W rozprawie przedstawiono wyniki badań doświadczalnych rozpylania cieczy za pomocą rozpylaczy pęcherzykowych. Przebadano rozpylacze klasyczne oraz pęcherzykowo-wirowe, w których wykorzystuje się zjawisko ruchu wirowego, zarówno o typowych wymiarach, jak i zminiaturyzowane. Analizowano trzy rodzaje aeratorów: cylindryczny jednootworowy, cylindryczny wielootworowy i płaski. W każdym rozpylaczu montowano różne końcówki – o otworach cylindrycznych, stożkowych i profilowanych. Omówiono wyniki badań doświadczalnych i analizy wpływu kształtu otworu wylotowego na spadek ciśnienia i wartości współczynnika wypływu rozpylaczy pęcherzykowych. Największe wartości współczynnika wypływu zaobserwowano dla otworu profilowanego, a najmniejsze dla otworu cylindrycznego. Stwierdzono, że kształt otworu nie odgrywał tak dużej roli, gdy wartości stosunku masowego natężenia przepływu gazu do masowego natężenia przepływu cieczy były duże. Wykazano, że ze wzrostem masowego natężenia przepływu gazu wzrasta wartość kąta rozpylania. Zwiększenie strumienia cieczy może powodować albo zmniejszenie kąta rozpylania, albo – podobnie jak w rozpylaczach wirowych – zwiększenie – aż do osiągnięcia maksimum kąta rozpylania. Lepkość cieczy ma istotny wpływ na wartości kąta rozpylania. Im jest ona większa, tym kąt rozpylania jest mniejszy. Należy również zaznaczyć, że na kąt rozpylania wpływa konstrukcja samego rozpylacza. Podano wyniki badań doświadczalnych i analizy wpływu lepkości dynamicznej i wzdłużnej na wielkość kropel, ich rozkłady ilościowe oraz średnią średnicę kropel. Stwierdzono, że lepkość w istotny sposób wpływa na wielkość zastępczej średnicy kropel. Wykazano także, że ze wzrostem lepkości cieczy wzrasta udział liczbowy kropel o większych średnicach, a widmo rozpylenia ulega rozszerzeniu. Na podstawie wyników badań stwierdzono, że bardzo istotną wielkością wpływającą na wartość średniej średnicy kropel jest lepkość wzdłużna rozpylanej cieczy. Przeanalizowano także struktury wewnętrzne i zewnętrzne rozpylanej cieczy. W rozprawie zamieszczono równania korelacyjne opisujące podstawowe wielkości charakteryzujące proces rozpylania. Zaproponowano równania wiążące konstrukcję rozpylacza, właściwości rozpylanej cieczy, natężenie przepływu gazu i cieczy ze współczynnikiem wypływu, kątem rozpylania oraz wielkością uzyskiwanych kropel, przydatne w praktyce projektowej.
STRESZCZENIE 6
WYKAZ OZNACZEŃ 7
1 WPROWADZENIE 9
2 OBECNY STAN WIEDZY 13
2.1 Wprowadzenie 13
2.2 Strumienie objętości i masy cieczy 15
2.3 Kąt rozpylania 22
2.4 Widmo rozpylania i średnia średnica kropel 26
2.4.1 Podstawowe definicje 26
2.4.2 Wpływ ciśnienia wtrysku na średnią średnicę kropel 26
2.4.3 Wpływ GLR na wielkość kropel 27
2.4.4 Wpływ właściwości cieczy na wielkość kropel 28
2.4.5 Prędkość kropel 32
2.4.6 Wpływ geometrii rozpylacza na wielkość kropel 32
2.4.7 Wpływ gęstości otoczenia na wielkość kropel 36
2.4.8 Modele matematyczne opisujące wielkość kropel 36
2.5 Struktury przepływu dwufazowego 45
2.5.1 Przepływ w rozpylaczach pęcherzykowych 45
2.5.2 Przepływ wewnętrzny 47
2.5.3 Przepływ zewnętrzny 53
2.6 Konstrukcje i charakterystyka rozpylaczy pęcherzykowych 59
2.6.1 Konstrukcje i projektowanie 59
2.6.2 Średnica otworu wylotowego rozpylacza 63
2.6.3 Stosunek długości otworu wylotowego do jego średnicy 63
2.6.4 Aerator 63
2.6.5 Średnica komory mieszania 65
3. BADANIA EKSPERYMENTALNE 67
3.1 Opis stanowiska pomiarowego 67
3.2 Aparatura pomiarowa i programy 73
3.2.1 Reometr Physica MCR 501 73
3.2.2 Reometr wzdłużny 74
3.2.3 Tensjometr K9 75
3.2.4 Mikroskop Nikon Eclipse E-50i z oprogramowaniem 75
3.2.5 Komputerowa analiza obrazów w programie Image-Pro Plus 76
3.3 Płyny użyte w badaniach 78
4. ANALIZA UZYSKANYCH WYNIKÓW 81
4.1 Właściwości reologiczne użytych płynów 81
4.2 Analiza wyników badań współczynnika wypływu 85
4.2.1 Współczynnik wypływu cieczy podczas przepływu jednofazowego 85
4.2.2 Współczynnik wypływu podczas przepływu dwufazowego 93
4.3 Analiza kąta rozpylania 101
4.4 Analiza rozkładów wielkości kropel i ich średniej średnicy 110
4.5 Struktury przepływu 122
5. PODSUMOWANIE 131
BIBLIOGRAFIA 133
SUMMARY 141
-14%