Исследование влияния морфологических свойств измельченного зернового материала на теплофизические свойства водно-зерновых суспензий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кузнецов Александр Юрьевич

• Кузнецов Александр Юрьевич
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Кузнецов Александр Юрьевич

Реферат

Synopsis

Введение

Глава 1. Аналитический обзор физических процессов, происходящих при реализации технологии производства пива

1.1 Состояние проблемы исследования влияния морфологических свойств

измельченного солода на теплофизические свойства водно-солодовых суспензий

1.2 Анализ литературных данных области исследования реологических и теплофизических свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции

пивоваренных предприятий

1.3 Выбор объектов исследований и постановка задач

1.4 Необходимость проведения исследований

Глава 2. Физические свойства объектов исследований

2.1 Основные понятия и определения

2.3 Методика определения физических свойств объектов исследований

2.4 Экспериментальные исследования физических свойств объектов исследований

2.4.1 Результаты исследований плотности объектов исследований

2.4.2 Результаты исследований вязкости объектов исследований

2.4.3 Выводы по главе

Глава 3. Исследование теплофизических свойств объектов исследований

3.1 Основные понятия и определения

3.2 Анализ теоретических и экспериментальных методов определения удельной теплоемкости, теплопроводности и температуропроводности объектов исследований

3.3 Методики определения теплофизических свойств объектов исследований и обработки результатов исследований

3.4 Экспериментальные исследования теплофизических свойств объектов исследований

3.4.1 Результаты исследований теплопроводности водно-солодовой суспензии

3.4.2 Результаты исследований теплопроводности водно-кофейной суспензии

3.4.3 Результаты исследований удельной теплоемкости объектов исследований

3.4.4 Результаты исследований температуропроводности объектов исследований

3.4.5 Практическая реализация результатов работы применительно к расчёту

промышленных ферментаторов

3.4.6 Выводы по главе

Заключение

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

Список литературы

Электронные ресурсы

Приложение А

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

Приложение Д

Тексты публикаций

Реферат

Общая характеристика диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование влияния морфологических свойств измельченного зернового материала на теплофизические свойства водно-зерновых суспензий»

Актуальность темы.

Повышение стоимости сырья, энергоресурсов и оборудования, являются основными проблемами, которые имеются во всех отраслях и безусловно актуальны для предприятий пищевой промышленности. На сегодняшний день, перед предприятиями пищевой промышленности стоит необходимость повышения эффективности производства, так как это становится вопросом жизнеспособности предприятия. Текущая проблема может быть решена несколькими путями, например: снижением капитальных затрат, затрат на энергетику, повышение выхода целевого продукта через интенсификацию технологических процессов, а также разработка нового продукта или повышения качества и других конкурентных преимуществ текущего.

Для предприятий пищевой промышленности основополагающими являются процессы теплообмена, так как каждый процесс неразрывно связан подводом или отводом тепловой энергии. Процессами теплообмена пищевой промышленности являются процессы обжарки, затирания, экстракции и многие другие. От грамотного управления тепловыми потоками и температурными полями зависит выход целевого продукта, качество полученной продукции и эффективность производства, а значит конкурентоспособность предприятия на рынке. Любой процесс нагрева или охлаждения необходимо рассматривать с теплофизической точки зрения, так как это является основной задачей в процессах пищевой промышленности. Данный подход позволяет повысить эффективность предприятия уже на стадии проектирования.

Таким образом, появление на российском рынке нового, энергоэффективного технологического оборудования, позволяющего использовать более мелкие помолы для интенсификации процесса, а также снизить энергозатраты, позволит снизить себестоимость продукции и быть конкурентоспособной на рынке

невозможно без всестороннего изучения теплофизических процессов и свойств среды.

Разработка нового оборудования требует определенных знаний о трансформации и свойствах исходного сырья, при осуществлении проведения технологического процесса. Каждый технологический процесс представляет собой совокупность физико-химических процессов, которые, определяются гидродинамическими, тепловыми, массообменными и биохимическими процессами. Тепловые, массообменные и биохимические расчеты в полной мере зависят теплофизических свойств рабочей среды, зависящие от количественного и качественного состава, образующих ее, химических элементов. Кроме этого, знание физических свойств рабочей среды позволяет технологам и проектировщикам технологического оборудования технически грамотно оценивать энергетические затраты на производство условной единицы продукции.

Известно, что теплофизические свойства неразрывно связаны с содержанием влаги в зерне и размером частиц. В свою очередь, выбор оптимальных параметров влажности и размера частиц сырья или полуфабрикатов является важным фактором, так как он влияет на качество продукции, органолептические свойства и достижения целевых показателей эффективности оборудования, например, через повышение экстрактивности. В связи было выдвинуто предположение, что морфологические свойства сырья и величина гидромодуля могут также влиять и на теплофизические свойства водно-зерновых суспензий, но данное направление является малоисследованным.

Таким образом, исследование влияния морфологических свойств измельченного зернового материала на теплофизические свойства водно-зерновых суспензий является актуальной задачей.

Разработанность темы исследования

Существенный вклад в изучение физических свойств среды выполнен в работах Чеботарь А.В., Малахова Ю.Л., где представлены реологические

исследования ячменных и водно-солодовых суспензий. Значения коэффициентов динамической вязкости, которые были получены позволили провести необходимые гидродинамические расчеты кожухотрубного струйно-инжекционного аппарата (КСИА), который применим для процессов затирания и варки сусла. Васильевой М.А. и Пермяковой Л.В., а также в иностранных работах авторов Xu, Q., Liu, W., Li, W., Yao, T., Chu, X., Guo, L.; Cervantes-Alvarez A.M., Escobar Ortega Y.Y., Sauret A., Pacheco-Vazquez F. и в работе Remedios C., Belén Díaz A., Durán-Guerrero E., Lasanta C. были исследованы различные методики и параметры подготовки солода, которые были разработаны с целью достижения физических параметров водно-солодовой суспензии, эффективности производства пива за счет снижения энергоемкости и достижения оптимальных органолептических свойств.

Вопрос исследования влияния температуры и гидромодуля водно-солодовой суспензии на вязкость изучался рядом исследователей Малаховым Ю.Л., в работе авторов Cela N. , Galgano F., Perretti G., DiCairano M., Tolve R., Condelli N., а также Bharath K. G., Subrata K. M..

Вопрос исследования теплофизических свойств зернового материала (солода) имеется в работах авторов Пеленко В.В., Демидова С.Ф., Каххорова Ф.Б., Чимпайизова Ф.Н., Емельянова А.Б. и Гинзбурга А.С. Авторами рассмотрены широкие температурные диапазоны исследования теплофизических свойств солода, различной влажности и сортов.

В работах следующих авторов: Радионова И. Е., Гинзбург А.С., Громов М.А., Красовская Г.И., и Ботов М. И., представлены исследования теплофизических свойств сусла, а также представлена методика расчёта удельной теплоёмкости в зависимости от концентрации сухих веществ.

Существенный вклад имеется в работе Ибрагимова Т.С. и Чеботарь А. В., где представлено исследование теплофизических свойств зерновых суспензий в процессе механико-ферментативной обработки зерна. В данной работе имеются

теплофизические характеристики для суспензии, приготовленной из отдельной фракции помола менее 1 мм, полученные значения значительно превышают теплофизические свойства воды.

