Исследование динамических процессов в проточном волновом генераторе плоского типа для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред

Юшков, Николай Борисович

Исследование динамических процессов в проточном волновом генераторе плоского типа для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

Юшков, Николай Борисович АВТОР

кандидата технических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2014 ГОД ЗАЩИТЫ

01.02.06 КОД ВАК РФ

Диссертация по механике на тему «Исследование динамических процессов в проточном волновом генераторе плоского типа для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред»

Автореферат диссертации на тему "Исследование динамических процессов в проточном волновом генераторе плоского типа для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред"

На правах рукописи

Юшков Николай Борисович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ПРОТОЧНОГО ВОЛНОВОГО ГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКО ДИСПЕРСНЫХ ЭМУЛЬСИЙ ИЗ НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ ЖИДКОСТЕЙ

Специальность: 01.02.06 - «Динамика, прочность машин, приборов и

аппаратуры»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК 2013

Москва-2013

005542427

Официальные оппоненты

Работа выполнена в лаборатории волновой энергетики Филиала Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института машиноведения им. A.A. Благонравова Российской академии наук «Научный центр нелинейной волновой механики и технологии РАН (НЦ НВМТ РАН)»

Научный руководитель Кормнлицын Владимир Ильич

доктор технических наук, профессор

Каплунов Савелий Моисеевич

доктор технических наук,

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. A.A. Благонравова Российской академии наук, заведующий лабораторией динамических напряжений

Геча Владимир Яковлевич

доктор технических наук, профессор, Открытое акционерное общество «Научно-производственная корпорация «Космические системы мониторинга, информационно-управляющие и электромеханические комплексы» имени А.Г. Иосифьяна», главный конструктор по динамике, прочности и виброакустике космических аппаратов и электрооборудования

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)»

26 декабря 2013 г. в 14:00 на заседании Д 002.059.04 при Федеральном государственном науки Институте машиноведения им. A.A. Благонравова РАН (ИМАШ РАН) по адресу: 119334, г. Москва, ул. Бардина, д.4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке при ИМАШ РАН по адресу: 119334, г. Москва, ул. Бардина, д.4. Автореферат разослан 25 ноября 2013г.

Ведущая организация

Защита состоится диссертационного совета бюджетном учреждении

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук

Г.Н. Гранова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Приготовление тонкодисперсных, высокогомогенных и стабильных эмульсий является актуальной проблемой, остро стоящей на сегодняшний день во множестве отраслей промышленности (нефтяного комплекса, теплоэнергетики, химической, машиностроения, агропромышленного комплекса, строительства, пищевой и т.д.). Особое значение данная проблема имеет и для экологии. На настоящий момент существующие методы получения эмульсий не обеспечивают необходимого качества получаемой эмульсии для различных технологических процессов и отличаются высоким энергопотреблением при относительно низкой производительности.

Например, в нефтяной промышленности при обессоливании нефти необходимо создать водонефтяную эмульсию определенной дисперсности для дальнейшего разделения в электрообессоливающих установках (ЭЛОУ).

В энергетике на большинстве электрических станций, а также промышленных и отопительных котельных используется мазут в виде основного или резервного топлива. При транспортировке и хранении мазут насыщается водой, которая со временем собирается в водяные линзы или мешки со спонтанным распределением по всему объему емкостей.

Решением таких проблем в данном случае является создание технологии формирования высокогомогенных и стабильных эмульсий необходимого качества из несмешивающихся жидкостей.

В настоящее время перспективными устройствами для получения такого рода эмульсий признаны генераторы, реализующие кавитационные волновые явления. Важную роль в волновой технологии, базирующейся на возбуждении нелинейных колебаний в многофазных средах, играют гидродинамические генераторы проточного типа. В таких генераторах колебания возбуждаются проходящим потоком, то есть обрабатываемая среда служит одновременно и рабочей средой для генераторов. Среди гидродинамических генераторов проточного типа особое место занимают волновые генераторы, принцип действия которых основан на эффектах и явлениях нелинейной волновой механики, разработанных в НЦ НВМТ РАН под руководством академика РАН Р.Ф. Ганиева. Конструктивные решения проточных волновых генераторов базируется на экспериментальных данных исследований гидродинамических течений с формированием различных кавитационных областей и определением качественных характеристик обрабатываемых жидкостей.

Поэтому, тема настоящей работы связана с исследованием, выявлением рабочего диапазона динамических процессов и созданием научных основ проектирования проточных волновых генераторов с целью формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешиваемых жидкостей (ЭНЖ).

Цель работы

Разработка научных основ проектирования проточных генераторов, реализующих нелинейные волновые эффекты при гидродинамических течениях с формированием тонкодисперсных, гомогенных эмульсий из несмешивающихся жидкостей.

Основные задачи исследований

Анализ состояния вопроса получения тонкодисперсной эмульсии из несмешивающихся жидкостей, а также экспериментальных и теоретических материалов для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешиваемых жидкостей (ЭНЖ).

Модернизация и разработка гидродинамического стенда, отработка методик проведения экспериментальных исследований.

Проведение параметрических экспериментальных исследований гидродинамических режимов работы проточных волновых генераторов с поверхностными вихрегенераторами и телами обтекания различной формы с нахождением оптимальных геометрических и гидродинамических характеристик.

Исследование динамики течений с конкретизацией исходных граничных условий для расчета течений различных исходных компонент в генераторах приготовления ЭНЖ.

Апробация на исследовательских моделях ряда промышленных рабочих сред (нефть, мазут, масла различной вязкости) для формирования тонкодисперсных высокогомогенных водяных эмульсий.

Разработка рекомендаций по внедрению генераторов в различных областях промышленности.

Научная новизна

1. Для различных геометрий тел обтекания и гидродинамических режимов работы проточного волнового генератора в диапазоне чисел Рейнольдса (5-104-^2,2105) установлены экспериментальные зависимости:

1.1. Размеров кавитационных зон.

1.2. Амплитудно-частотных характеристик колебаний давления.

1.3. Интенсивности кавитационного износа материала.

