гидромаш". 1996.

59. Спиридонов Е.К., Темнов В.К. Баланс энергии в жидкостногазовом эжекторе // Гидравлические машины и средства гидроавтоматики : Межвузовский сб. научн. трудов. Пермь: ППИ, 1991,- С. 30-33.

60. Методы расчета и проектирования эмульгаторов нового поколения: Отчет о НИР / Южно Уральский Государственный Университет; Руководитель Е.К. Спиридонов. - № ГР 01.970002865, Инв. №02.990003006 . - Челябинск: ЮУрГУ, 1998,- 86 с.: ил.

61. Разработка математической модели рабочего процесса в эмульгаторах различного исполнения: Отчет о НИР / Южно

62. Уральский Государственный Университет; Руководитель Е.К. Спиридонов.-№ ГР 01.970002865, Инв. №02.980002524 . Челябинск: ЮУрГУ, 1997,- 27 с.: ил.

63. Создание устройства для эмульгирования водомазутной смеси: Отчет о НИР (заключительный) / Челябинский Государственный технический университет, Руководитель Е.К. Спиридонов. -№ 95137. -Челябинск: ЧГТУ, 1996. 41с.: ил.

64. Игнатьев А.В., Прохасько JI.C., Спиридонов Е.К. Расчет кавитационного смесительного устройства // Гидравлические машины, гидропривод и гидропневмоавтоматика: Тез. докл. международной научно техн. конф. - Москва: Изд. МЭИ, 1998.-68 с.

65. Спиридонов Е.К., Прохасько Л.С. К вопросу о проектировании смесителей нового поколения // Гидромеханика, гидромашины, гидропривод и гидропневмоавтоматика: Сб. докл. международной научно-техн. конф. Челябинск, 1999. - С. 25 - 26.

66. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Двухфазные течения в элементах теплоэнергетического оборудования. -М.: Энергоатомиздат, 1987.-328 е.: ил.

67. Султанов Г.А. Сверхзвуковые двухфазные течения. Минск : Вышэйшая школа, 1972.-480 с. : ил.

68. Вскипающие адиабатные потоки / Зысин В.А., Баранов Г.А., Барилович В.А., Парфенова Т.Н. М. : Атомиздат, 1976.- 152 е.: ил.

69. Шаламов Н.П., Дядик А.Н., Лабинский А.Ю. Двухфазные струйные аппараты. Л. : Судостроение, 1989.- 240 е.: ил.

70. Спиридонов Е.К. Энергетический анализ газожидкостных течений // Зимняя школа по механике сплошных сред (двенадцатая). Пермь 25-31 января 1999: Тез. докл. Екатеринбург: УрОРАН, 1999.-С. 291.

71. Спиридонов Е.К. Энергетический анализ газожидкостных течений в трубах // Гидромеханика, гидромашины, гидропривод и гидропневмоавтоматика: Тез. докл. международной научно техн. конф. - Москва: Изд. МЭИ, 1996.-С. 30.

72. Rouse H. Jet Diffusion and Cavitation // Jr. Boston Soc. Civil Engrs. 1966. - P. 255 -271.

73. Rouse H., Hubbard P.G., Spengo A.C. Cavitation of Submerged Jets // Jowa Inst, of Hydr. Res.: ONR Rept. 1950.

74. Альтшуль А.Д., Кисилев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. -М.: Стройиздат, 1975. 328 е.: ил.

75. Гиневский А.С. Теория турбулентных струй и следов. М. : Машиностроение, 1969. - 400 е.: ил.

76. Биркгоф Г., Сарантонелло Э. Струи, следы и каверны. М. : Мир, 1964.-468 с. : ил.

77. Кутепов A.M., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М.: Высшая школа, 1977. - 352 с. : ил.

78. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление : Справочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 367 с. : ил.

79. Мамаев В.А., Одишария Г.Э. Об относительной скорости газа при движении газожидкостного потока в трубах : Труды ЦКТИ. -Ленинград: Котлотурбостроение, 1965. С. 90 - 97.