Можем отметить, что в данных работах, учеными не рассматриваются проблемы исследования влияния фракционного состава на теплофизические свойства водно-солодовых суспензий. Таким образом, исследование влияния морфологических свойств помола солода на теплофизические свойства водно-солодовых суспензий актуально.

Целью диссертационной работы является исследование влияния морфологических свойств измельченного солода на теплофизические свойства водно-солодовых суспензий.

Для достижения данной цели в рамках диссертации были поставлены и решены следующие задачи:

- Обзор, анализ и выбор экспериментальных методов и приборов для исследования реологических и теплофизических свойств суспензий, а также выбор методики проведения экспериментов и выбор методики анализа теплофизических свойств объектов исследования;

- Исследование реологических свойств объектов исследования в широком диапазоне гранулометрического состава твёрдой фазы, гидромодулей и температур;

- Исследование влияния гранулометрического состава на вязкостно-температурную кривую солодовых суспензий с позиции уменьшения пиковых показаний для фракций помолов менее 1 мм;

- Исследование теплофизических параметров объектов исследований в широком диапазоне гранулометрического состава твердой фазы и гидромодулей.

Методы исследования. В диссертации применялись теоретические и экспериментальные методы исследований. Теоретические исследования включали

в себя анализ теории и практики современных методов исследования свойств суспензий. Экспериментальные исследования включали следующие методы: метод нестационарного плоского источника тепла и ротационной вискозиметрии. Обработку полученных результатов осуществляли методами математической статистики в современных программных комплексах.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Результаты исследований по определению плотности, теплоемкости, теплопроводности, температуропроводности водно-солодовой суспензии в широком диапазоне фракций (использовались следующие фракции, мм: менее 0,180; от 0,180 до 0,250; от 0,250 до 0,300; от 0,300 до 0,425; от 0,425 до 0,500; от 0,500 до 0,710; от 0,710 до 1,000) и гидромодулей от 1:2,5 до 1:5, а также динамической вязкости для водно-солодовой суспензии в широком диапазоне температур от 20 до 90 °С.

2. Во всем диапазоне исследуемых фракций и гидромодулей для помола солода, а также суспензий характер зависимостей плотности, теплопроводности, удельной теплоемкости и температуропроводности является линейным, а для динамической вязкости водно-солодовой суспензии является экспоненциальным.

3. Характерные особенности реологического поведения водно-солодовых суспензий, заключаются в следующем: 1) Поведение водно-солодовых суспензий в процессе проведения водно-тепловой обработки характеризуется наличием 4-х зон по мере увеличения температуры, независимо от фракционного состава; 2) Впервые установлено, что влияние фракционного состава на вязкость солодовых суспензий начинается, когда средний размер частиц в фракции достигает значения 0,3625 мм и выше; 3) При среднем размере частиц фракции меньше 0,3625 мм вязкость солодовых суспензий не зависит от величины гидромодуля.

4. Теплофизические свойства водно-солодовой суспензии имеют линейный характер изменения исследуемых параметров.

Научная новизна диссертации отражена в следующих пунктах:

Впервые представлены реологические свойства водно-солодовых суспензий, полученных из разных фракций солодового помола, и установлено, что пиковое значение вязкости водно-солодовых суспензий, возникающее в процессе клейстеризации нативного зернового крахмала, зависит от среднего размера частиц фракции, величины гидромодуля и температуры.

Определены теплофизические свойства фракций солодового помола-теплопроводность, температуропроводность и удельная теплоемкость.

Научно-техническая задача, решаемая в диссертации, заключается в создании разработке методик, позволяющих определить физические свойства суспензий.

Объектами исследования являются экспериментальные исследования теплофизических и реологических свойств водно-солодовой суспензий.

Предметами исследования являются водно-солодовая суспензия, а также помолысолода.

Теоретическая значимость результатов диссертационной" работы заключается в полученных результатах исследований, которые позволяют углубить понимание реологических и теплофизических свойств водно-солодовой суспензии в широком диапазоне фракционного состава, а также теплофизических свойств помолов солода. Были получены зависимости для дальнейшего расчета теплофизических свойств водно-солодовой суспензии для различных гидромодулей и средних размеров частиц фракций. Разработана методика расчета теплофизических свойств водно-солодовой суспензии.

Практическая значимость результатов диссертационной" работы заключается в получении экспериментальных и расчетных данных, которые позволяют конструкторам тепло-массообменного и насосного оборудования пищевой отрасли производить гидравлические и тепломассообменные расчеты с

минимальной погрешностью, что в свою очередь минимизирует риск поломок и блокировок трубопроводов, а также ошибок с расчетами производительности тепломассообменного оборудования.

Определение новых терминов и понятий

Новых терминов и понятий не вводилось

Достоверность результатов проведенных исследований по изучению физических и теплофизических свойств солодовых суспензий, подтверждена достаточно большим объемом экспериментальных исследований расширенного диапазона объектов исследования, полученных с применением общепринятых, стандартных методов получения данных.

Экспериментальный метод позволил удостовериться в корректности полученных данных теплофизических свойств помолов, так как известны теплофизические свойства зерна из литературных источников.

Проведена верификация реологических свойств водно-солодовой суспензии, но уже с более мелкими помолами и другими гидромодулями, где были зафиксированы аналогичные скачки вязкости, как и в имеющихся работах, что подтверждает корректность полученных данных.

Внедрение результатов работы

Была разработана методика, позволяющая определить теплофизические свойства суспензии.

Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

1. ЬШ Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО (29 января-2 февраля 2024 года);

2. Конференция «Современные методы и средства исследований теплофизических свойств веществ» (25 мая 2023 год);

3. XIV Международной научно-практической конференции (30 октября 2023 г.);

4. «Искусственный холод в XXI веке» (15-17 ноября 2023 год);

5. XIII Конгресс молодых ученых ИТМО (XIII КМУ 2024);

6. XVII Минский международный форум по тепломассообмену (23.05.2024);

7. LIV Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО (27-31 января 2025);

8. КМУ XIV Конгресс молодых учёных ИТМО (7-11 апреля 2025 года).

Личный вклад автора.

Участие в поиске необходимого оборудования для проведения экспериментов, выбору объектов исследования, его подготовке (размолу, рассеву и др.), непосредственное участие в проведении экспериментов по определению физических свойств водно-зерновых суспензий. Проведена обработка и интерпретация экспериментальных данных, подготовка основных публикаций по выполненной работе, а также апробация результатов исследования на конференциях и форумах.

Структура и объем диссертации.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 5 статьях, из них 2 публикации в изданиях, рецензируемых Web of Science или Scopus, 3 публикации в журналах из перечня ВАК.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, сформулированы научная новизна, научные положения диссертации, выносимые на защиту, теоретическая и практическая ценность работы. Изложена структура диссертации и краткая характеристика ее основных разделов.

В главе 1 проанализированы теоретические, полуэмпирические и эмпирические подходы по определению коэффициентов переноса импульса, тепловой энергии и массы в жидких средах. Представлено, что данные коэффициенты преимущественно определяются через другие свойства вещества. Изучены имеющиеся экспериментальные данные по свойствам суспензий, заторов, напитков и других жидких питательных сред для биотехнологических производств. Рассмотрены экспериментальные методы по измерению физических свойств жидкостей, а также представлены основные критерии, используемые для гидравлических, тепловых и массообменных расчетах оборудования пищевой промышленности.