1.4. Значений статических давлений в донной области за телами обтекания.

2. Научно обосновано применение проточного волнового генератора для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся жидкостей.

3. Научно обоснованы конструктивные решения (геометрические характеристики побудителей кавитации, поверхностные вихрегенераторы) и диапазоны гидродинамических режимов работы проточного волнового генератора для высокоэффективного получения смесей и эмульсий.

Степень достоверности результатов

Экспериментальные результаты получены с использованием современных методов, высокоточных приборов, аппаратуры регистрации и обработки данных.

Практическая ценность

Полученные экспериментальные результаты, а также принятая математическая модель обтекания тел различной формы двухфазной жидкостью в тонком плоском канале позволяют использовать их при оптимизации существующих и разработке новых проточных волновых генераторов, реализующих эффекты нелинейной волновой механики, для создания стабильной высокодисперсной эмульсии в различных областях промышленности и повышения технико-экономических показателей технологических процессов.

В частности результаты работы были использованы на паровом котле паросилового хозяйства п. Игра (Удмуртия), где был установлен плоский волновой генератор. Его применение для подготовки к сжиганию сырой местной нефти с наличием линз воды в виде водотопливной эмульсии позволило обеспечить ее безопасное и эффективное сжигание.

Применение проточного волнового генератора плоского типа было апробировано для пищевой промышленности при очистке нерафинированных растительных масел от различных примесей.

Использование волнового генератора позволило также улучшить показатели метода электро-обессоливания и обезвоживания сырой нефти.

Личный вклад автора

Модернизация экспериментальной установки, разработка методик и программ исследований, экспериментальные исследования, разработка и апробация новых конструктивных решений проточной части генератора, обработка и анализ опытных данных, составление рекомендаций и заключений по результатам работы.

Апробация работы и публикации

Материалы диссертационной работы и основные результаты докладывались и обсуждались на:

- всероссийской научной школе молодых ученых «Механика неоднородных жидкостей в полях внешних сил» (Москва, 2010 г.);

- международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2010, 2013 г.г.);

- четвертой международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках» (Москва, 2011 г.);

- XXXII всероссийской конференции «Проблемы науки и технологий», (Миасс, 2012 г.);

— международной научной конференции «Колебания и волны в механических системах» (Москва, 2012 г.).

По результатам выполненных исследований опубликовано 13 печатных работ, в том числе 3 статьи в научных журналах, входящих в перечень ВАК. Материалы диссертации также изложены в научно-техническом отчете «Исследование кавитационных явлений в многофазных системах в волновых полях» и являются основой научного проекта РФФИ 12-08-13106-офи_м_РЖД.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 112 наименований и трех приложений. Работа изложена на 120 страницах машинописного текста, включая 56 рисунков и 8 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена актуальность, цель и задачи диссертационной работы, показана научная новизна и практическая ценность предстоящих исследований.

В первой главе проведен обзор литературных источников, известных научных публикаций и работ по существующим аппаратам, включая устройства, реализующие волновые кавитационные эффекты. Представлены наиболее актуальные математические модели расчета течения жидкости при высокой степени турбулентности, а также приведены экспериментальные результаты по поперечному обтеканию тел различной формы.

Смесительные устройства используются при смешении различных легко-и трудно-смешиваемых компонентов и получении однородных, высокодисперсных эмульсий. Распределение компонент смешиваемых сред определяет ее дисперсность, влияет на качество эмульсии, устойчивость, стабильность и эффективность ее применения в различных технологических процессах.

В настоящее время смесительные устройства различного типа интенсивно применяются в большинстве отраслей промышленности: нефтехимии, пищевой, теплоэнергетике, строительстве, агрокомплекса и др. для перемешивания, диспергации и массообмена. Смесительные устройства применяют при добыче и переработке нефти, для создания новых материалов в строительстве, для смешения и активации многокомпонентных смесей, для улучшения реакционности и получения новых видов топлива с использованием возобновляемых источников.

Весьма распространенной на сегодняшний день в различных отраслях промышленности является традиционная технология смешения различных

компонентов в жидкостных потоках, основанная на механической обработке перемешиваемой среды. Объясняется это достаточным количеством работ, описывающих математические модели расчета физических процессов, гидродинамики и тепломассообмена с учетом характеристик рабочей жидкости. К традиционным смесителям можно отнести всевозможные аппараты с вращающимися мешалками, гидродинамическое слияние потоков жидкости, барботаж а также коллоидные мельницы. Существенным недостатком таких устройств являются малоэффективность, малая мощность, недостаточная надежность, ввиду наличия подвижных частей, наличие застойных зон и недостаточно качественное перемешивание.

Основным направлением повышения эффективности работы смесительных устройств и улучшения качества получаемой эмульсии в настоящее время является волновая, кавитационная обработка смешиваемых сред. Традиционно полагается, что явление кавитации носит разрушительный характер на поверхностях, вблизи которых она протекает. Кавитация сопровождается шумом, вибрацией, нестабильной работой оборудования, преждевременной поломкой рабочих органов и т.д.

Наряду с отрицательными явлениями известны и широко применяются полезные эффекты, характеризующиеся проявлением кавитации в специально созданных устройствах. Очистка поверхностей, эмульгирование, гомогенизация, диспергация, пенообразование и газификация осуществляются в результате схлопывания кавитационных пузырьков за счет образования кумулятивных струек и волновых явлений.

Стремление повысить производительность смесительных устройств, а так же улучшить качество получаемых эмульсий, привело к созданию различных конструкций диспергаторов, в которых используются вынужденные колебания различных поверхностей для создания волн звукового или ультразвукового диапазона в упругой среде. К таким генераторам можно отнести ультразвуковые, пластинчатые, мембранные, стержневые, роторные и др. устройства. Главным их недостатком является наличие подвижных частей в конструкции.

По сравнению со смесительными аппаратами других типов стоит выделить проточные устройства, использующие энергию потока жидкости для смешения и гомогенизации рабочей среды. В результате обтекания жидкостью тел сложной формы возникают кавитационные и волновые явления, которые интенсифицируют процесс диспергирования.

