РОЗДІЛ 2
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ СТЕНДИ, МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ОПРАЦЮВАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ
2.1. Описання експериментальних установок
Відповідно до сформульованих раніше задач, для проведення досліджень розроблено і створено два експериментальних стенди, показані на рис. 2.1, 2.5. На першому експериментальному стенді (рис. 2.1) за удосконаленим методом відсікання [84, 92] вивчалася змочена поверхня насадки, зокрема досліджувалася кількість утримуваної води (К.У.В.) сіткою при струминному контрольованому зрошенні сітчастої насадки (рис. 2.4) та смуги (рис. 2.2) через струминний зрошувач (рис. 2.3). На другому стенді (рис. 2.5) з дослідною ділянкою, показаною на рис. 2.6, вивчалися процеси тепломасообміну та гідродинаміки на сітчастій гофрованій насадці.
Основним елементом першого дослідного стенду для вивчення К.У.В. є насадка або сітчаста смуга (115х153 мм), нахилена під кутом 7? до вертикалі (5). Насадка, що отримала авторське свідоцтво [21], складається з скручених навколо вертикальної осі в рулон гофрованих і плоских сітчастих поверхонь (рис. 2.4). При висоті 0,185 м еквівалентний діаметр насадки складав 5,7 мм, кут нахилу гофрів до вертикалі 7?, розмір вічка сітки 0,63 мм. Ці поверхні нерухомо закріплювалися під струминним зрошувачем та змочувалися водою. Витрата води встановлювалася регулюючим елементом (1) і замірялася ротаметрами РС-3 або РС-5 (2) в залежності від витрати. Рівномірність розподілу рідини по поверхні сітчастої смуги контролювали візуально.
Для зрошування насадки, що щільно кріпилася в жерстяній обичайці, діаметром 52 мм, використовувався зрошувач (3). Виходячи з технологічності виготовлення, простоти дослідження та відсутності крапельного виносу води, застосовано струминний зрошувач (рис. 2.3). Зрошувач мав змінну нижню
Рис. 2.1. Схема дослідного стенду для визначення гідродинаміки насадки: 1 - крани; 1а-1б - розподілювачі; 2 ? ротаметри РС ? 3 та РС - 5; 3 ? струминний зрошувач зі змінною кількістю отворів; 4 ? обичайка; 5 ? сітчаста гофрована насадка (Н=185 мм, dе = 5,7 мм, S = 0,63 мм, ? = 7?); 6 ? збірник води; 7 ? мірник; 8 - термометр; 9 - рухома лійка; 10 - вакуум-насос ВН4В1М; 11 ? ресивер з вакуумметром.
Рис. 2.2. Ділянка для вивчення К.У.В. на сітці та змінна нижня частина зрошувача з 29 отворами ? 0,6 мм (справа).
Рис. 2.3. Зрошувач зі змінною кількістю отворів (4...115) ? 0,6 мм (досліджувалася насадка висотою 185 мм, еквівалентним діаметром 5,7 мм, розміром вічка сітки 0,63 мм та з кутом нахилу гофрів до вертикалі 7?).
Рис. 2.4. Зразки досліджених насадок.
частину з отворами, розміченими за квадратами. При цьому розмір квадрату складав від 30 до 4 мм, що дозволяло варіювати кількість отворів відповідно від 4 до 69 на 1,66 м змоченого периметра, тобто від 417 мм до 24 мм змоченого периметру насадки на 1 отвір зрошувача. Діаметр отворів вибирався мінімально можливим, оскільки зі зменшенням діаметру зростає стабільність плівкового руху, і для очищеної води складав ? 0,6 мм.
Виходячи з тестових досліджень на капілярах, що підтверджуються даними робіт [56, 92], відстань між зрошувачем та верхнім краєм насадки була 60 мм. В зрошувач вода подавалася чотирма рівномірно розміщеними штуцерами з внутрішнім діаметром 5 мм. З'єднання зрошувача виконувалися різьбовими і ущільнювалися за рахунок резинових прокладок та ФУМом, що дозволяло виключити протікання.
Зрошувачем для сітчастої смуги була трубка ?5мм з рівномірно розташованими отворами, діаметром 0,6 мм, а відстань від зрошувача до верхнього краю сітчастої смуги також складала 60 мм. Перед дослідженнями проводилася горизонтація зрошувача. Дослідження проводилися на сітчастій смузі з розміром вічка 0,63 мм та на жерстяній пластині. З сітчастої смуги вода відводилася в збірник води (6).
Перед проведенням досліджень досліджувані поверхні очищалися та знежирювалися розчином спирту. Після монтажу стенду перевірялася вертикальність змочуваної поверхні та відсутність втрат в місцях з'єднання.
Для визначення К.У.В:
* за показами ротаметрів РС-3 або РС-5 з індивідуальними тарувальними залежностями вимірювали витрату води, кг/г;
* за показами терезів ВЛК-500г/10 з ціною поділки 0,01 гр. різницю визначали різницю мас сухої та статично змоченої сітчастої смуги чи насадки;
* за мірником з шкалою від 1 до 10 мл. з ціною поділки 0,2 мл. об'єм води, що динамічно змочувала сітчасту смугу чи насадку;
* за міліметровою лінійкою з ціною поділки 1 мм розміри сітчастої смуги чи насадки;
* за спиртовим термометром з ціною поділки 1 ?С визначали температуру води, яка надходила з водопровідної мережі.
Дослідження тепломасообміну та гідродинаміки проводилося на іншому дослідному стенді (див. рис. 2.5). Основним елементом стенду є експериментальна ділянка. Відповідно до задач досліджень запроектована і змонтована експериментальна ділянка, що моделює контактний апарат з сітчастою насадкою (рис. 2.6). Експериментальні дослідження проводилися в умовах зустрічного руху теплоносіїв. Роботу стенду в заданому діапазоні температур і витрат забезпечували магістралі підготування і подачі повітря і води. Для підвищення температур теплоносіїв використовувалися електричні нагрівачі. Повітряний тракт складається з поршневого компресора 200В-10/8 (15), трьох паралельно встановлених ротаметрів типу РС-5, РС-7 (3) із різними діапазонами шкали вимірів і нагрівач внутрішнього обігріву. Компресор дозволяв подавати до 50 м3/год повітря з тиском, близьким до атмосферного. Необхідний обсяг повітря задавався регулювальними вентилями (2) і контролювався за показами відповідних ротаметрів, а надлишок відводився в атмосферу. Потужність нагрівача встановлювалася за допомогою регулятора напруги РНО-250/2 (4) і контролювалася за показами вольтметра Щ-300 (5).
Для виключення втрат у навколишнє середовище нагрівачі води і повітря, магістралі подачі гарячих теплоносіїв, а також робоча камера установки ізолюються зовні азбестовим шнуром. Крім цього, ззовні робочої камери