В ходе литературного обзора было выявлено, что мелкие помолы солода (со средним размером частиц менее 1 мм) являются малоизученными, как и отсутствуют данные по теплофизическим характеристикам и кинематической вязкости водно-солодовой суспензии, произведенной из мелкого помола солода. Однако, данные помолы являются актуальными для интенсификации процесса затирания и повышения экстрактивности. Все вышеуказанное подтолкнуло к проведению исследования влияния морфологических солода на теплофизические свойства водно-солодовых суспензий для мелких помолов.

В зависимости от гранулометрического состава сырья, будет меняться его химический состав. По данному вопросу отмечено, что химический состав солода зависит от технологических параметров обработки. Отмечается, что физические характеристики тесно связаны со структурно-механическими свойствами. Так

структурно механические свойства влияют на интенсивность переноса импульса, массы, а также тепловой энергии.

Работая с процессом затирания, важно рассматривать оборудование и исходные компоненты с точки зрения энергоэффективности, в связи с этим необходимо рассматривать такие гидродинамические характеристики среды, как плотность, вязкость, теплоемкость и теплопроводность.

Отмечено, что изменение структурно-механических свойств обусловлено расщеплением молекул крахмала, который содержится в водно-солодовой суспензии и проходит стадии клейстеризации и разжижения.

Клейстеризация происходит при температуре выше 50 оС, так между молекулами крахмала доставляется некоторое количества молекул воды, в связи с этим, твердые зерна крахмала разбухают и впоследствии это приводит к разрушению твердых зерен крахмала в помоле.

В процессе повышения температуры амилолитические ферменты способствуют расщеплению нативного крахмала и данный процесс ускоряется. Это приводит к росту концентрации растворенных сухих веществ в воде, а также к интенсивному росту вязкости водно-солодовой суспензии.

Разжижение связано с разрывом молекулярных цепочек крахмала, которые состоят из амилозы и амилопектина ферментами а - и в- амилаз на простые цепочки. Разрушение длинных молекул полисахарида на моносахариды приводит к резкому снижению вязкости суспензии.

В работе Чеботарь А.В. представлено исследование реологических свойств водно-ячменной суспензии, где было зафиксировано увеличение вязкости после нагрева до температур в диапазоне от 50 до 60 оС. Однако, динамическая вязкость достигла максимального значения при температуре 90 оС, а затем после выдержки, начала резко снижаться.

В связи с этим исследование вязкости водно-солодовой суспензии решено проводить в диапазоне температур от 20 до 90 оС, чтобы зафиксировать скачок вязкости. Начальная температура выдерживалась, что позволяло достичь требуемой концентрации растворимых сухих веществ.

Отмечено, что главными типами энергетического влияния на водно-солодовую суспензию являются гидродинамическая, тепловая и механическая энергии. Гидродинамическая энергия в оборудовании обусловлена наличием центробежных насосов. Скорость сдвига изменяется в зависимости от средней скорости потока среды. При условии постоянного значения касательных напряжений скорость сдвига неразрывно связана с вязкостными свойствами рабочей среды, которые зависят от фазового и химического состава.

Скорость сдвига определяет свойства водно-солодовой суспензии, так и производительность аппарата, так как мы имеем дело с неньютоновской жидкостью. Исследование реологических свойств водно-солодовой суспензии проводилось при фиксированной скорости сдвига 300 с-1. Изменение скорости сдвига может как снижать, так и увеличивать вязкость, что может негативно сказаться на результатах тестов. Данное значение скорости сдвига обусловлена скоростью течения в трубопроводах, с увеличением скорости сдвига интенсивность возрастания вязкости водно-солодовой суспензии вырождается, а для скорости сдвига выше 234,6 с-1 значение динамической вязкости остается постоянной для рассматриваемого гидромодуля.

Стоит отметить, что посредством теплообменных аппаратов или теплообменников осуществляется подвод тепловой энергии к суспензии, а скорость нагрева/охлаждения среды является основополагающим фактором при затирании. Теплообменное оборудования должны быть точно рассчитано, для реализации необходимой интенсивности нагрева/охлаждения суспензии. В свою очередь, прецизионный расчет оборудования не может быть осуществлен без всестороннего исследования теплофизических свойств водно-солодовой суспензии.

В ходе изучения вопроса приготовления водно-солодовых суспензий были исследованы различные методики и параметры подготовки солода, которые были разработаны с целью достижения физических параметров солодовой суспензии, повышения эффективности производства пива и достижения оптимальных органолептических свойств.

Замечено, что вопрос исследования влияния температуры и гидромодуля (соотношения массы солода (кг) к объему воды (л)) водно-солодовой суспензии на вязкость изучался многими отечественными исследователями, а также иностранными учеными. Анализ вышеприведенных работ выявил пробелы касательно вопроса влияния гранулометрического состава на вязкость водно -солодовой суспензии недостаточно изучен.

Отмечено, что динамическая вязкость очень сильно варьируется в зависимости от температур и гидромодулей суспензии. Исследование реологических свойств суспензий представляет интерес и с точки зрения эксплуатации данного оборудования, так как вязкость напрямую влияет на его работу и необходимость использования разжижающих ферментов. Следует отметить, что вопрос влияния степени измельчения материалов на вязкость солодовых суспензий так и не был раскрыт.

В процессе исследования, было отмечено, что водно-солодовая суспензия является быстро расслаивающейся средой. Была выдвинута гипотеза, что данные свойства могут повлиять на данные теплофизических свойств на установке Hot Disc.

Первичный анализ полученных экспериментальных данных теплопроводности водно-солодовой суспензии на показал, что теплофизические характеристики суспензии близки к характеристикам воды. Метод нестационарного плоского источника тепла (TPS) также позволяет исследовать теплофизические свойства сыпучих материалов или помола солода. Был проведен анализ литературы, который позволяет подтвердить возможность расчета

теплофизических характеристик для водно-солодовой суспензии через известные свойства каждого из компонентов.

Было выявлено несколько вариантов расчетов теплофизических свойств суспензий или растворов. Также были рассмотрены эмпирические уравнения, часть которых представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Зависимости для расчета теплопроводности жидкостей

Автор Математическое описание

Смит где к - теплопроводность, Вт/м К; Ср - удельная теплоемкость (изобарная), Дж/(кг К); М - молекулярная масса, а.е.м.; ^ - динамическая вязкость, Па с.

где Ср - удельная теплоемкость (изобарная), Дж/(кг К); р - плотность, кг/м3; М - молекулярная масса, а.е.м.; ^ - динамическая вязкость, Па с.

Боровик где К - константа, равная 4,62 10-26; Су -удельная теплоемкость (изохорная), Дж/(кгК); и - скорость звука (для идеального газа), м2/с; г - радиус молекулы, м.

Абас-Заде где С - коэффициент формулы вязкости Мак-Леода а - коэффициент, описывающий термическое расширение

жидкости; Р - коэффициент сжимаемости; В - показатель степени формулы Мак-Леода.

_ сБ где Сб - коэффициент формулы вязкости Бачинского, ч-ъ

Фурье где 1 - среднее расстояние между рядом стоящими молекулами; Уш - молярный объем, м3/моль.

Денбиг где Рг - критерий Прандтля, а, Ь - постоянные, которые равны 0,2 и -1,8; Ьисп - мольная теплота испарения жидкости.

где Т - температура, К; Ткип - температура кипения, К.