Среди статических гидродинамических смесительных устройств выделяют генераторы плоского, объемного и вихревого типов.

Генераторы данных типов обеспечивают высокое качество формируемой эмульсии, достаточную производительность при небольших размерах устройств, невысокие удельные энергозатраты, ввиду низкого перепада

давления на генераторе Отсутствие подвижных частей положительно сказывается на надежности и герметичности работы таких устройств.

Преимущества плоского генератора перед объемным заключаются в возможности получения более стабильного плоского потока, а также сохранения автомодельности течения в проточной части генератора путем создания многоканальной компоновки устройства и регулирования перекрытия нескольких каналов при изменении расхода несущей жидкости в рабочем трубопроводе. Процесс кавитационной обработки в плоских генераторах, как частный случай трубы Вентури, создается внутри объема жидкости. При этом возможно создать такой профиль тел обтекания, при которой уменьшается кавитационный износ внутренней поверхности канала смесительного устройства без ухудшения эффективности работы смесителя. Еще одним недостатком объемного генератора является конструкция удерживающих устройств тел обтекания. Подверженные износу, они после длительной эксплуатации могут разрушиться, что приведет к уносу тела обтекания из генератора и поломке оборудования. Генератор плоского типа, лишен этого недостатка, в нем тела обтекания жестко закреплены в съемных крышках. Так же с точки зрения технологичности и материалоемкости производство генератора плоского типа более рентабельное.

Генераторы вихревого типа также эффективны для получения тонкодисперсных эмульсий, однако, относительно небольшое проходное сечение генератора накладывает ограничения на расход рабочей жидкости и размер твердой фазы в ней, а высокие рабочие давления (до 10 МПа) - на подающее оборудование и энергозатраты.

Обзор опубликованных результатов исследований показал, что они в основном посвящены обтеканию круглого цилиндра неограниченным потоком газа и редко жидкостью. Этими вопросами занимались JI. Прандтль, М. Швабе, П. Чжен, Г. Шлихтинг, Ж.С. Акылбаев, A.A. Жукаускас, ЭЛ. Эпик, Е.П. Дыбан и др. Большинство работ были посвящены вопросам улучшения тепло-массообменных процессов с поверхности цилиндрических тел обтекания, а также описанию интенсивности кавитационной эрозии на поверхности канала за плохообтекаемыми телами. Приведены экспериментальные и расчетные материалы по влиянию неравномерности скоростного профиля, степени турбулентности набегающего потока и степени загромождения сечения канала на условия поперечного обтекания тел.

Анализ этих материалов показал, что их недостаточно для создания научных основ проектирования волновых генераторов, воспроизведения реальной картины течения и уточнения физико-математических моделей, закладываемых в расчет, что связано с наличием высокой турбулентности потока, отрывных и вихревых образований, а также обширных зон кавитации, которые существенным образом затрудняют проведение расчетных работ.

Поэтомув связи с необходимостью оптимизации геометрических и гидродинамических параметров для повышения эффективности работы проточных волновых генераторов плоского типа и снижения энергетических затрат, потребовалось проведение дополнительных расчетных и экспериментальных исследований течения в проточных каналах этих устройств, включая изучение влияния кавитационных эффектов на приготовление тонких, однородных, стабильных эмульсий и суспензий из несмешивающихся жидкостей. Работа направлена на разработку волновых кавитационных генераторов, работающих за счет энергии потока жидкости и обеспечивающих высокую степень дисперсности и гомогенности эмульсий.

Во второй главе приведены материалы по выбору геометрии и конфигурации проточного волнового генератора плоского типа на основе запатентованных прототипов. Разработаны методики проведения экспериментальных исследований по выявлению оптимальных конструктивных решений, а также теплофизических и гидродинамических режимов работы волнового генератора.

Согласно предложенным моделям проточных каналов были проведены численные исследования течения жидкости (воды) в смесительных установках при различных начальных условиях. На основе расчетов динамики критерия перемешивания был выбран в качестве экспериментальной модели канал прямоугольного сечения с переменным профилем и телами обтекания различной формы (цилиндр, цилиндр с насечкой, пластина, серп, стакан), представленные на рисунке 1. Насечка на цилиндре выполнена сетчатой, шагом/высотой профиля = 0,6/0,3 мм (по ГОСТ 21474-75).

В канале генератора предусмотрены различные конструктивные решения для получения данных при проведении экспериментальных исследований по:

- возникновению и развитию кавитации в камере генератора. В этом случае в отверстие в стенке генератора заподлицо с ней устанавливалась контрольная вставка в виде свинцового диска с механически обработанной внешней поверхностью (1, рисунок 1). Перед проведением экспериментов свинцовую вставку отмывали от загрязнений при производстве, помещали в спиртовую ванну для удаления остатков воды и взвешивали на весах AND MS-70 moister analyzer, которые позволяют нагревать взвешиваемый образец для дополнительного удаления жидкости, оставшейся на поверхности. Производились шесть замеров массы свинцовой вставки, и за искомую величину принималось среднее арифметическое значение всех замеров. Затем эта вставка помещалась в отверстие в стенке канала без зазоров. Эксперимент проводился в течение 1 часа с контролем величины входных и выходных давлений, расхода жидкости через волновой генератор, а также температуры рабочей среды. После одного часа работы установки на выбранном режиме,

внешняя крышка снималась, контрольная вставка вынималась, промывалась в спирте, высушивалась и взвешивалась. Разницу в массе Дт принимали в качестве показателя интенсивности кавитации;

- пульсациям давления в потоке. В этом варианте в центре съемного диска (2, рисунок 1) устанавливался заподлицо с внутренней поверхностью генератора пьезоэлектрический датчик давления 701К фирмы Kistler, диаметр мембраны которого равен 9,5 мм. Регистрация измерений и получение амплитудно-частотной характеристики с помощью преобразований по функции Фурье производились на цифровых осциллографах LeCroy и Gould;

— измерению статических давлений в следе за телами обтекания. Для этого в отверстие канала за телами обтекания помещалась специально разработанная и изготовленная вставка (3, рисунок 1), в которой установлены 3 дренажных трубки размером 2x0,5 мм, изготовленные из отожжённой меди, что давало возможность придавать им нужную фурму. Форма вставки позволяла поворачивать ее на 90, 180, 270 градусов и при этом получать 6 значений статического давления вдоль оси проточного канала и 4 значения давления поперек канала.

