Гідромеханічні показники пристроїв для отримання монодисперсних крапель та гранул

Abstract

Дисертаційна робота присвячена теоретичним та експериментальним дослідженням гідродинаміки процесу диспергування рідини при мимовільних і вимушених коливаннях, що виникають на поверхні струменя, що дасть можливість підвищити монодисперсність продукту, отриманого за допомогою обертового вібраційного гранулятора. Експериментально досліджено гідродинаміку витікання струменя і факторів, які впливають на режими його розпаду. Запропоновано аналітичні рівняння, які дозволяють аналізувати процес диспергування струменя. Отримані рівняння регулярного розпаду струменя, що дає можливість доповнити методику розрахунку обертових вібраційних грануляторів розплаву азотних добрив. Теоретичні розрахунки були підтверджені результатами експериментальних досліджень, тобто розроблена математична модель може бути застосована для розрахунку діаметра краплі при диспергуванні рідини методом накладення вимушених коливань на струмінь. Отримані результати стали основою для розробки генератора низьких частот, що дозволило модернізувати існуючу конструкцію і підвищити монодисперсність готової продукції. Основні результати дисертаційної роботи були впроваджені при виконанні госпдоговірних науково-дослідних робіт. Промислові випробування підтвердили ефективність роботи модернізованого гранулятора.

Диссертационная работа посвящена теоретическим и экспериментальным исследованиям гидродинамики процесса диспергирования жидкости при самопроизвольных и вынужденных колебаниях, возникающих на поверхности струи, которые приводят к его распаду на капли. Проведены экспериментальные исследования гидродинамики истечения струи в процессе диспергирования до ее распада на капли. Определено, что режимы распада струи зависят от скорости истечения и механических параметров генератора низких частот. На основании обобщенных экспериментальных данных было уточнено уравнение для описания изменения давления вдоль струи с учетом влияния собственных колебаний конструкции. Предложені аналитические уравнения для описания гидродинамических параметров истекающей струи из отверстия, позволящие анализировать процесс диспергирования. Получены закономерности регулярного распада струи жидкости, что позволяет дополнить методику расчета вращающихся вибрационных грануляторов расплавов азотных удобрений. Теоретические расчеты были подтверждены результатами экспериментальных исследований, т. е. разработанная математическая модель может быть применена для расчета диаметра капли при диспергировании жидкости методом наложения вынужденных колебаний на струю. Объединение полученных результатов стало основой для разработки генератора низких частот, что позволило модернизировать существующую конструкцию гранулятора. Улучшенная конструкция гранулятора позволяет автоматически определять и регулировать оптимальные частоты сигнала в зависимости от уровня расплава в грануляторе, что позволило повысить монодисперсность готовой продукции, уменьшить потери продукции в виде пыли, и, тем самым, улучшить экологическую обстановку вокруг предприятия. Проведены промышленные испытания модернизированого гранулятора. Анализ результатов испытаний гранулирования аммиачной селитры показал, что оптимальная скорость вращения гранулятора находится в интервале 0,8–0,97 с-1, при этом происходит равномерное распределение гранул по сечению грануляционной башни, что приводит к снижению ее тепловой нагрузки. Основные результаты диссертационной работы были внедрены при выполнении хоздоговорных научно-исследовательских работ. Промышленные испытания подтвердили эффективность работы модернизированного гранулятора.

Thesis is devoted to the theoretical and experimental studies of liquid dispersion hydrodynamics in spontaneous and forced vibrations arising on the surface of the jet, which enables to increase monodispersity of the granules obtained by using rotating vibro-granulator. Hydrodynamics of the jet efflux and factors affecting its disintegration modes are experimentally studied. Analytical equations for analyzing the jet dispersion are proposed. Equations of regular jet disintegration are obtained and it enables to update the calculation methodology of rotating vibro-granulators for fusion of nitrogen fertilizers. Theoretical calculations were proved by the experiments results which mean that the developed mathematical model can be used for the calculation of droplet diameter when dispersing liquid using the method of imposing the forced vibrations on the jet. Obtained results became the basis for the development of the special-frequency generator, which helped to modernize the existing device and increase monodispersity of the finished product. The main results of this thesis have been implemented for fulfilling of contractual research work. Industrial trials have confirmed the effectiveness of the modernized granulator.