Пальмер где Ср - удельная теплоемкость (изобарная), Дж/(кг К); р - плотность, кг/м3; М - молекулярная масса, а.е.м.

Варгафтик, Предводителев где а - коэффициент степени ассоциации.

Коэффициент теплопроводности суспензии является возможным рассчитать по формуле (14): ^ — \ - р-р+2%—2<р(А/-Ар)1 П = ? Яр+2Я/+ф(Я/-Яр) ]

где А^ - теплопроводность жидкости (воды), Вт/(м К) (при температуре проведения экспериментов); Яр - теплопроводность твердого тела (помола солода) Вт/(мК);

^ - объемная концентрация, которая рассчитывается по формуле 15:

Шр

_Ур _ рр

^ V*

У*

где Ур - объем твердого тела (помола солода), м3; - объем жидкости (воды), м3.

Удельную теплоемкость напитка, который преимущественно состоит из помола и воды, можно описать следующей формулой:

С=Сп^хп+ Свхв,

где Сп, Св - удельные теплоемкости помола и воды, Дж/(кг К); хп, хв -массовые доли помола и воды.

Представленный литературный обзор показал наличие пробелов в вопросах влияния морфологических свойств измельченного зернового материала на теплофизические свойства водно-зерновых суспензий. Имеются отдельные значения теплофизических характеристик для сусла и солода, однако, отсутствуют значения для помола солода. Имеющаяся работа по исследованию теплофизических свойств водно-зерновых суспензий имеет недочеты, с точки зрения значений, которые превышают теплофизические свойства воды. Полученные значения не позволяют построить зависимости и выявить влияние размера помола на теплофизические свойства, так как рассмотрен один из помолов (менее 1 мм).

Потребность в разработке методики определения теплофизических свойств водно-солодовой суспензии, а также определение влияния гранулометрического состава и гидромодуля на реологические свойства водно-

солодовой суспензии, актуальна и применима для других быстро расслаивающихся суспензий.

Стоит отметить, что данное исследование представляет интерес, не только с точки зрения расчета нового оборудования, но и с точки зрения эксплуатации текущего, так как вязкость напрямую влияет на его работу и необходимость использования разжижающих ферментов. Следует отметить, что вопрос влияния степени измельчения материалов на вязкость солодовых суспензий так и не был раскрыт. Помимо широкого фракционного состава имеется необходимость исследовать реологические свойства суспензии в широком температурном диапазоне, а также для нескольких гидромодулей.

В главе 2 предоставляются сведения об объектах исследования: водно-солодовая суспензии и помол солода. Раскрывается их состав и методика приготовления суспензий. Приведена методика измерения плотности, вязкости и ее результаты.

Исследование реологических свойств водно-солодовой суспензии, осуществлялось с помощью прибора ^ео/е^.

Плавное повышение температуры водно-солодовой суспензии в каждом из опытов осуществлялось с 20 до 90 °С, первые 600 сек проводилась стабилизация температуры пробы в ячейке, затем осуществлялся замер в течении 1500 с. Как ранее было обозначено, рассматривались наиболее часто встречающиеся гидромодули: 1:5; 1:4; 1:3.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кузнецов Александр Юрьевич, 2025 год

Литература

1. Ибрагимов Т.С., Совершенствование машннно-аппаратурной схемы производства этилового спирта: днсс. канд. техн. наук. СПб.: СПб НИУ ИТМО 2014 94 с.

2. Чеботарь A.B., Совершенствование спиртовых производств на основе экспериментальных исследований peo- и гидродинамики в од но-зерновых суспензий в трубах технологических аппаратов.: днсс. канд. техн. наук. СПб.: СПб НИУ ИТМО. 2014. 136 с.

3. Малахов ЮЛ Совершенствование машннно-аппаратурной схемы производства пива на базе малых предприятий.: днсс. канд. техн. наук. СПб.: 2024. —437 с.

4. Васильева М.А, Пермяков а Л. В. Сравнительная оценка показателей светлого солода и его перерабатываемость,- Кемерово.: сборник тезисов УШ Международной научной конференции студентов, аспирантов н молодых ученых. Под общей редакцией А. Ю. Просеков а. - Том. 1. Биотехнологии.

качество н безопасность. «Пищевые инновации и биотехнологии», 2020.-17-19

5. ГОСТ 343742-2017 (ISO 22007-2: 2015). Пластмассы. Определение теплопроводности и температуропроводности, часть 2. Метод с применением плоского источника тепла (нагретого диска) при переменном режиме: межгосударственный стандарт: дата введен:« 2017-11-30/ Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - Изд. официальное. -М. : Стандартинформ. 2020.23 с.

6. Hot Disk АВ Анализатор теплофнзнческнх коэффициентов Hot Disk Руководство по эксплуатации. Дата редакции 2020-10-08.-146 с.

7. Goetze P. et al. Advances in measuring thermophysical properties of liquids by the transient plane source technique //International Heat Transfer Conference Digital Librairy. -Begel House Inc., 2018.

8. Цедерберг H. В. Теплопроводность газов и жидкостей. - Л.: Госэнергонздат, 1963. - 158 с.

9. Морозова М. А. Теплопроводность и вязкость наножндкостен: дне с. канд. техн. наук. Новосибирск. : Институт теплофизики СО РАН. 2019. 103 с.

10. Чубик И А., Маслов A.M., Справочник по теплофнзнческнм характеристикам пищевых продуктов и полуфабрикатов. M : Пищевая промышленность. 1970. 271 с.

11. Ботов М. И. н др. Аналитическое определение теплофнзнческнх характеристик пищевых жидкостей //Наука и бизнес: пути развития. - 2018. -№. 1 (79).-С. 13

12. Пономарев СВ., Мищенко C.B., Днвнн А.Г. Теоретические и практические основы теплофнзнческнх измерений. - Тамбов. : Издательство "Физико-математическаялитература" 2016.-41 с.

13. Гинзбург А.С. Инфракрасная техника в пищевой промышленности. -М. : Пищевая промышленность. 1966. -407 с.

14. Каххоров Ф.Б., Чнмпайнзов Ф.Н. Сорбцнонные и тепло физические свойства круп и зернопродуктов // Umversum: технические науки: электрон.

нэучн. жури. 202 3.11 (11 б). URL ihttp s ://7imiversumjcоmru/tech/aichive/item/ 16300 (Дата обращены 11/03/2025).

15. Пннчук В. А., Жуков В.Е., Шара бур а ТА., Эксш^нметэлшые исследования теплопроводности во до угольных суспензий. Днепропетровск: Современная наука исследования, идеи, результаты, технологии. 2013.№2. С. 149-155.

Refer ей се?

1. Ibragimov T.S., Soversheustvovaniye mashinno-apparatumoy skheniy proizvodstva etilovogo spirta [Improving the Machine-Harchvare Scheme for Ethyl Alcohol Production: Ph.D. techn. sci. diss.]. Saint-Petersburg: SPb NIUITMO. 2014.

— 94p

2. Chebotar' A.Y., Sovsshenstvovamye spirtovykh proizvodstv na osnove eksperimentalhykh lssledovaniy reo- i gidrodinamiki vodno-srnovykh suspenziy v tmbakh tekhnologicheskikh apparatov [Improving Alcohol Production Based on Experimental Smdies of Rheo- and Hydrodynamics of Water-Grain Suspensions in Pipes of Techno logical Apparatus. Ph.D. techn. sci. diss.]. SPb: SPb NIUITMO. 2014.