Рис. 1. Проточный канал плоского волнового генератора и схема установки тел

обтекания

1 — отверстие для установки контрольной свинцовой вставки;

2 - место установки пьезоэлектрического датчика переменного давления;

3 - вставка замера статического давления; 4 - места установки тел обтекания.

При проведении экспериментальных работ применена методика оптической визуализации потока, позволяющая регистрировать зарождение и развитие кавитационной пелены. При этом в плоском генераторе одна из стенок была выполнена из оптически прозрачного оргстекла. Другая стенка генератора была покрыта черной матовой краской, устойчивой к воздействию рабочей среды. Оптическая система подсветки выполнена таким образом, чтобы были четко видны только парогазовые пузырьки, образующиеся в результате разрыва сплошности среды, при обтекании тел различной формы.

Регистрация картин течения потока в проточных каналах генераторов производилась с помощью цифровой фотокамеры, а также высокоскоростной кинокамеры Citius Imagine СЮ с возможностью снимать видео до

Наличие насечки на поверхности круглого цилиндра приводит к турбулизации пограничного слоя на нем и к усилению образования кавитационной пелены, что выражалось в увеличении ее размеров.

Обобщение экспериментальных визуализационных картин кавитационных зон потока жидкости вокруг цилиндра и пластины в проточном волновом генераторе плоского типа, при различных режимных параметрах приведено на рисунке 4, где показана зависимость безразмерного параметра X = 1К/А от числа Рейнольдса и относительного перепада давления на генераторе (Рвх—Рвь|х)/Рвх, где 1к - длина кавитационной пелены, с точной отсчета от места ее

Рис. 4. Зависимости относительной длины кавитационной зоны от числа

Рейнольдса и от (Рвх—Рвь1х)/Рвх для тел обтекания, установленных: в один ряд: 1 - цилиндр, 2 — пластина, Рвх=0,12-1,0МПа, Рвых=0,12МПа;

3 -цилиндр, 4 - пластина, Рвх=1,0МПа, Рвых=0,14-0,8МПа; в два ряда: 5 - цилиндр, б - пластина, Рвх=0,12-1,0МПа, РВЬ1Х=0,12МПа;

7-цилиндр, 8 - пластина, Рвх=1,0МПа, Рвь]х=0,14-0,8МПа;

Наличие дополнительного второго ряда тел в проточном генераторе способствует стабилизации размеров кавитационной пелены за первым телом, а также практически постоянному ее размеру в достаточно широком диапазоне гидродинамических параметров, что позволяет при проектировании проточных волновых генераторов, варьируя компоновочные размеры проточной части, создавать автомодельную кавитационную область в рабочей зоне волнового генератора, обладающую определенными свойствами интенсивности кавитационного воздействия на обрабатываемую среду.

Течение жидкости в узкой входной части канала волнового смесителя исследовалось для характерных диапазонов промышленных аппаратов при скоростях набегающего потока до Увх~22 м/с (Ре=2,2-105) и давлений до 1,0

1 час работы, М - масса исходной свинцовой вставки, рассчитанная по объему свинцовой контрольной вставки и его плотности при нормальных условиях.

Зависимости Дт/М=ЩРвх-Рвь,х)/Рвх) имеют характерный максимум для всех исследуемых тел обтекания. Это первоначально связано с уровнем статического давления в месте установки контрольной вставки и интенсивности схлопывания парогазовых пузырьков, а далее с влиянием перепада давления на скорость потока и размеры кавитационной пелены за первым и вторым рядами тел обтекания. Отсутствие экстремума для тела обтекания - стакан, объясняется сдвигом начала отрыва потока на расстоянии в 1 диаметр ко входу канала и, тем самым, расположением большей части зоны эрозии между телом и контрольной вставкой. Полученный материал качественно согласуется с результатами ряда ранее опубликованных экспериментальных работ.

Экспериментально установлено, что наибольшая интенсивность кавитации, определяемая по величине уноса материала, реализуется в генераторе с телами обтекания: цилиндр с насечкой и пластина.

Исследования нестационарных волновых явлений в следе за телами обтекания различной формы были направлены на фиксирование амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) колебаний давления, возникающих в донной области позади различных тел обтекания. Пример АЧХ за телом обтекания -цилиндр с насечкой, приведен на рисунке 7.

На определенных гидродинамических режимах работы генератора для различных тел обтекания, установленных как в два ряда, так и в один, фиксировались характерные пики колебания давления, возникающие в результате нестационарного отрыва потока за телами обтекания с плавающей точкой отрыва для цилиндров и с фиксированной точкой отрыва с острой кромки пластины, серпа и стакана, что необходимо учитывать при выборе конструктивной схемы проточного волнового генератора в зависимости от цели его использования.

По полученным АЧХ видно (верхний спектр), что существуют режимы работы волнового генератора, за телами обтекания которого датчик фиксирует локальные колебания давления во времени, достигающие 4 МПа, что свидетельствует о высокой мощности процессов, протекающих в генераторах такого типа.

Организация насечек на цилиндре приводит к увеличению амплитуды колебания в 1,2-1,3 раза по сравнению с гладким цилиндром и находится на уровне одиночных тел обтекания. При этом частотная характеристика колебания давления качественно не меняется.