80. Bailey G. Metastable Flow of Saturated Water//Trans. ASME. Vol. 73. 1951.- P. 1059.

81. Benjamin M., Miller G. The Flow of Saturated Water through Throtting Orifices //Trans. ASME. Vol. 63,- 1941.- P. 419.

82. Штаркман E., Шрок В., Нейсен К. Расширение двухфазной жидкости с очень низкой степенью сухости в сопле Лаваля // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды американского общества инженеров механиков. - 1964. - № 2. - С. 100.

83. Bankoff S.G. // Trans. ASME. Ser. С. Vol. 82. 1960. - P. 265.

84. Burnell G. Flow of Boiling Water through Nozzetes Orifices and Pipes // Engineering. V. 164,- 1948. P. 572.

85. Faletty D., Moulton R. Two Fhase Critical Flow of Stream -Water Mixtures // Amer. Inst. Chem. Engng. - 1963. - №9. - P. 247.

86. Ryley D., Parker G. Two Fhase Critical Flow through Suction Slots In Low Pressure Stream Turbine Blades // J. Mech. Engng. Sci. V. 10.-1968.-P. 337.

87. Silwer R. Temperature and Pressure Phenomena in the Flow of Saturated Liquids // Proc. Roy Soc. A. V. 194.- 1948.- P. 464.

88. Hesson G., Peck R. Flow of Two Fhase Carbon Dioxide Through Orifices // J. Chem. Engng. V. 4. - 1958.- P. 207.

89. Bonnet F. Critical Two Fhase Flow of Nitrogen and Oxigen Through Orifices // Adv. Cryogenic Engng.- 1967. -№ 12. - P. 427.

90. Smith R. Some Idealized Solutios for Chocking Two Fhase Flow of Hydrogen, Nitrogen and Oxygen // Advances Cryog. Engng. -1964,- №8,- P. 563.

91. Муди Ф. Максимальный расход однокомпонентной двухфазной смеси // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды американского общества инженеров механиков. - 1965.-№ 1.-С.160.

92. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. М.: Мир, 1972. - 440 с. : ил.

93. Темнов В.К., Спиридонов Е.К. Расчет и проектирование жидкостных эжекторов: Учебное пособие. Челябинск: ЧПИ, 1984. -44 с.

94. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1975. - 559 е.: ил.

95. Темнов В.К. Волновые процессы в гидросистемах: Учебное пособие. -Чулябинск: ЧПИ, 1981.-С. 8.

96. Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат, 1978. - 160 е.: ил.

97. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. -М.: Энергия, 1968. 328 е.: ил.

98. Циклаури Г.В., Данилин B.C., Селезнев Л.И. Адиабатные двухфазные течения. -М.: Атомиздат. 168с. : ил.

99. Collingham R.E., Firly I.S. Industz and Engng Chem / Process Design and Development. V. 2. 1968. - №3. - P.197.

100. Bock P.V., Chwala J.M. Ausbreitungsgeschwindigkeitt einer DruckstOrung und kritischer Durchflub in FlUssigkeits // Gas Gemischen Chemie - Ing. - Techn. - 1975.-№ 7.-P.309

101. Семенов Н.И., Костерин С.И. Результаты исследования скорости звука в движущихся газожидкостных смесях // Теплоэнергетика. 1964. - № 6. - С. 46-51.

102. Fauske Н. The Discharge of Saturated Water through Tubes // Chem. Eng. Progr. Simp. Ser. V. 61.-1966.-№ 59.-P. 210.

103. Миропольский З.Л., Шнеерова Р.И., Карамышева А.И. Паросодержание при напорном движении паровоздушной смеси с подводом тепла и в адиабатных условиях // Теплоэнергетика. 1971. -№ 5. - С. 60.

104. Якадин А.И. Конденсационное хозяйство промышленных предприятий. -М. Л. : Госэнергоиздат. - 1952. - 144 с. : ил.

105. Химическая энциклопедия. Т. 3. / Под ред. Кнунянца И. Л. -М. : Большая Российская энциклопедия. 1992. - 640с. : ил.

