112 В участке струи, начинающемся около устья сопла А-С и продолжающемся до сечения М-Ы (начальный участок), заключается центральное ядро неизмененных скоростей потока (АВС). Внешние границы струи ограничены прямыми линиями, сходящимися под углом 2 а в полюсе О. Принято, что начало координат помещается в полюсе струи. Центральное ядро струи АВС имеет характеристики Ть р! и 8ь соответствующие характеристикам исходного газового потока, то есть газа, выходящего из трубы. В области исходного газового потока параметр п равен нулю, так как в этом месте количество газа, окружающего сопло, равно нулю. В области газа, создающего среду, параметр п равен бесконечности, так какздесь отсутствует исходный газ. Таким образом, в зоне смешения газов (между границами струи) параметр п изменяется от нуля до бесконечности и проходит через все положительные значения. Исследования были проведены с воздушными потоками, содержащими пары воды. Водяной пар или воздух, насыщенный водяным паром, вдувают в воздушную смесь с более низкой температурой, создавая, таким образом, свободную струю. При соответствующих условиях в зоне смешения потоков наблюда |
В результате можно сделать крайне важный вывод: зная природу смешивающихся газов, их температуру и давление пара, расчетом можно определить возможность образования мелкодисперсных капелек (тумана) при смешении указанных газов без проведения громоздких вычислений температур и концентраций в различных областях смешения газовых потоков. Необходимо также указать, что функция $=Г(п) в некоторых случаях не имеет максимума. Отсутствие последнего нетрудно установить, если учесть, что параметр п изменяется от 0 до +со. Поэтому, если оба значения рассчитанного параметра п отрицательны, то это указывает на отсутствие максимума. Справедливость этих выводов была подтверждена опытами по образованию тумана в свободной струе /99/. Струя выбрана для исследования из тех соображений, что на основании имеющихся данных по гидродинамике струи можно проследить влияние различных факторов на образование пересыщенного пара и тумана при смешении газов. Свободная струя представляет собой поток газа, выбрасываемый из трубы (сопла) с большой скоростью в тот же или в другой, но спокойный газ рис. 4.3. Выходя из сопла, поток газа создает разрежение, вследствие чего в струю всасывается окружающий газ и перемешивается в струе. По мере удаления от сопла скорость движения газа в струе уменьшается, объем его увеличивается, и струя расширяется. Обозначим температуру газа (или газовой смеси) через Т* давление пара через р! и пересыщение пара через 8] . Струя выбрасывается в окружающую газовую смесь, имеющую температуру Тг, давление пара рг и пересыщение пара $2. В участке струи, начинающемся около устья сопла А С и продолжающемся до сечения М N (начальный участок), заключается центральное ядро неизмененных скоростей потока (АВС). Внешние границы струи ограничены прямыми линиями, сходящимися под углом 2 а в полюсе О. В последующих рассуждениях принято, что начало координат помещается в полюсе струи. Центральное ядро струи АВС имеет характеристики Ть р и 8, соответствующие характеристикам исходного газового потока, то есть газа, выходящего из трубы. В 82 области исходного газового потока параметр п равен нулю, так как в этом месте количество газа, окружающего сопло, равно нулю. В области газа, создающего среду, параметр п равен бесконечности, так как здесь отсутствует исходный газ. Таким образом, в зоне смешения газов (между границами струи) параметр п изменяется от нуля до бесконечности и проходит через все положительные значения. 83 Рисунок 4.3 Схема струи Исследования были проведены с воздушными потоками, содержащими пары воды. Водяной пар или воздух, насыщенный водяным паром, вдувают в воздушную смесь с более низкой температурой, создавая таким образом свободную струю. При соответствующих условиях в зоне смешения потоков наблюдают образование тумана. Установив условия, соответствующие началу образования тумана, по приведенным выше уравнениям рассчитывают пересыщение, при котором начинается конденсация пара в объеме (критическое пересыщение пара). Схема лабораторной установки изображена на рис. 4.4. Воздух под давлением проходит башню 2, заполненную мелкими кольцами и орошаемую водой, а затем поступает в фильтр 5 из гигроскопической ваты. Промытый и отфильтрованный воздух двумя потоками направляется в камеру смешения 6, которая представляет собой цилиндр с двойными стенками (внутренний диаметр цилиндра 100 мм и высота 250 мм). Первый поток (V 1,2 м3/ч) насыщается паром воды, выходящим из колбы с кипящей водой, поступает в сопло (диаметром 3,6 мм) и выбрасывается из него в виде струи. Второй поток |