СКОРОСТИ ИСПАРЕНИЯ КАПЕЛЬ РАСТВОРОВ: ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ В ВОДЕ

21 Apr 2021, 17:00
1h
1224 (Lomonosov st. 9)

1224

Lomonosov st. 9

Poster Clean Technologies Poster at site

Speaker

Susanna Kerimbekova (National Research Tomsk Polytechnic University)

Description

Испарение капель жидкостей различного состава является основой большинства технологий в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и энергетической отраслях [1]. Кроме этого, можно отдельно выделить важность и применимость исследования испарения капель в области пожаротушения. По этой причине результаты экспериментальных и теоретических исследований процессов испарения капель имеют большое практическое применение. В настоящее время малоизученными остаются процессы испарения растворов различного компонентного состава в высокотемпературной (от 373 до 900 К) газовой среде [2]. Стоит отметить, что оптимизация процессов испарения позволит существенно сэкономить энергетические и временные ресурсы. При этом на интегральные характеристики процесса испарения значительное влияние оказывает как тип примеси и размер капель, так и схема подвода тепла. Поэтому рациональным представляется экспериментальное определение зависимостей массовых скоростей испарения капель воды в высокотемпературной среде с учетом влияния перечисленных факторов.
Исследование испарения капель жидкостей с различным компонентным составом выполнено с использованием средств высокоскоростной видеорегистрации (до 6·105 кадров в секунду), а также кросскорреляционного оптического комплекса на базе твердотельного импульсного Nd:YAG лазера [1, 2]. Применены две схемы подвода тепла: конвективного (в потоке газа) и радиационного (стационарное размещение) нагрева капель. Размеры капель варьировались в диапазоне 0.05-1.6 мм. Для регистрации размеров капель (Rd) применялся оптический метод «Shadow Photography» [1, 2]. Погрешности определения Rd не превышали 1.5 %. Для капель различного размера и компонентного состава вычислялась массовая скорость испарения капель по трем различным методикам [10] в широком (373-900 К) диапазоне температур для различных компонентных составов. Кроме этого, сформулированы особенности, которые необходимо учитывать для получения корректных значений массовых скоростей испарения. Определены типы примесей, как существенно интенсифицирующие процесс испарения жидкости, так и не оказывающие на него существенного влияния. Проведенные эксперименты показали, что скорости испарения капель воды в высокотемпературной газовой среде главным образом зависят от типа и концентрации примеси, начальных размеров капель и подведенного теплового потока. При варьировании этих параметров можно обеспечить условия интенсивного испарения капель воды. Сформулированы практические рекомендации по эффективному использованию жидкостей с различным компонентным составом в целях максимального снижения температуры продуктов сгорания. Результаты исследования применимы в прогнозировании интенсивности испарения капель, что является крайне полезным, как для моделирования рассматриваемых процессов [1-4], так и для перспективных газопарокапельных приложений.
Библиографический список:
1. Войтков И.С., Волков Р.С., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Высокотемпературное испарение капель воды в газовой среде // Журнал технической физики. 2017. № 12. С. 1911-1914.
2. Kuznetsov G.V., Strizhak P.A., Volkov R.S., Vysokomornaya O.V. Integral characteristics of water droplet evaporation in high-temperature combustion products of typical flammable liquids using SP and IPI methods // International Journal of Thermal Sciences. 2016. V. 108. P. 218-234.
3. Антонов Д.В., Волков Р.С., Пискунов М.В., Стрижак П.А. Испарение капли воды с твердым непрозрачным включением при движении через высокотемпературную газовую среду // Письма в журнал технической физики. 2016. Т. 42. № 5. С. 49-56.
4. Kuznetsov G.V., Piskunov M.V., Volkov R.S., Strizhak P.A. Unsteady temperature fields of evaporating water droplets exposed to conductive, convective and radiative heating // Applied Thermal Engineering. 2018. V. 131. P. 340-355.

Affiliation of speaker Томский политехнический университет
Publication Without publication of the article
Position of speaker аспирант

Primary author

Susanna Kerimbekova (National Research Tomsk Polytechnic University)

Co-authors

Роман Сергеевич Волков (Томский политехнический университет) Prof. Павел Александрович Стрижак (Томский политехнический университет)

Presentation Materials