— 136 p.

3. Malakhov Yu.L. Sоvershenst vo vamye mash inn o-apparammoy skhemy proizvodstva piva na baze malykh predpriyatiy [Improving the maclune and hardware scheme for beer production on the basis of small enterprises. Ph.D. techn. sci. diss.]. Saint-Petersburg, 2024. — 437 p.

4. Vasilyeva MA, Permyakova L.Y. Comparative assessment of light malt indicators and its processability. - Kemerovo.: collection of abstracts of the \TH International scientific conference of smdents, graduate students and young scientists. General editor A Yu. Prosekov. - Yol. 1. Biotechnology, quality and safety. "Eood innovations and biotechnology", 2020.-17-19 p.

5. GO ST 34374.2-2017 (ISO 22007-2: 2015). Plastmassy. Opredeleniye teploprovodnosti i temperaturoprovodnosti, chast1 2. Metod s primeneniyemploskogo istochmka tepla (nagretogo diska) pri peremennom rezliime: mezhgosudarstveunyy

stand art: data wedeniya 2017-11-30 [Plastics. Determination of thermal conductivity and thermal diffusivity, part 2. Method using a flat heat source (hot disk) in alternating mode: interstate standard: date of introduction 20117-11-30 / Federal Agency for Teehniea 1 Regulation and Metrology], —Moscow: Standartinform, 201 B. —23 p.

6. Hot Disk AB Thermal coefficient analyzer. User manual. Revision date 2020-10-0B. —146 p.

7. Goetze P. et al. Advances in measuring thermophysical properties of liquids by the transient plane source technique //International Heat Transfer Conference Digital Library.-Begel Hous e Iik 201S. DM: 10.161SflHTC 16. tpm.02 3 0 &9

&. Tsederberg N. V. Teploprovodnosr' gazov i zhidkostey [Thermal conductivity of gases and liquids]. — Leningrad: Gosenergoizdat, 1963. — 15& p.

9. Morozova M. A Teploprovodnosr' i vyazkosr' nanozhidkostey [Thermal conductivity and viscosity of nanofluids. Ph.D. techn. sci. diss.]. Novosibirsk: Institute ofThermophysics SB RAS.2019. — 103 p.

10.C'hubikl. A, Maslov A.M.,Spravochnikpoteplofmcheskimkharakteristikam pishchevykh produktov i polufabrikatov [Handbook of thermophysical characteristics of food products and semi-finished products], Moscow: Food industry. 1970. — 271

11. Botov M. I. i dr. Analiticheskoye opredeleniye teplofizicheskikh kharakteristik pishchevykh zhidkostey //Nauka i biznes: puti iazvitiya. [Analytical determination of thermophysical characteristics of food liquids // Science and business: development paths.] —201 &. — No. 1 (79). —p. 13.

12. Ponomarev S.V., Mishchenko S.V., Divin A.G. Theoretical and practical foundations of thermophysical measurements. Tambov: Publishing house 'Thysico-mathematical liter autre". 2016. - 41 p.

13. Ginzburg A.S. Inirakrasnaya tekhniLi v pishchevoy promyshlennosti. [Infrared technology in the food industry], —Moscow: Food industry. 1966. - 407 p.

14. Kakhkhorov F.B., Chimpaizov FN. Sorption and thermophysical properties of cereals and gram products // Umversum: technical sciences: electron, scientific

Jouma1 2023.11(116). URL: hrtp s ://7im lversum с о ш/ш/tech/archive/item/16300 (Accessed 11/03/2025).

15. Pinchuk Y.A., Zhukov Y.Yе., Sharabura T.A., Eksperimental'nyye lssledovamya teploprovodnosti vodougol'nykh suspcnziy [Experimental studies of thermal conductivity of со aTwater suspensions], —Dnepropetrovsk: Modem science of research, ideas, results, technologies. 2013. JV°2.pp. 149-155.

Сведения об авторах Кузнецов Александр Юрьевич

Аспирант Образовательного центра «Энерго эффективные инженерные системы». Университет ИТМО, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, [e-mail], ORCID 0000-0002-9953-9203 Новосёлов Александр Геннадьевич

Профессор, д.т.н., доцент Образовательного центра «Энергоэффективные инженерные системы». Университет ИТМО, 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9, [e-mail], ORCID: 0000-0002-1168-5362

Information about authors

Kuznetsor Aleksandr Ynrievich

Postgraduate smdent of the Educational Center 'Energy-Efficient Engineering Systems", ITMO University, 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, [e-mail] ORCID: 0000-0002-9953-9203

>'ovoselov Alexander Ginnadievich

Professor, Doctor of Engineering Sciences, Associate Professor of the Educational Center "Energy-Efficient Engineering Systems", ITMO University, 191002, St. Petersburg, Lomonosov str., 9, Lomonosova, 9, [e-mail], ORCID: 0000-0002-116S-5362

PfiDBLEMBLE ENERCiLTICll RtCilONALË 2 (5 В) 2(123

Lx pe rimen ta I Study of (¡¡j<¡ К titrai uiiK-nr by Free Juts of Water-Slurry Suspensions into Tubes of ShcD-and-Tubc Jut-Injection Apparatus

Mithikhuv V.L., kuznetwv ЛЛ'и., Novnsdôv AX>.. Cbebotar A.V., H;irnnov LV4 RimiulHvi ОЛ., Mironovu I J. Vu, ITMÛ University Saint-Petersburg Rus^J^n hcdcjuiion

Abstract. In industries, Lhc [ask of intensifying ihe process of dissolving gases in. liquid avail ft iireleVBdt, lidCi Lhe time of the lechnolo^ical cycle depends -un ils ttürsc. Absorption рп№№ afTecl [Ir- quality oflhe finished producL and energy costs. In Lhc food industry shcll-and-lube jet injeclors (SJT) arc widespread. in which. Lhc mechanical injection oí ¡i free-falling jeL of liquid surrounding ils gas is. applied. The aim of Lhis work, is; to investigate [he process of gas entrapment by free- jete of water-malt slurry fWSS} in (he pipes of [he SJT. The set goal wns achieve J by solving [he [asks: crcaling an eUperimenüd stand tu study ihe process olatmospheric air injection bv water-salt suspensions in The Tubes of ihe SIT; developing a methodology for eAperimental studies; conducting ivsearch on the processes of gas injection by free Liquid jets depending on the flow rale and liquid concentration. The most important result of ihe work is (he establishment of^raphical and mathematical dependences Гиг the invesLigalcd WSS hydromodulos, which a]low culculaLiny the flow rate carried away by ihe jet depending on the nuzzle diameter. lr is found that ihe g¿is phase entrapment by free suspension jets is influenced by the viscosity of the suspension, wbith depends on a number of technological parameters. The practical siynificunce of Ihe- obtained ivsolts consists in the proposed methodology for calculating the design characteristics of SISA, providing the highest efficiency oí ils operalion Enking imo account the properties of working environments and paramclers of technological processes.

AVrHiwibf : shell-and-lube jet injector, injection, shell-and-lube heat ejtchanj^er. heat and muss exchange, gas-lit|uid jet, water-malt slurry, hydromodulus.

