ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коагуляция частиц конденсата в сопле из "Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания том 1" При разгоне в сопле частицы разных размеров движутся с различной скоростью. На, фиг. 19.7 приведены типичные результаты расчета отставания частиц АЬОз различного диаметра от газа, полученные по методике, изложенной в предыдущем параграфе для одного из топлив с добавками алюминия при = = 100 жи и Рсо=4 МЯ/ж . [c.200] Величина отставания частиц от газа имеет максимум для мелких частиц вблизи горловины сопла и не1прерывно возрастает для крупных ( 8 10 мкм) частиц. Видно, что скорость движения частиц относительно газа достигает нескольких сотен метров в секунду. При этом возможны их деформация и дробление, что будет рассмотрено в следующем параграфе. [c.200] Для описания изменения дисперсности системы частиц возможны два подхода. Первый основан на изучении изменений, происходящих с фракциями частиц фиксированных размеров, а второй —на рассмотрении эволюции роста или дробления отдельных частиц [52, 428, 451]. Оба метода могут быть использованы для исследований процесса коагуляции частиц при движении в сопле. Расчет коагуляции первым методом рассматривался в работах [17, 164, 819]. [c.201] Здесь и далее знак частной производной в-уравнении коагуляции используется для обозначения изменений параметров, происходящих в результате взаимодействия между частицами. [c.201] Первый член правой части уравнения (19.32) учитывает увеличение п гП ) за счет слияния частиц фракции т и гпг—т). Второй член — уменьшение п (отг) вследствие ухода частиц т, из фракции при слиянии их с частицами других фракций. [c.201] При получении уравнения (19.32) предполагалось, что частицы одинаковых размеров имеют равные скорости и температуры, тогда как в действительности капли, поступающие во фракцию т,-, обладают более высокой скоростью и меньшей температурой относительно старых частиц фракции. Необходимо, чтобы взаимодействие между частицами не изменяло количества движения и энергии всего конденсата. Это условие может быть выполнено соответствующим изменением при осреднени скорости и температуры частиц каждой фракции. [c.201] Поскольку фракция g tn) изменяется только вследствие взаимодействия частиц, здесь использован знак полной производной. [c.202] Более простым в реализации на ЭВМ является второй метод, примененный к дискретному распределению частиц по размерам. При этом интегралы, вычисление которых трудоемко и связано с погрешностями, заменяются соответствующими суммами. (Если задана непрерывная функция плотности распределения частиц по размерам, то ее можно заменить дискретной в соответствии с 1 настоящей главы). [c.202] В предположении о прямолинейном движении частиц при сближении и слиянии их во всех случаях соприкосновения уравнения для изменения характеристик дисперсности конденсата можно записать в следующем виде. [c.202] Приведем некоторые результаты расчетов на ЭВМ, полученные для продуктов сгорания со следующими характеристиками условный молекулярный вес ц—15—20 кг/моль, температура на входе в сопло Гсо=3200—3500° К, весовая доля конденсата 2 0,10—0,40, Рсо = = 1—8 МН1м , с = 20—200 мм. Контур сопла представлен на фиг. 19.7. [c.202] Во всех случаях принималось, что на входе в сопло частицы распределены по размерам в соответствии с логарифмически нормальным законом [451] со средне-квадратичным отклонением 0=1,5 и средним геометрическим диаметром в=1,1 мкм. Этому распределению соответствует среднемассовый диаметр с 43 = = 2 мкм. [c.203] На фиг. 19.9 показаны вычисленные первым методом функции плотности распределения g(d) в различных сечениях при г = 0,28, / со = 4 МН1м , = 100 мм. Как видно, процесс коагуляции существенно изменяет начальную функцию распределения. [c.203] При расчете вторым методом начальная функция плотности распределения была представлена двадцатью фракциями, имеющими диаметры частиц, равностоящие по логарифму, в диапазоне 0,5—15 мкм. Изменение диаметров частиц различных фракций в результате коагуляции при течении в сопле приведено на фиг. 19.10, а изменение весовых долей фракции gi — на фиг. 19.11. [c.203] Анализ показывает, что такой характер зависимости от с является результатом воздействия двух факторов, влияющих на коагуляцию. В более крупных соплах уменьшается запаздывание частиц, и, следовательно, константа коагуляции (19.33), но увеличивается пропорционально диаметру горловины время пребывания смеси в сопле. Влияние второго фактора оказывается значительно большим. [c.203] На фиг. 19.13 представлены зависимости 43 от X при различных содержаниях конденсата, полученные при = 100 мм. [c.204] Значительно больший рост среднего диаметра частиц при увеличении их концентрации, согласно уравнению (19.32), объясняется увеличением скорости коагуляции, пропорциональной квадрату концентрации. Поэтому при повышении давления в камере сгорания средний размер частиц увеличивается. [c.204] На фиг. 19.14 приведены величины 43, вычисленные в выходном сечении сопла при 2= =0,28, =100 мм. [c.204] Результаты этих расчетов указывают на весьма существенный рост частиц конденсата при движении в сопле. [c.204] Еще более значительным оказывается рост частиц в случае высокой концентрации конденсированных частиц. В качестве примера на фиг. 19.16 приведено изменение вдоль сопла среднего диаметра частиц для продуктов сгорания топлив НгОг + ВеНг и Ыг04+ (0,6 Ы2Н4-н + 0,4 А1), вычисленное для того же начального распределения при Рсо = 7 МН/м и ш = 100 мм. Очевидно, что при очень больших размерах частиц должны играть значительную роль процессы деформации и дробления капель газовым потоком. [c.204] Вернуться к основной статье