Экспериментальная установка.
Для исследования процесса волнового диспергирования была создана экспериментальная установка, схема которой представлена на фиг. 63. Жидкостная (водяная) магистраль обозначена сплошной линией, газовая (воздушная) штриховой. Диспергаторы 1 и 2 устанавливаются в рабочие камеры 3 (с внутренним диаметром 440 мм) и 4 (с внутренним диаметром 240 мм). Камеры изготовлены из органического стекла для обеспечения возможности фотографирования двухфазной газожидкостной струи.
Камеры различных диаметров предназначены для исследования влияния стенок на процессы диспергирования и эволюции размеров пузырьков газа в жидкости. Кроме того, наличие двух камер позволяет работать в режиме забора жидкости из одной камеры и направления ее после диспергации в другую камеру, что может использоваться, например, для определения эффективности процесса диспергирования газа в жидкости по содержанию растворенной газовой компоненты. Вода заливалась в рабочие камеры 3 и 4 от водопровода и поступала на вход насоса 5. Регулирование расхода воды осуществалялось вентилем 6 в линии байпаса. Измерение расхода воды производилось расходомером 7, а давления воды манометром 8. Газ (воздух) мог подаваться в диспергаторы либо с помощью компрессора 9, либо непосредственно из атмосферы (в режиме эжекции). В последнем случае диспергатор работал как эжекторный насос. Измерение расхода воздуха производилось расходомером 10, а его давленияманометром 11.
Фиг. 63. Схема экспериментальной установки
Амплитудно-частотная характеристика колебаний, создаваемых гидродинамическим генератором колебаний, записывалась с помощью анализатора спектра 12 фирмы Брюль и Кьер с датчиком 13 фирмы Кистлер. Исследовалось влияние параметров диспергатора: диаметра подающих отверстий D, давления воды на входе в диспергаторpи расхода газаQgна эффективность диспергирования.
На фиг. 64 представлен общий вид экспериментальной установки. Емкости установки заполнены водой, через которую подается газ. При обычном барботаже газа, когда размеры пузырьков велики, емкости установки прозрачны. При использовании волнового диспергатора, емкости установки становятся непрозрачными (фиг. 65). Причиной этого являются малые размеры пузырьков.
Фиг. 64 Фиг. 65
Амплитудно-частотные характеристики
Зависимости амплитуды колебаний давления А, создаваемых генератором, от частотыдля диаметра подающих отверстийD = 3 мм при давлении воды на входе в диспергаторp= 1,2 МПа, расходе водыQw= 17,7 дм3/мин и различных расходах газа (воздуха)Qg представлена на фиг.66. Амплитуда выражена в милливольтахединицах напряжения шкалы прибора.
При малом расходе газа Qg= 0,05 дм3/мин четко виден главный максимум на частоте= 784 Гц, второй максимум при= 2576 Гц и третий при= 150 Гц (линия 1). С увеличением расхода газа в 10 раз величина и положение главного максимума изменились незначительно. Исчез второй максимум, несколько возросла амплитуда колебаний в области 400600 Гц. Примерно на 20% (с 0,24 мВ до 0,18 мВ) понизился уровень фона на частотах выше 4 кГц (линия 2). Дальнейшее увеличение расхода газа (в 100 раз по сравнению с первоначальным) привело к подавлению главного максимума, снижению среднего уровня амплитуды колебаний в области частот 1 кГц на 40% (от 0,3 до 0,18 мВ) и уменьшению амплитуды колебаний на частотах выше 4 кГц на 70% (от 0,24 до 0,05 мВ) по сравнению с первоначальными значениями (линия 3). Это вызвано усилением поглощения волн в двухфазном потоке с увеличением содержания газа.
Фиг. 66. Амплитудно-частотная характеристика колебаний
1 Qg = 0.05 дм3/мин; 2 Qg = 0.5 дм3/мин; 3 Qg = 5 дм3/мин