DOI : httpsi//di».orfc' I (1.52254,1857-0071J(DJ J-5S-1 fl 11 DC; 637.113

Cimilm txptrinitiitili л I jntn-nini p-iriji jthiri lihtrt dt iu^ptimii ;h|>;L-ijiilJi in tuhurilí алий

iipjril tie injtelit l'ii jet eu сагсаьа >L tub \hljki VJiq ku/nrlQ-b A.lu. Nut'üii-bv Cibolii A.V.h Кягяплч L\ .. RuntnulMva O.N., Mimnoti I'.hi.

Lhiversitab 1TMQ. Satirt-Fctcrshurç;, E-edcratia Rusä RezuHiat. in diverse industrié sammle de iiUensaficare a prneesului de dlzolvwi i^izelor in nielli Ikchide sum rrJcvmJc, dmare« tniipul ockilui Lduiolng ic deptndc in mod sonrafiErin Jj cur^ul flccstuLa Pnjccsde de ahsorblic л.Кес(еду£ alât calitatea prodiuului Jan. lji si çqst*rilc energctjre in produtpí jljst.lij Ел industria alimentará :>-au ràspândil aparatelc de in|«(je eu iei eu careasà î.i iul> (AUCH, in саге l-sh: utilisât lénomcnul de injecjie mecanici pnnlr-an ie< de lichid in càdere I ibera, a gaznlui dm |ur. in li.lJj nun^iului mare de sliidii ¡n jlcsi domeniu. prnhlcmi unci abordan tconMice a cstimäm eanlKätn de andeiuie я çuuIul prtn jeturi ИЪеге de liehid nu a tiisi complet re^lva-tâ pânâ. кип. Senpul Iucijill esie de a ítudia. proeesul de üiulieniiTe a çuelnr pnn leturi libere de suspensi i apä-malt (SAM> in ennduetele Л Li HT. Seopul stobilit a tosl atms prm rezolvarea. ■.tmuliurelor sareini. rejli/jrej unui sund euperlmenlal penLru ¿tudlecei pmee^ului de injeetare a. aerului jimnsléiLL pnn suspensii apâ-ma.l( in cctnduelele AIJCT; elahnrarea metndologiei de eercetare ex.pennnen(alâ: eleetuanea eeneelànlor иирта pnoceselor de iniectare a l!j/elnr pnn i^mr; lihere de liehid. in t'unetie de debitiil de lettre il enneentratu lietiidului. Standul e\pennnemal elaborate a liisi folosit penJru a étudia antrenirea gaznlui de cálre un de KUüpcnsje kherj care curgc dimr-л duzâ cilindrica. Cet nni impoirtint rc/ultïl jI lueräni este Atahilirea unnr dependerufe ^ratiee s-i malematiee pemiu mndulele ludrauliee sludiile ale SAM care permit calculares, debilului de aer tninsportat de |e1, ih liine^ie de diamelrul du/ei. Semnjtuatia ргаеПсЗ. a rezultalelca-^Miiiull' eonstä in metnda prwpusá de calcul a caraetcruïticjltv sJraclurale ale AIJL I . eare :i>i;jun eca mai mare eiicienlü a Гипсиппаги acestuia, (inänd eom de prcupnetäple medulftr de luern si paramelrn pmce^uluL Cuvimt'-i !itlie\ ap^L ji de iniecjie eu. ¡et eu careaj^i jnuh. iniecjie, íehimhülnr de eälduri eu earcasi >i tuh, (rangier de cáldurá 4i тала ici gaz-lichid, suspoqie jpa-nul] hidromndul.

t' Малахов MJ.JT... Кузнецов Л.К). Новоселов АХ, Чебп-тарь А.Е .

Е>арзллл El 11.. 14-MHJduejij ОД, Мирплова Д К J . 2(123

PROHLt.WELE ElNELRCJETICII REGION ALE 1 (58) 2(1(23

'9mii:pilHUIIjL]bJI(H НССЛГ, iuHjHHu. tlinri I ;LHj IblhijO.JIIUMH CI p> HULI BO.IKu-COJO |ИШ CyCILCll'tHH Is трубы tLjjtVXm pt'Ellllin CTpt'iilllHIll^iKllllDIHIIIIl О ;HLILI;Lp;tl;H

\kiii«t HJJL, K> niiiiiiH; A.HV Ниныов Л.ГЧ ЧоЛшлрь А.В , liapailQE U.K.. Румянцева O.IL, Mjipuni^i Д.Ю.

Уннвсрскшт ИТЫО, Санкт-|]стербург, Россия Аннотация. ]J. рапичЕшх отраслях промышленности актуадьны задачи интенсификации процесса расгворсння газоа в ""г'Г " рреддх пооовьжу от ltd- протсшнил существенно ыжис itr время проведения immmiiCTtirn цнв^а. Абсорбционные процессы влияют как мл качество готовой продукции, гак л им jaСрГСГНЧССкне Затраты При Сё ПрОИТВО,1СТВе. ]) НШЦеВОЙ НрОМЫШЛСННОСТИ получили раСНрОС! PJJIllIII:ll хттеухотру^ыеструйзю-инжекционн ые-аппараты (EiCll Ah, в которых цтюапп явление ucwnil шхнцш свободно падаьошсй струей жндкостее окружающего её m Несмотря n:i (киллере число исследований в длиной области, проблема теоретического подхода к пц.нч. количества уноса гаи своооде1ыми с ipys.mii kiukoctel jo нвпшпкп) времени полностью не решена. Целью работы является псследовалис процесса уноса гщевобвднша струями вадщфлщсшхсусшсЕ^Л (BCt) н трубы Л. НостаьлеЕтая цель, достигнута за счет решения следувошнх тадач: со^чанне -jkc пери ментального стенда для исследований процесса [шжекцин атмосферного вотдуха водно-солодрвымн суспензиями в трупах КС] J А: разработка методики экспериментальных исследований; проводите исследований процессов: ннжекцни газа свободными струями жидкости в зависимости от скорости истечения и концентрации жидкости. На ра1работаныом экспериментальном стенде проводилось изучение уноса гдта свободной суспензионной струей, вытекающей lis цилиндрического сопла. Наиболее важным ретультатом работы, является установлен не для исследуемых гидромодулей [ИТ графи чеекпх и математических, зависимостей, нозваллхшдпх рассчитывать расход воздуха, уносимого струей. в ввисняюсiл от диаметра сопла. Упашшснп, что па унос газовой фат свободными сусоснзионнымн струями оказывает влияние июль суспензии, которая зависит от рада цшлогжш параметров (степень измельчен ив зерна, его химический состав и т.п.]. Практическая значимость, полученных результатов, состоит в предложенной методике расчета конструктивных, характеристик KL'lJA. обеспечивающей Е1албольшуво зффективьюсть епо работы с учётом свойств рабочих сред н параметров фшоаоппции процессов AljTfj'ii'Cjjj- слова. кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат, ипжекция, кожухотрубпый теплообменник, тепломассообмен, тд-кгаидкостная струи, водно-солодовал суспензии, гидромодуль*

ВВЕДЕНИЕ

на ld-j l')jhmjjjjhj1lc день. boi]poubl iшнышсн ия

■ ч!]н|11е к I hh-hlht i н тршку- л масак^нных процессов ь инщев-мх технологиях яьлнкпсн kjulbie шууьниш, Д. ifl применения u пшненой

лрйыышленийспл одннмн hi пёринеклликых ■jtj i_ к i-xilJjlohkI xi l'iiei ы\ a 111 пфи юн являются кйскухй труикые СГруЙНО-ИНЩкЦИШ ньиг

аппараты (КСЯА).

