| Popis: |
Проблематика. Підігрівання повітря взимку за температур повітря нижче -5°С можливе теплотою фазового переходу води в лід. Підігріте повітря зменшує витрату енергії в системах вентиляції і в теплових насосах типу повітря–вода і повітря–повітря в період пікових навантажень на системи теплопостачання, що дає змогу зменшити встановлену потужність теплогенеруючого обладнання. Для охолодження води і зрошення насадок воду слід подрібнювати на краплі, а при контакті зі швидким потоком повітря краплі не повинні виноситися потоком, що досягається збільшенням діаметра крапель. Мета дослідження. Визначення параметрів течії та подрібнення на краплі струменя, максимального радіуса розлітання крапель залежно від геометричних характеристик посудин (діаметра і глибини) та витрати води через сопло, із якого витікає струмінь. Також передбачено дослідження можливостей нагрівання і охолодження води повітрям, що засмоктане струменем. Методика реалізації. Повітря з температурою нижче -5°С нагрівають теплотою кристалізації води в умовах вимушеної течії без виносу крапель потоком через значний їх діаметр. Чим нижча температура довкілля, тим більший економічний і енергетичний ефект. Результати дослідження. Експериментально досліджено процеси руйнування струменя води на первинні краплі з визначенням початку руйнування струменя та діаметрів первинних крапель. Виконано експериментальні дослідження радіусів розлітання вторинних крапель від руйнування повітряних бульбашок, що утворюються при ударі струменя об поверхню води, насичену повітрям, залежно від діаметрів і висоти посудин із водою. Висновки. Встановлено, що зменшення діаметра посудин, шару рідини і збільшення витрати води через сопло сприяють розлітанню крапель на більші радіуси. З фізичної точки зору, такий вплив слід пояснювати меншою втратою енергії струменя при збільшенні горизонтальних і вертикальних розмірів посудини та підвищенням тиску повітря в бульбашках. Background. Air heating in winter in the range of ambient temperatures below -5°С is possible with heat of the phase transition of water into ice. Heated air reduces the energy consumption in ventilation systems and air–water and air–air heat pumps during peak loads on the heating system reducing the installed capacity of the heat generating equipment. For water cooling and nozzle irrigation the water should be dispersed into droplets, and through contact with fast airflow drops shouldn’t be carried away by the flow, that is achieved by increasing the diameter of drops. Objective. The aim of the paper is determination of parameters of jet flowing and crushing on drops and evaluation of the maximum radius of droplet flight depending on the geometric characteristics of the vessels (diameter and depth) and the water flow through the nozzle from which the jet emerges. It is also planned to study the possibility of heating and cooling water with air sucked by the jet. Methods. The air temperature below -5°С is heated in the conditions of forced flow with no entrainment of droplets by a jet. The lower the air temperature, the greater the economic and energy effect. Results. We experimentally investigated the destruction processes of the water jet on the primary drop with the definition of the jet destruction beginning and the diameter of primary drops. Moreover, we have carried out experimental studies on the dependence of the maximum radii of the secondary droplets from the destruction of air bubbles formed by the water jet impact on the water surface saturated with air, depending on the diameters and heights of the water vessels. Conclusions. It was found that the decrease in the diameter of the vessels and the liquid layer, as well as the increase in the water flow through the nozzle, contribute to the drop spread to large radii. From a physical point of view, this effect should be explained by a smaller loss of jet energy with an increase of the horizontal and vertical dimensions of the vessel and an increase of air pressure in the bubbles. Проблематика. Подогрев воздуха зимой в диапазоне температур окружающей среды ниже -5 °С возможен теплотой фазового перехода воды в лед. Подогретый воздух уменьшает расход энергии в системах вентиляции и в тепловых насосах типа воздух–вода и воздух–воздух в период пиковых нагрузок на систему отопления, что позволяет снизить установленную мощность теплогенерирующего оборудования. Для охлаждения воды и орошения насадок воду следует диспергировать на капли, а при контакте с быстрым потоком воздуха капли не должны уноситься потоком, что достигается увеличением диаметра капель. Цель исследования. Определение параметров течения и дробления на капли струи, максимального радиуса разлета капель в зависимости от геометрических характеристик сосудов (диаметра и глубины) и расхода воды через сопло, из которого вытекает струя. Также предусмотрено исследование возможностей нагрева и охлаждения воды воздухом, засосанным струей. Методика реализации. Воздух с температурой ниже -5 °С нагревают в условиях вынужденного течения без уноса капель потоком. Чем ниже температура атмосферного воздуха, тем больший экономический и энергетический эффект. Результаты исследования. Экспериментально исследованы процессы разрушения струи воды на первичные капли с определением начала разрушения струи и диаметров первичных капель. Выполнены экспериментальные исследования максимальных радиусов разлета вторичных капель от разрушения воздушных пузырьков, образующихся при ударе струи воды о поверхность воды, насыщенной воздухом, в зависимости от диаметров и высоты сосудов с водой. Выводы. Установлено, что уменьшение диаметра сосудов, слоя жидкости и увеличение расхода воды через сопло способствуют разлету капель на большие радиусы. С физической точки зрения, такое влияние следует объяснять меньшей потерей энергии струи при увеличении горизонтальных и вертикальных размеров сосуда и повышением давления воздуха в пузырьках. |