Для обобщения полученных результатов по нестационарным явлениям, возникающим при обтекании жидкостью тел различной формы, была построена зависимость частоты возникновения пиков давления п от числа Рейнольдса 11е,

Здесь хорошо заметны локальные изменения давления для конфигурации генератора с телом обтекания — пластина при (Р|г<-Р„ых)/Р[,>. =0,43 и 0,64. Это происходит из-за наличия фиксированной точки отрыва и резкого разворота потока к оси канала при обтекании тела жидкостью. При этом замыкание донной области происходит до точек измерения давления, что отражается в резком повышении статического давления. За цилиндром же, ввиду меньшего гидравлического сопротивления и большей скорости течения, отрывные струи движутся параллельно оси канала дальше и смыкание происходит за областью измерения давления, то есть все точки расположены в области обратных токов и пониженного давления.

|р,.-р.„<)/р.»

Рис. 9. Зависимости относительного Рис. 10. Зависимости относительного давления в следе за цилиндром при давления в следе за пластиной при

Н*=0, Ь*=2,85 для двух рядов тел:

1 - Рвх=1,0МПа, Рвых=0,14-0,8МПа;

2 - Рвх=0,12-1,0МПа, Рвь,х=0,12МПа; и одного ряда:

3 -Рвх=1,0МПа, Рвых=0,14-0,8МПа;

4 - Рвх=0,12-1,0МПа, Рвых=0,12МПа.

Н*=0, Ь*=2,85 для двух рядов тел:

5 - Рвх=1,0МПа, Рвых=0,14-0,8МПа;

6 -Рвх=0,12-1,0МПа, Рвь|Х=0,12МПа; и одного ряда:

7 - Рвх=1,0МПа, РВЬ1Х=0,14-0,8МПа;

8 - Рвх=О,12-1,0МПа, РВЬ1х=0,12МПа.

Полученные экспериментальные данные о распределении статического давления в следе за телами обтекания различной формы в плоском профилированном канале полезны для уточнения математических моделей обтекания тел различной формы.

При обтекании поверхностных вихрегенераторов в виде лунок различной формы, теплоотдача от поверхности к потоку среды увеличивается в 2,5 раза за счет существенного повышения турбулентности пограничного слоя и потока в целом. При этом сопротивление канала практически не изменяется. Сопоставляя эти материалы с экспериментально установленным фактом увеличения интенсивности кавитации при обтекании потоком цилиндра с насечкой, разработана и усовершенствована модель проточного волнового генератора плоского типа для улучшения технико-экономических показателей его работы и определения экспериментальным путем его эффективности. Эскиз

технологической линии как дополнительное сопротивление, составляет 0,5-0,7 МПа или 0,2-0,ЗкВт/(т/час) прокачиваемого продукта.

Пятая глава посвящена результатам лабораторных и промышленных испытаний применения проточного волнового генератора плоского типа для формирования тонкодисперсных эмульсий и эмульсий с заданной дисперсностью для различных областей промышленности.

Применение волнового генератора плоского типа позволило улучшить качество технологии очистки нерафинированного растительного масла с помощью гидротации с 27,2% остаточного содержания фосфатидов для традиционной технологии смешивания до 18,8% при волновой обработке масла в генераторе с гидротированием. Полученные результаты показали эффективность очистки масла с помощью только единственного волнового воздействия без привлечения рафинирующих химических реагентов. При этом энергетические затраты составили 0,2-0,25 кВт/(т/час).

На экспериментальной базе НЦ НВМТ РАН были проведены экспериментальные исследования по сравнению эффективности применения волновой технологии промывки нефти со стандартной технологией. В ходе экспериментов были проведены испытания с волновым генератором и получены образцы водонефтяной эмульсии, приготовленной на этом устройстве. В качестве очищаемой среды была выбрана сырая нефть Кунгурского месторождения с исходным содержанием солей 25,4%.

Для моделирования в лабораторных условиях стандартной технологии промывки нефти смесь нефти и 10% промывочной воды была обработана в роторной мешалке. В полученном контрольном образце водонефтяной эмульсии часть водяной фракция (менее 5% от общего объема жидкости) выделилась сразу после прекращения динамического воздействия.

Полученные образцы были исследованы на содержание воды в нефти и направлены на обезвоживание и обессоливание на лабораторной установке электро-обессоливания и обезвоживания нефти в ОАО «ВНИИ НП». Результаты химического анализа приведены в таблице 2.

Таблица 2

Результаты химического анализа

№ Метод получения эмульсии Добавочная вода, % Остаточное содержание воды, % (ГОСТ 2477) Содержание солей, мг/дм3 (ГОСТ 21534) Норма вода/соль, %/ мг/дм3 (ГОСТ 21534)

1 исходный 10 0,4 23 0,5/100

2 предприятие 4 0,04 3,05 0,1/5,0

3 волновой 2,5 0,12 3,5 0,1/5,0

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. На основе анализа существующих типов смесительных устройств и имеющихся в печати экспериментальных данных по течению жидкости вокруг тел различной формы сделан вывод, что этих данных недостаточно для проектирования проточных генераторов, реализующих нелинейные волновые эффекты при гидродинамических течениях с целью формирования тонкодисперсных, гомогенных эмульсий из несмешивающихся жидкостей.

2. Проведено экспериментально-расчетное обоснование конструктивных решений волнового генератора для повышения эффективности формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся жидкостей.

3. По результатам проведенных исследований получены экспериментальные зависимости относительной длины кавитационной зоны (X) от конструктивных и режимно-технологических параметров аппарата, позволяющие формировать автомодельную кавитационную область с заданными характеристиками в рабочем канале генератора путем подбора гидродинамических режимов работы и конструктивных решений волнового генератора.

4. Установлены диапазоны эффективной работы волнового генератора при наиболее интенсивном схлопывании кавитационных пузырьков, соответствующим максимальному износу материала с контрольной вставки. Рекомендовано применение тел обтекания: цилиндр с насечкой и пластина.

5. Экспериментально показано, что возникновение нестационарных волновых явлений проявляются в виде частоты пиков колебания давления (/) в следе за телами обтекания, которые линейно зависят от числа Рейнольдса в диапазоне и описываются выражением/=0,0068-11е.

6. Экспериментально установлено, что наличие режима интенсивного схлопывания пузырьков в рабочем канале волнового генератора приводит к дополнительному дроблению капель эмульсола. Размер частиц дисперсной фазы не превышает Юмкм, при этом около 70% частиц имеет размер не более 3 мкм.

