Наукові вісті Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут" (Sep 2018)
Зміна геометричних параметрів зростання конгломератів бурульок на горизонтальних насадках при розпиленні води форсункою
Abstract
Проблематика. Бурульки можуть використовуватись для отримання й акумулювання льоду з використанням природного і штучного холоду. При льодоутворенні можливо використовувати теплоту фазового переходу (вода–лід) r0 = 334 кДж/кг у системах вентиляції та теплонасосних системах опалення і гарячого водопостачання, які сприяють економії енергії і дають змогу відмовитися від використання природного газу, розширити зону застосування теплових насосів на країни з морозними зимами, а також зменшити встановлену потужність теплогенеруючого обладнання. Для кристалізаторів-підігрівачів повітря важливо знати допустиму відстань між сусідніми лінійними насадками, що забезпечує прохід повітря без зрощення сусідніх рядів і відстань між ярусами лінійних насадок, яка залежить від довжини бурульок. Мета дослідження. Дослідити експериментально процеси утворення льоду в конгломератах бурульок на горизонтальних трубних насадках. Отримати математичні залежності для визначення швидкості росту конгломератів бурульок у довжину та швидкості зростання крижаних оболонок навколо насадок у поперечному напрямку за постійної поверхневої густини зрошення форсункою залежно від часу льодоутворення. Методика реалізації. Морозне повітря з температурою нижче 0 °С підігрівається теплотою кристалізації води, що диспергована форсункою. Вода, потрапляючи на горизонтальні насадки, перетворюється на лід, формуючи конгломерати з бурульок. Чим нижча температура довкілля, тим більший економічний і енергетичний ефект при підігріванні повітря перед випарниками теплових насосів і калориферами систем вентиляції. Накопичений лід може бути використаний у цілях холодопостачання влітку, що збільшить економічний ефект. Результати дослідження. Швидкість росту бурульок у довжину – це відношення середньої довжини бурульок на трубі до часу їх формування. Згідно з отриманими експериментальними даними, швидкість росту бурульки в довжину за постійної витрати води форсункою майже не залежить від діаметра труби та матеріалу, з якого вона виготовлена. В той же час температура зовнішнього повітря значно впливає на швидкість росту бурульок у довжину. Процес росту бурульки в довжину відбувається зі зниженням швидкості росту її по довжині за постійної подачі води. Зі збільшенням діаметра трубної насадки швидкість зростання льоду на насадці по радіусу, перпендикулярному до осі труби в сторону сусідніх насадок, збільшується. Це пов’язано з кращим переохолодженням води, яка на трубі більшого діаметра долає більший шлях до горизонтальної площини, що проходить через центр труби. Висновки. Вивчено закономірності зростання бурульок на стендах із різними насадками і способами їх зрошення. Отримані результати дають змогу розраховувати відстань між горизонтальними насадками для попередження блокування льодом проходу повітря і відстань між ярусами насадок, що забезпечує мінімальну відстань між ярусами бурульок перед видаленням їх із насадок.
Keywords