данный гш устройств |]ред£|аи.ин:1 i.olhhl унн.иерсалы1ыЛ ал пар« .и ж проведения теПлО-м&СстООЙ-лигнн ых |[рйц£ч:Сйн в Нлщеыых телЛйЛЙШЯЛ, ЛОСГКГИЛЬКу UOiBOdlHtT проводить одновременно кчию-маосооиме 11 ные

процессы между j a'sdm л жндксмттио.

Различные иодификации ьнтрущни 1-Л 11л

CbULLI LUipiJUIdpOULlllbl Нч1 НМЩСЫЫХ

jipoh'tu^jc'lhilx. li jxja1 чниле д-'is lexiuj.llh пй

nujiy чел и я I ii 111 ^OisjhLii их напмтш ла п^ноне

mhrji:j, мйлйчн^н lbluofh.vl'kji, h|lpyinohblx л

ОиЛщлыл. соков (илурацня нлипшк). шОсиикфиих дрникжси (культнвнрйлашк

ишиш-сиык iihkl (на (."уддилх ку.чы и^^^н^ньишн

инохштсы л иириж и вднлн сусна)1 ?ганйлд < пи стадняк игчьаелелля ниШй-щиююН

OU^a^lKLC ltpH<JWl| I) СЫрЫ, LMil\iL|hHMJIIIIM 11

c^p^KLiuaHLut, оллфы. (ял сьдднях оксндироиани» рае ни еды им <1 лиспа} | L2A-1JI.

Qi> К ex Kbimei ipi I :ie. ценных Случаях КСИЛ

пдаэал t"Hl)HI [ILlULTLiHTI LLiL'LilH-LLMrL Ь LI

^ффеьгтланогпь.. Однако, нр^мьцнденнш прощнщщ КСИА т-рейует научно-обослоланнйн хн"и)дикл их расчетов, йишнинпеи! па С не' [ ем пом ШШШ i«:ex происходящих якденнн и рабочем 4.ч1ьеме ялпарага.

D pafi^iax [й,7,В,Ч,]П] показано, что,

ПеиМОфН Ыа ,H'JL4il(l4EdO Ш'ХЧЬНП'Я: 4I1LJIU

спублншашьш нсспедоицЕгнн, npi.>ih.ie^[a теорстнчоссого подхода к опенке ко.шчесiва у ной! iaia сш>%>днылш с^уямн жидке^сш до настоящего иремепи lie iiMeei р^шення.

Li ulekih-c неканюы« лодачн i-jmiihii'L фль,1 к КСИА лежит atuenne xiexaEni честен HfHctUIHU ida,daki[nen eipyert

ницусрстн йкрунсаюн|Ё1'П ее ima. Имнш jioi

'К|)Ф£К1. И UOHltKMLEdOLI И L Ki»He I f3X Kll 11 L"H

верзм1ка.1ыюиь кйжул[>1руйлй10

№OBLEMBLE EMERGED 4ZD REGION ALE I (i В) 2ОН

теллООбмеЕЕИнка (bTI'Ol, ПОЗВОЛЯЯ Проводить

ОДНОИремеННО ICIIJI Й-маССООбыел ELEil C

ПрйЦвССЫ между гЗШ и кьЫШШй. Llpiie кма КГ>НС|руКЦ11Е1 КС И Л I! UlVlMOXHCCTli рЁ1уЛ11рОИКЛ ПйДЛШИ ХЗЗЙНОЙ фц ЕМ 1! реаЫЛКЛШЫП ЕЛЕ liL'ISI.. UC'! VL IJI l-L^BK 11 J tl'MMLii: ILl-IU lt;]bllE4 О (ЮОруДОЕкПЕНН С, 1.Л I [LI LI

d-ioi аппарат одннм их перспективных для

JJtlлучении 1I El BELiN О CyC.Lj 11! CdJIEJJIOEdEil \ CyLjliH4l1LE llpH ll|WllijiHLIH HO^fhldl.lOlHtii

обработки - однол lii важнелшЕ1\ теяншгяческнк с i еедеен h iiELHOHd|iciiiLEj

бильшишпл ншшшиий ксиа носит * женер и hi l'ej е ¿ljei 11 li ii х ирик i ер, а ПЕнпучЁШУе уравнения мвлнкится ЭмлирЕЕЧсскЕЕин, С юе~е или lihl^h степеньюточности, еппесемнлиееенмп обьелчныл vhul количества j алчной |[и;ы в лределлл рЛЙОчнА режЕЕмОв проВЁ^енньис эксперименюи кроме того, подавляющая

HliTb -db-iEJepElM-CILEOId LMiJ.JJ IЕрЕЕйеДСНа IIJ 1ЙД6, 41 ft не |[1.УШ|.|ЯС| СуДНЧЬ L1) UJIH3LHLEII ф|11ЕЕЧеСКЕЕ\

снойств других рабочие сред на этот процесс [3,6.1 L, 12,].1,141. Несмотря ли чо, чю газовая <|jaEa не лесе! в себе онрjlv(l;.4-l-ijej ы\ функций.

ШШДЮЩИК IL LL KjHCCIlW llllBEdOm сусла,, о ш

определяет жршнчйсиун cih-i авлянчцунЕ лроводи.мОЕО лроцесса. УчЕмыван. ччо ездщдщи суспензнн оЯяадаии зщчтепьшЛ

HUMTliU, J(1 JljlHCyTtllil^ llUBL)H ф1ИЫ 1!

видйМЁЛШ ejvhj])cm сшшп гпдранлические потери 'iidtpiEiH на чренне. Кроме того, предполагается, что наличие диелкня пузырей приводил к турбулнзацнн жнлышшА н||а)ы.}

СТЛМу.ШрУЯ бйЛСС ELEE I CldC 11 UlddC рЛСЕВОрЁНЛС KplKIUJIUlUX lepCEE йшиц.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВА1UIЯ '^ксисрнч ¡лее алчное 1!1учЁНЕЕС уноса liiu СШ^ЙОДНОЛ СуСНЁН.ЗНйННОЛ ClpyeLI.

N.LI I L'KilUHEECM El! ЦНЛН^ДрНЧКПК 0 COILia.

ВЫПОЛНЯЛОСЬ Hi ЭкСнерЛМЁНЧанЬЛОЕ'!

установке,представленной пи pEic. I.

lu'iitpiiMfKiUiiiiiaii vcuiddHK.i ПСМШ ill l"|]Li.41 ]1VEM LEHE МОДСЛЛ СфуЛНГЬЕЕЕЕЖеКЦНОННОЕГ)

.1111Liipue J (СИ A) I, шикш-шйлишл 11L-[] h II. циркуляционного 11J О 4." Li III.

Модель СИ A I простшш ci4*M>Li i«."pi kKiLibidLiiL КТО 6ei пеплообменнЕ'н!

pYLhilELLK 11 H UbIJia fcdliLI Li. J. 1I iL'Eda № I EfHfdf)il4 I EEil \ MJflCpiEJ.UlId ДПЛ ЫО ЕЫ-ЕНЖЕИЧ."! IE HH iVdljbEEEil \

пггилюден iiji ia j ндродЕшалшческол обСЕанОнкОл. Динара i GOCtTOjLI Hi BCpi EEKLLIbldEil\ I pyil (Ul LVCK ELajd Jpyftj 1,

ITftlQ HH1I 'JpyTrt 1, Сллвная I pvuj 3). ')jie jiivi.'iii 'laicpeil.ЕСЕЕы а фмбныл peuienax 4 нб.