106. А.с. 381331 СССР, МКИ А 01 j 16, В 01 f 3 / 08.Гомогенизатор для жидкостей / Н.Я. Лукьянов, В.Е. Степанятов, И.Н. Крючкова (СССР). № 1610138 / 28 - 13; Заявлено 07. 01. 71; Опубл. 22.05.73, Бюл. № 22.-3 е.: ил.

107. А.с. 543372 СССР, МКИ В 01 j 11/16. Центробежный гомогенизатор для молока / В.Д. Сурков, А.И. Гуславский, А.Н. Мельников (СССР). № 2064896 / 13; Заявлено 08. 10. 74; Опубл. 25. 01.77, Бюл. № 3.-3 е.: ил.

108. А.с. 1194470 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08, В 01 F 5 / 00. Устройство для эмульгирования и гомогенизации жидкостей / А.И. Некоз, Н.Н. Сиродан, М.С. Стечишин (СССР).-№ 3277219 / 23 26; Заявлено 17.04.81; Опубл. 30. 11.85, Бюл. № 44.-4 е.: ил.

109. А.с. 442841 СССР, МКИ В 03 dl / 14. Роторно -пульсационный аппарат / А.К. Степанцов, А.А. Берщицкий, С.П. Тульчинский, Р.И. Ибрагимов.-№ 1813726 / 22 3; Заявлено 24.07.72; Опубл. 15.09.74, Бюл. № 34.-3 е.: ил.

110. А.с. 292696, МКИ В 01 F 3 / 08. Диспергатор / ИИ. Ходяков, В.И Русаков, Ю.И. Чурьянов, В.А. Бауэр (СССР).-№ 1362935 / 29 -33; Заявлено 18.08.69; Опубл. 15.01.71, Бюл. № 5.-3 е.: ил.

111. А.с. 772573 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08, В 01 F 7 / 00. Диспергатор / П.А. Онацкий, Г.Л. Гарбузова, Л.И. Свичар (СССР). -№2719269/23-26; Заявлено 01.02.79; Опубл. 23.10.80, Бюл. № 39.- 3 е.: ил.

112. А.с. 1346217 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Диспергатор / С.В. алексеев, А.Г. Олейников, Б.И. Свирякин, Н.Д. Стороженко (СССР). -№4004967/22-26; Заявлено 08.01.86; Опубл. 23. 10.87, Бюл. № 39.- 4 е.: ил.

113. А.с. 451453 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Способ получения эмульсий / JI.A. Карпенко, М.Н. Панфилов, A.M. Гуткин, И.А. Карпенко, Т.Я. Шмидт (СССР).-№ 1626299 / 23 26; Заявлено 10.02. 71; Опубл. 30. 11.74, Бюл. № 44.-3 е.: ил.

114. А.с. 334993 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08, А 01 j 11/16. Устройство для гомогенизации жидкости / А.А. Мухин, Ю.Н. Кузьмин, А.Ф. Генералов (СССР). № 1456356 / 28 - 13; Заявлено 02. 07.70; Опубл. 11.04.72, Бюл. № 39.-2 е.: ил.

115. А.с. 448025 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Устройство для смешения / ИИ. Левченко (СССР). -№ 1678414 / 23 26; Заявлено 05. 07.71; Опубл. 30. 10.74, Бюл. № 40.-Зс.: ил.

116. А.с. 1491555 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Устройство для смешения / В.В. Найденко, JI.H. Губанов, А.А. Акулыиин, О.Г. Дигель (СССР).-№ 4191204/31 -26; Заявлено 09.02.87; Опубл. 07. 07.89, Бюл. № 25.-4 е.: ил.

117. А.с. 332849 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08, В 01 F 5 / 06. Смеситель для жидкостей / Д.Г. Цитрон (СССР). № 1339652 / 22-2; Заявлено 20.06.69; Опубл. 21.03.72, Бюл. № 1.-2 е.: ил.

118. А.с. 444543 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Смеситель для жидкостей / Е.М. Матулевич, Ф.Н. Краснопояс, Н.И. Свитка, И.С. Колесников, В.Б. Кваша (СССР).-№ 1754888 / 23 26; Заявлено 02. 03.72; Опубл. 30.09.74, Бюл. № 36.-4с.: ил.

