6 / 14
Моделирование и метод расчета кавитационно-вихревого аппарата
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1
83
ный поток набирает скорость около 10…14 м/с. За соплом установлен кониче-
ский рассекатель жидкости (кавитатор-рассекатель), функциями которого явля-
ются разделение жидкостного потока и возбуждение кавитации в двухфазной
среде, что обеспечивает лучшее смешение жидкости с газовым потоком. Затем в
кавитационно-вихревой камере под действием кавитационно-вихревых эф-
фектов тангенциально движущийся газ взаимодействует (перемешивается)
с 70 % подаваемой жидкой фазы. Далее процесс протекает в пенном режиме.
При достижении шнека-завихрителя
10
образование пены гасится, и процесс
протекает в режиме двухфазного течения. Для достижения высокой степени
очистки газа по ходу шнека-завихрителя через заглубленные в корпус патрубки
8
и
9
, расположенные в верхней части аппарата,
добавляется новая порция
(до 30 %) абсорбента. В корпусе шнека происходит многократное перемешивание
газового и жидкостного потоков. Далее смесь, пройдя шнек-завихритель, через
патрубок
7
выходит в сепарационное устройство [11].
Для усиления кавитационного воздействия на жидкость и повышения дис-
персности жидкой фазы создается акустическое поле, для чего в сопле устанав-
ливают конический рассекатель (форсунку) (при этом изменяется режим тече-
ния жидкой фазы), а также на сопле выполняют нарезку в виде закручивающе-
гося винта [12–14].
Изменение скорости в канале форсунки.
Соотношение гидростатического
и гидродинамического напора жидкости в разных местах канала корпуса и соп-
ла форсунки определяется уравнением Бернулли:
2
2
1
2
1
2
1
2
н
ж
ж
,
2
2
p
p
z
z
h
g g
g g
где
1 2
,
z z
— высота произвольных точек форсунки;
1 2
,
p p
— давления в этих
точках;
1 2
,
— скорости потока;
ж
— плотность распыляемой жидкости;
2
2
н
2
h
g
— потеря напора на трение;
— коэффициент сопротивления фор-
сунки (сопла). Следовательно, при малых размерах устройства
1 2
(
)
z z
уравне-
ние Бернулли примет следующий вид:
2
2
1
2
1
2
ж
ж
(1 ) .
2
2
p
p
Для обеспечения равномерного подвода жидкости к соплу (т. е. ровной эпюры
скоростей в проходном сечении на входе в сопло) необходимо исключить пульса-
ции скорости. Согласно уравнению неразрывности, постоянную скорость можно
сохранить при постоянной площади сечения канала в корпусе форсунки.
Значение площади поперечного сечения входного патрубка форсунки равно
вх
вх
,
S R
(1)
где
R
вх
— радиус входного патрубка форсунки.