 |
| процессы испарения |
Два понятия масштаба турбулентности
В соответствии с моделями, разработанными Лагранжем и Эйлером вводятся два понятия масштаба турбулентности: путь, на протяжении которого частица сохраняет свою индивидуальность, и средний размер такой индивидуальной частицы. В качестве характеристики турбулентности введена величина, играющая роль длины свободного пробега молекул в отсутствии турбулентности, которую называют путь смещения l. Она связана с масштабом турбулентности, а вид связи зависит от характера движения.
Для изотропной турбулентности, при которой пульсации скорости одинаковы во всех направлениях, путь смещения совпадает с величиной пути, на протяжении которого частицы сохраняют свою индивидуальность.
Роль, аналогичную средней квадратичной скорости движения молекул, играет для турбулентного потока средня пульсационная скорость. Пульсационная скорость U* связана с действительной скоростью U и средней скоростью U соотношением U= U+ U*.
По аналогии с кинетической теорией газа коэффициент турбулентного обмена Dтб= l U*.
Таким образом, при сильно развитой турбулентности перенос вещества в процессе испарения определяется уже не молекулярным Dс, а турбулентным коэффициентом диффузии Dтб; при этом скорость испарения соответственно во много раз увеличивается.
При испарении капель имеет значение соотношение их размеров – диаметра капель d и масштаба турбулентности. При крупномасштабной турбулентности путь смешения l » d. Капли в этом случае переносятся в потоке вместе с окружающей ее паровой оболочкой, внутри которой осуществляется молекулярный перенос, и скорость испарения увеличивается незначительно. Если l » d, то паровая оболочка вокруг капли быстро срывается и перенос паров определяется коэффициентом турбулентного обмена, а скорость испарения резко увеличивается. В таких условиях испарения влияние характеристик испаряемости горючего на скорость испарения значительно снижается.
Факторы, влияющие на процессы испарения
Расчеты процессов испарения осуществляют с учетом следующих факторов:
- скорости испарения,
- массы испарившегося горючего,
- поверхности испарения,
- концентрации паров у поверхности жидкости и в окружающей среде,
- давления паров у поверхности жидкости и в окружающей среде,
- коэффициента, учитывающего влияние физико-химических характеристик испаряемости, которые определяют перемещение паров (коэффициент диффузии) и тепловой режим испарения (теплота испарения, теплоемкость и др.),
- коэффициента, учитывающего условия и конструктивные особенности системы испарения
Методы расчета испарения в условиях турбулентности среды при совместном протекании процессов массо- и теплообмена весьма сложны. Для упрощения расчетов часто применяют экспериментальные данные, полученные для определенных моделей процессов, используя при этом общий вид зависимостей, выведенных для статического испарения; однако критерии Шервуда и Нуссельта определяются с учетом условий динамического испарения.
Распределение капель по размерам при распыливании может быть задано либо графически, либо в виде приближенного уравнения. Объемная доля капель зависит от среднего диаметра капель, характеристики размера, определяющего степень распыливания и равная диаметру капель, характеристики распределения, определяющая однородность распыливания.
Определение степени испарения
Определение степени испарения всего факела осуществляется следующими способами:
- Все капли факела разбиваются на отдельные узкие группы, для которых принимается общий диаметр средний; по нему и выполняется расчет степени испарения данной группы. Степень испарения всего факела зависит от объемных долей и степени испарения отдельных групп
- Заданная объемная доля испарения капель в факеле определяется на основе найденной Д.В.Вырубовым расчетной зависимости:
 |
| Определение степени испарения |
По графику можно рассчитать время испарения заданной объемной доли капель при соответствующем значении параметра В, а также первоначальный размер полностью испаряющихся за это время капель.