119. А.с. 1057087 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Смеситель / П.А. Витязь, В.М. Капцевич, P.P. Шумейко, Г.А. Бокань (СССР). № 3452462/23-26; Заявлено 16.06.82; Опубл. 30.11.83, Бюл. № 44.2 е.: ил.

120. А.с. 1233925 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Диспергатор / П.П. Ермаков, Л.П. Рева, Б.И. Куринский (СССР). № 3813649 / 23 - 26; Заявлено 20.11.84; Опубл. 30.05.86, Бюл. № 20.-2 е.: ил.

121. А.с. 961740 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Статический смеситель / В.Т. Гринь, Ю.Д. Зверев, В.В. Ключкин, С.А. Иванова (СССР).-№ 2831304 / 23 26; Заявлено 10.07.79; Опубл. 30.09.82, Бюл. № 36.-2 е.: ил.

122. А.с. 745050 СССР, МКИ В 01 F 3 / 08. Кавитационный реактор / Р.Ю. Акчурин, С.П. Козырев (СССР). № 2530190 / 23 - 26; Заявлено 07.10.77; Опубл. 07.08.81, Бюл. № 29.-3 е.: ил.

123. Witte J.H. Mixing Shocks in Two-Phase Flow // The Journal of Fluid Mechanicks. Vol. 36. Part 4. 1969.-P. 639 -655.

124. Васильев Ю.Н., Гладков Е.П. Экспериментальное исследование вакуумного водовоздушного эжектора с многоструйнымсоплом // Лопаточные машины и струйные аппаратыю М. : Машиностроение. - 1971. - Вып. 5. - С. 262 - 306.

125. Спиридонов Е.К. О рациональной длине смесительной камеры вакуумного водовоздушного эжектора // Теплоэнергетика. -1982. -№ 7,- С. 69-70.

126. Ефимочкин Г.И. Влияние конструкции сопла на работу водоструйного эжектора // Электрические станции. 1964. - № 5. - С. 7 - 11.

127. Калачев В.В., Ю.Л., Подвидз Л.Г. Расчет оптимальных параметров струйных насосов с комбинированными камерами смешения // Известия вузов. Машиностроение. 1989. - № 2. - С. 47 -52.

128. Успенский В.А., Кузнецов Ю.М. Струйные вакуумные насосы.-М.: Машиностроение, 1973.- 145 е.: ил.

129. Ефимочкин Г.И., Кореннов Б.Е. Исследование и выбор водоструйных эжекторов с удлиненной цилиндрической камерой смешения // Электрические станции. 1976. - № 4. - С. 46 - 49.

130. Ефимочкин Г.И., Кореннов Б.Е. Методика расчета водовоздушного эжектора с удлиненной цилиндрической камерой смешения // Теплоэнергетика. 1976. - № 1. - С. 84 - 86.

131. Каннингэм, Допкин. Длины участка разрушения струи и смешивающей горловины жидкоструйного насоса для перекачки газа // Теоретические основы инженерных расчетов: Труды амкриканского общества инженеров механиков - М.: Мир, 1974. - № 3. - С. 128 - 141.

132. Цегельский В.Г. К расчету оптимальной длины камеры смешения жидкостногазового струйного аппарата // Известия вузов. Машиностроение. 1988. - № 7. - С. 61 - 67.

133. Цегельский В.Г. Выбор оптимальной длины камеры смешения жидкостногазового струйного аппарата // Известия вузов. Машиностроение. 1988. - №9.- С. 69-73.

134. Краснощекое Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. -М.: Энергия, 1980. 288 е.: ил.

135. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы. Справочник / Под общ. ред. В.А.Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергия, 1980,528 с. : ил.

136. Нефтепродукты. Свойства, качество, применение: Справочник / Лосинов Б.В. М. : Химия. - 1966. - 776 с. : ил.

137. Бобров Н.Н., Воропай П.И. Применение топлив и смазочных материалов. М. : Недра, 1968. - 488 е.: ил.

138. Гольдберг Д.О., Крейн С.Э. Смазочные масла из нефтей восточных месторождений. -М. : Химия, 1972. 232. : ил.