7. Рекомендована установка участка поверхностных вихрегенераторов в виде лунок перед турбулизаторами потока, соответствующая увеличению интенсивности износа материала контрольной вставки на~15-20%, что приводит к интенсификации процесса формирования эмульсий из несмешивающихся жидкостей (увеличение количества частиц с размерами не более Змкм до 90%).

8. Проведена в лабораторных и промышленных условиях апробация разработанного проточного волнового генератора, подтвердившая повышение эффективности формирования эмульсий из несмешивающихся жидкостей в различных технологических процессах существующих производств при использовании данного волнового генератора.

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ Публикации в журналах, рекомендованных ВАК

1. Юшков Н.Б. Исследование характеристик плоского волнового генератора проточного типа с различными телами обтекания / Шмырков О.В., Юшков Н.Б., Кормилицын В.И // М.: Инженерный журнал. Справочник. -2013. -№2. - С.12-19

2. Юшков Н.Б. Формирование тонкодисперсных эмульсий в проточном волновом генераторе с маслами различной вязкости / Юшков Н.Б., Шмырков О.В., Кормилицын В.И. // Проблемы машиностроения и надежности машин - М.: Наука. - 2013. - №4. - С.83-87

3. Юшков Н.Б. Подготовка к сжиганию и сжигание местного сырья (сырой нефти) в паровом котле ДКВР-10/13 / Кормилицын В.И., Фомин В.Н., Малюкова Е.Б., Бобылев А.П., Шаталова Т.Б., Аверьянов А.П., Юшков Н.Б. // Химическая технология - М.: НиТ. - 2013. - Т.4. - №11. - С.679-681

Публикации в отчетах РФФИ

4. Разработка научных основ технологии получения альтернативных видов топлив для технических средств железнодорожного транспорта: отчет РФФИ 12-08-13106-офи_м_РЖД per. №01201276764. - M.: НЦ НВМТ РАН. -2012.-42 е., исполнитель

Другие публикации

5. Юшков Н.Б. Формирование водотопливной эмульсии на основе сырой нефти и ее сжигание в котле ДКВР-10/13 / В.И. Кормилицын, О.В. Шмырков, Н.Б. Юшков. // Промышленные и отопительные котельные и мини-ТЭЦ М.: Изд-во АКВА-ТЕРМ. -2013. -№4(19). - С.16-18

6. Юшков Н.Б. Волновая технология повышения надежности и экологичности работы энергетических установок / Н.Б. Юшков, В.И. Кормилицын, С.Р. Ганиев // Девятнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»: сб. тез. док./ Москва МЭИ. - 2013 - Т.4. - С.91

7. Юшков Н.Б. Результаты исследования течения жидкости в плоском профилированном канале с различными телами обтекания / Н.Б. Юшков, О.В. Шмырков, В.И. Кормилицын // Итоги диссертационных исследований. Труды IV Всероссийского конкурса молодых ученых. - Миасс: МСНТ. - 2012. - С.11-20

8. Юшков Н.Б. Исследования интенсивности протекания кавитационных процессов в плоском генераторе проточного типа с различными телами обтекания / Н.Б. Юшков, О.В. Шмырков, В.И. Кормилицын // Труды XXXII Всероссийской конференции «Проблемы науки и технологий». -Миасс: МСНТ. - 2012. - С.104-107

9. Юшков Н.Б. Перспективность волновой технологии приготовления энергетических топлив / В.И. Кормилицын, С.Р. Ганиев, A.B. Бакурский, C.B. Лосев, Н.Б. Юшков. // Международная научная конференция «Колебания и волны в механических системах»: сб. тез. док./ Москва ИМАШ РАН. - 2012. -С .43

10. Юшков Н.Б. Волновая технология очистки, рафинации и депарафинации растительных масел / И.Г. Устенко, Н.Б. Юшков. // Международная научная конференция «Колебания и волны в механических системах» »: сб. тез. док./ Москва ИМАШ РАН. - 2012. - С.28-29

11. Юшков Н.Б. Разработка фундаментальных основ конструкций аппаратов проточного типа, реализующих эффекты нелинейной волновой механики, для получения высокодисперсных эмульсий, высокостабильных жидких смесей / В.И. Кормилицын, Л.Е. Украинский, И.Г. Устенко, В.В. Чередов. Н.Б. Юшков. // Международная научная конференция «Колебания и волны в механических системах»: сб. тез. док./ Москва ИМАШ РАН. - 2012. -С.28

12. Юшков Н.Б. Влияние частоты срыва вихрей при обтекании турбулизаторов на формирование кавитационных процессов / В.И. Кормилицын, С.Р. Ганиев, В.В. Чередов, Н.Б. Юшков // Труды Четвертой Международной конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках»: сб. тез. док./ Москва МЭИ. - 2011. - С.304

13. Юшков Н.Б. Экспериментальные исследования влияния гидродинамических характеристик потока на кавитационный износ поверхности проточного канала / Н.Б. Юшков // Всероссийская научная школа молодых ученых «Механика неоднородных жидкостей в полях внешних сил»: сб. тез. док./ Москва РАН. - 2010. - С.103-104

14. Юшков Н.Б. Повышение экономичности эксплуатации пылеугольного парового котла при пусках и подсветке факела водотопливной эмульсией / Н.Б. Юшков, В.И. Кормилицын // Труды Шестнадцатой Международной научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»: сб. тез. док./ Москва МЭИ. -2010,- T.3.-C.538

Соискатель

Н.Б. Юшков

Подписано в печать 22.11.2013 Формат 60x84/16 Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,5 Тираж 100 Экз. Заказ № 11867 Типография ООО "Ай-клуб" (Печатный салон МДМ) 119146, г. Москва, Комсомольский пр-кт, д.28 Тел. 8-495-782-88-39

Текст научной работы диссертации и автореферата по механике, кандидата технических наук, Юшков, Николай Борисович, Москва

Филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института машиноведения им. A.A. Благонравова Российской академии наук «Научный центр нелинейной волновой механики и технологии РАН»

(НЦ НВМТ РАН)

На правах рукописи

04201460211

ЮШКОВ Николай Борисович

ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ПРОТОЧНОМ ВОЛНОВОМ ГЕНЕРАТОРЕ ПЛОСКОГО ТИПА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОДИСПЕРСНЫХ ЭМУЛЬСИЙ из

НЕСМЕШИВАЮЩИХСЯ СРЕД

01.02.06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Кормилицын В.И.

Москва-2014

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ.......................................................................................................................4

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ..........................................................................................................................11

1.1. Обзор существующих типов смесительных устройств, их достоинства и недостатки.......................................................................................................................11

1.2. Математические модели расчета течения жидкости при высокой степени турбулентности...............................................................................................................22

1.3. Особенности поперечного обтекания тел различной формы.............................24

1.4. Выводы по главе 1. Постановка задач исследования..........................................32

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.........................................................................................................34

2.1. Выбор геометрии проточной части волнового генератора...............................34

2.2. Проектирование и монтаж экспериментального гидродинамического стенда39

2.3. Разработка методики визуализации потока жидкости в канале волнового генератора плоского типа..............................................................................................43

2.4. Методика определения интенсивности кавитационных процессов и их связь с амплитудно-частотными характеристиками...............................................................44

2.5. Разработка методики определения влияния кавитации на формирование тонкодисперсных эмульсий..........................................................................................46

2.6. Методика измерения статического давления в следе за телами обтекания.....47

2.7. Расчет энергетических затрат работы волнового генератора............................48

2.8. Погрешности измеряемых величин.......................................................................49

2.9. Выводы по главе 2...................................................................................................50

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В ПРОТОЧНОМ ВОЛНОВОМ ГЕНЕРАТОРЕ ПЛОСКОГО ТИПА51 3.1.Экспериментальное исследование течения жидкости в проточном генераторе с

визуализацией потока при обтекании тел различной формы....................................51

3.2. Гидродинамические особенности течения жидкости в узком профилированном канале с различными телами обтекания.....................................58

3.3.Исследование влияния гидродинамических параметров течения жидкости на

интенсивность кавитационной эрозии.........................................................................59

3.4. Анализ нестационарных волновых явлений в следе за телами обтекания различной формы...........................................................................................................64

3.5. Исследование полей статического давления за телами обтекания различной формы..............................................................................................................................70

3.6. Исследование влияния внешней турбулентности потока на формирование

кавитационных явлений................................................................................................78

3.10. Выводы по главе 3.................................................................................................81

ГЛАВА 4. Формирование тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся жидкостей........................................................................................................................83

4.1. Исследование влияния кавитации на образование однородных эмульсий в проточном волновом генераторе плоского типа.........................................................83

4.2. Оценка энергозатрат работы проточного волнового генератора плоского типа для формирования тонкодисперсных эмульсий.........................................................90

4.3. Выводы по главе 4..................................................................................................92

ГЛАВА 5. ПРИМЕНЕНИЕ ПЛОСКОГО ВОЛНОВОГО ГЕНЕРАТОРА В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.................................................93

5.1. Очистка нерафинированного масла......................................................................93

5.2. Технология обессоливания нефти.........................................................................97

5.3. Подготовка и сжигание местного топлива (сырой нефти) в виде водотопливной эмульсии в котле ДКВР 10/13..........................................................101

5.4. Выводы по главе 5................................................................................................106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ............................................................................................................108

ЛИТЕРАТУРА..............................................................................................................111

ПРИЛОЖЕНИЕ 1.........................................................................................................122

ПРИЛОЖЕНИЕ 2.........................................................................................................133

ПРИЛОЖЕНИЕ 3.........................................................................................................142

ВВЕДЕНИЕ

Приготовление тонкодисперсных, высокогомогеппых и стабильных эмульсий является актуальной проблемой, остро стоящей на сегодняшний день во множестве отраслей промышленности (нефтяного комплекса, теплоэнергетики, химической, машиностроения, агропромышленного комплекса, строительства, пищевой и т.д.). Особое значение данная проблема имеет и для экологии. На настоящий момент существующие методы получения эмульсий не обеспечивают необходимого качества получаемой эмульсии для различных технологических процессов и отличаются высоким энергопотреблением при относительно низкой производительности.

В энергетике на большинстве электрических станций, а также промышленных и отопительных котельных используется мазут в виде основного или резервного топлива. При транспортировке, разгрузке и хранении мазут насыщается водой, которая со временем собирается в водяные мешки или линзы со спонтанным распределением их по объему емкостей.

Решением таких проблем, в данном случае, является создание технологии формирования высокогомогенпых и стабильных эмульсий необходимого качества из несмешивающихся жидкостей.

разработанных в НЦ НВМТ РАН под руководством академика РАН Р.Ф. Ганиева. Конструктивные решения проточных волновых генераторов базируются на экспериментальных данных исследований гидродинамических течений с формированием различных кавитационных областей и определением качественных и количественных характеристик обрабатываемых жидкостей, что существенно улучшает эффективность технологических процессов, как в технико-экономическом, так и в экологическом аспектах.

Поэтому, тема настоящей работы связана с исследованием, выявлением рабочего диапазона динамических процессов и оптимизацией конструктивных решений проточной части волнового генератора с целыо формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешиваемых жидкостей (ЭНЖ).

Цель и задачи исследования

Получение тонкодисперсных, высокогомогенных эмульсий из несмешивающихся сред в проточных генераторах плоского типа, реализующих эффекты и явления нелинейной волновой механики.

Анализ состояния вопроса получения тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред, а таюке экспериментальных и теоретических данных для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред. Разработка и модернизация гидродинамического стенда, отработка методик проведения экспериментальных исследований для получения тонкодисперсных, высокогомогенных эмульсий. Проведение параметрических экспериментальных исследований динамических процессов работы проточных волновых генераторов с поверхностными вихрегенераторами и телами обтекания различной формы с нахождением оптимальных геометрических и гидродинамических характеристик. Исследование кавитационных явлений с конкретизацией исходных граничных условий для расчета течений различных исходных компонент в генераторах приготовления эмульсий из несмещивающихся сред. Экспериментальное исследование ряда промышленных рабочих сред (нефть, мазут, масла различной вязкости) для формирования в широком параметрическом диапазоне

тонкодисперсных, высокогомогенных водяных эмульсий. Разработка рекомендаций по внедрению генераторов в различных областях промышленности.

В первой главе автором сделан литературный обзор существующих типов смесительных устройств, выделение проточного волнового генератора плоского типа, как наиболее перспективного. Анализ материалов по вопросам возникновения и развития кавитации в многофазных системах при наличии влияния на эти процессы волновых полей, уровни турбулентности и завихренности потока, а также геометрия тел обтекания, определяющая характер отрыва потока с поверхности этих тел показал, что в литературных источниках расчетных и экспериментальных данных для создания эффективных проточных волновых генераторов с целью формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред оказалось недостаточно.

Во второй главе изложены методики проведения экспериментальных исследований проточного волнового генератора плоского типа с различными геометриями тел обтекания. Разработаны и применены методики визуализации потока, оценки интенсивности и степени влияния на формирование тонкодисперсных эмульсий из несмешиваемых жидкостей кавитационных процессов при обтекании жидкостью различных тел в тонком плоском канале.

Третья глава посвящена экспериментальному исследованию течения жидкости и возникающих динамических процессов и кавитационных явлений при обтекании тел различной геометрии в плоском профилированном канале в зависимости от гидродинамических и теплофизических параметров работы волнового генератора.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований по формированию тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред в проточном волновом генераторе плоского типа на гидродинамическом стенде СТ-3.

В пятой главе изложены результаты лабораторных и промышленных испытаний проточного волнового генератора плоского типа на формирование

стабильных эмульсий применительно к жидкостям из нефтяной, энергетической и пищевой промышленности.

Научная новизна

1. Для различных геометрий тел обтекания и гидродинамических режимов работы проточного волнового генератора в диапазоне чисел Рейнольдса (5-104?2,2-105) установлены экспериментальные зависимости:

1.1. Размеров кавитационных зон.

1.2. Амплитудно-частотных характеристик колебаний давления.

1.3. Интенсивности кавитационного износа материала.

1.4. Значений статических давлений в донной области за телами обтекания.

2. Экспериментально обосновано применение проточного волнового генератора для формирования тонкодисперсных эмульсий из несмешивающихся сред.

Практическая ценность

Полученные экспериментальные результаты обтекания тел различной формы двухфазной жидкостью в тонком плоском канале позволяют использовать их при оптимизации существующих и разработке новых проточных волновых генераторов, реализующих эффекты и явления нелинейной волновой механики и технологии, для создания тонкодисперсных, высокогомогенных и стабильных эмульсий в различных областях промышленности и повышения технико-экономических и экологических показателей технологических процессов.

обеспечить ее эффективное сжигание и безопасную эксплуатацию энергетического оборудования.

Применение проточного волнового генератора плоского типа было апробировано с получением положительных результатов для пищевой промышленности при очистке нерафинированных растительных масел от различных примесей.

Личный вклад автора

Апробация работы и публикации

Материалы диссертационной работы и основные результаты докладывались и обсуждались на:

- XXXII всероссийской конференции «Проблемы науки и технологий», (Миасс, 2012 г.);

- международной научной конференции «Колебания и волны в механических системах» (Москва, 2012 г.);

- международной научной конференции «Машины, технологии и материалы для современного машиностроения» (Москва, 2013).

По результатам выполненных исследований опубликовано 14 печатных работ, в том числе 3 статьи в научных журналах, входящих в перечень ВАК. Материалы диссертации также изложены в научно-техническом отчете НЦ НВМТ

РАН «Исследование кавитационных явлений в многофазных системах в волновых полях» и являются основой научного проекта РФФИ 12-08-13106-офи _м_РЖД рег. №0120127664.

На защиту выносятся следующие результаты диссертационной работы:

1. Разработка и модернизация гидродинамического лабораторного стенда, основные положения методик проведения экспериментальных работ по выявлению механизмов кавитационных процессов, которые приводят к дополнительному увеличению интенсивности диспергации.

2. Результаты параметрических экспериментальных исследований нелинейных динамических процессов работы проточных волновых генераторов с поверхностными вихрегенераторами и телами обтекания различной геометрии, нахождение оптимальных геометрических и гидродинамических характеристик.

3. Анализ результатов экспериментальных исследований кавитационных явлений в проточном волновом генераторе плоского типа.

4. Результаты экспериментальных исследований ряда промышленных рабочих сред (нефть, мазут, масла различной вязкости) для формирования в широком параметрическом диапазоне тонкодисперсных, высокогомогенных водяных эмульсий.

5. Разработка рекомендаций повышения эффективности эмульгирования рабочих сред в различных областях промышленности.

Автор выражает глубокую благодарность за научные консультации и помощь в подготовке диссертации научному руководителю, главному научному сотруднику лаборатории «Нелинейной волновой технологии» НЦ НВМТ РАН, доктору технических наук, профессору Владимиру Ильичу Кормилицыну и старшему научному сотруднику лаборатории «Нелинейной волновой технологии» НЦ НВМТ РАН, кандидату технических наук Олегу Владимировичу Шмыркову за содействие при проведении экспериментальных исследований и обработке данных. Отдельную благодарность автор выражает директору НЦ НВМТ РАН академику, доктору технических наук, профессору Ривнеру Фазыловичу Ганиеву.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧИ

Смесительные устройства используются для смешения различных легко- и трудно-смешиваемых компонентов и получения однородных, высокодисперсных эмульсий. Размер частиц компонент смешиваемых сред определяет ее дисперсность, что говорит о качестве полученной эмульсии. Чем выше дисперсность, тем устойчивее и стабильнее эмульсии и выше ее качество.

В настоящее время смесительные устройства различного типа интенсивн