К НЕЕЖЕ1Сii If?', MEHhLI рЁШЁЧКС 6 lipHKpCI L EA ННТЬ rjнi.liellb aiLEdaiiaia с перё.чодньш канЛлОм L L le CJU1HHMM 1ЕЧ HCpCI IICM. piiH 11 ЫМ Id IIVI pCId 11 L'MV

дламечру ipyC 36 мм. Ilaj иерхней трудной решетной 4 бы. ia paimciucida не | 11.4 м i.-aioua.!i

качеря. o6pLH(iHu.ii;dj^ i]p.'4pa4idbiMi[ пщамн, BcpMEcii 1 py^bflE^Li pemcLKOil 4 н нсрлисй крышкой 5. Верхняя jan>aa« kjmc|kj 6le.iu ра и^-чена перецени кип 7 на JUL- liitli' lipi-ECMNVKS химеру 9 и перл 1 ною IHLflKV.EHHIHUHLy ю килЕсру 141. If JVM IJ 1 „ 2 H 3 С .цнутреннлм днамЁчр*.^ 36 мм le длиной i.l.S м были нзготоьлены hi стекла, а соединитсяькые iJh.uilileii л стеши вермк-й Js.iL'iiiOH камеры аппарата из.оргстекла.

В aEdimpiti 111дданался ГЕрипоюьленныЕ"! (и'ьем суспензии sa.[jinn.n(1 гндроыодулл.

~JJ I L'iE HK.IHI4a.lL'н н^СОС 11[ is нрн IЕС ПОЛНОСТЬЮ

открытом кране 14 производилось шшпкенне ыослелуеыой суспензией цирмуляциоицого ЖЩК0С1ЧН01 L'J J"pytJL'iLipi>HI.'5.J.j МОделН КС И Л. 1а-14:м EJO.EI-H)CIEiH> СкЕ'крыаался Крин 14 LE фняснрЕ'шался расход суслениш

Элнггромйгнытшш рас.шдшЕфои 13 маркЕЕ J(P(Oline Рп>ЕШ^ 551>. CyCLEIild SHH llOj HailO[>E>ftL.

C-L^f. EaHiiL'MEil М lELlCWLDJE 111. Н-М J С KcLJ J нз сопля ii

в инде ежнкпднйл жидкие ieeeje'l ci рул. Она ШНБМсПфСШЙ ЙКружЯН^ЩЕЕЁЁ её вовдух ЕЕ да-jee нй.чу ченнам смесь л окунала и.ОЕ1ускнун> jpvuy L. laiL-M. (i('fjii HtBiiHiuaitcH ГЗЗО^ CyCIECIdEEELJIEEdaW CHtLb ДЬЕ1Е'Д1ЛСЬ H BEE.[C НЕЕСЛЧДЯЕЕЕСНЕ 11(1 I (lE7il К llil>KIICMV KUHIjy

спускной ifivlhbi 1, перетекала чере: лере\Однйл кала.j 11 и uEjLiyna.ia я ПйДЬСЫиуН] чрубу 2. D нодьемнол ipyiie 2, L-aKi-

С уС I LL'H HELM EEdaU СИНЬ .ПИЛИЛИСЬ ЕЯХ"\ОД}НДЕЕЬ1

j им окон и поступала а югрмЕнчо nEipKyjEBДЛОН EL\ Ю КАМСру 141, ll'S KdldfHHl сливалась no c.eeihhoh ifivtie 3 н смкпсеъ-

11 ilKIN I ЕГЕС.ЧЬ II. ПОЕОК аЛ1ду\а I ЕЕ>С I yi Еа.4 В

jipLECMHVHi камеру 9 чере! еанзьии сче1 чнк 12 J lO I ii ddEEO fl коммученканнн 2(1 СЧЙТ f Ml el H.K: I 11 мея£ду атмосферным н a6ccuetoehbihi даыЕЁНшнл! id приемной камере 9. [к-репад даа.ЕСплл возникает а рсчулыагЕе унЕоса снойодное'! суспензноиной clpyeb j "itoaoie фазы, из причиной камеры 9 в чрубу I.

')ксиср|jмl'ilIli но нзученню yHEtca lata

Свободными CyCElCHIHE^IdHblMH CJ"|3VHMEE 1!

iECfHHKn.iii;diJC 1рубы К ГИД ыыне^чннлнСь. но ЛЕСюдЕЕке. |iinpa6oiaHiidn aKLthpflMi].

СуЕ'Ь ^lai LI LLH~L МеЕЧ>Д11К11 ЙК.ЧНТЧаеЕСЯ 1!

следующем. Пр^дварл LHr.ibHE's уславливалось сопло ia.taEdEddni длам^-ра.

> I

I

* £ S В » S

= 3 3 È S S

я

с

S3

гг ^

m m

м

й гг

H □

я гг О

С

S

ю

№DBLEMBLE tNEiRCJtTICII REGION ALE 2 (58) 2(121

H 1 AlKHUK H'ShiepejIHLi p JLL Hbl I IJ H-iL I LL fUCIKU

iHVUyxa nepei annapoT lis ypautteuuHSJ

.. yg

(I)

Jai t'g - t^h^M BO-Uysa, Lipi>liie-,ilUJ1Li HtpCi cqi'iHiiK nOB,)l Bp£MH t.

^hzlh , onpea&miH iLfimkijenhL^ Ki CkOpGCTt rma h 'jpyiiax lk> ypaBbWHJuo.

SPi XJh

№

Do pCHy.LblU IbJU H'iMepejHJILI pailxihja cycneHqKH. pactiji i hiHLi.in LROpoej.t

HtHiKiHHH iViJIiHlllll Hi OiJLLJ j (i

u flL

(3)

«N

s

Fi

JW'd

Pi

no ne.jH'jiiiiL- ypoimii noo-cyciifiisiauEull cmccji £ OJ]yLKHOH ifjync Jt^ L VHCIOM

t|jsjklii]H)tiiiiiiLLmj pKiKLioikiuiiii coruia !■! le j-lmiijeiiim l|l_ i j i l[j j 4, ojipeaeiih-iach .iujj-1 ma CHL'ifii.vJ.Kifii cycneHnuuHQii iiipyn:

iS)

u upuBeKHuyKi cuopocTii t^cneiQHH bipvftax.

CQiioe jaji.LCHHe BK.LLLHLLH i napmimyjia

r^ - paLLjiOHJUEt (3: atip\.HtL[ jitjacpsiHthTLLC

(|.i. uid i i.j 4 ao cpe-a conju fi, paenoe 0,915 m,

TtMliepajypa CyCLI^H'illll OLlpfMe.JlLljL'b c JlOMOLUbKl UJMpjOKLhU) JipMOMtlpa,

ycrtBOBJi^HHoro iid Binoae COJILVJOBLHI CJULL'H LLLE1 El'! f. 11 Ll-111(1 H J'JIVULI.

.HllH OfipafifJTKJI OJlhl i HblX jaHHJJX

uiifixtuudo (sklio i_tt.h sari. oipaljewie hohm i hc

11. :]U>| L l]l IL i 11LIC L'K11M IKlllUTlieU

«K-iiiiiLeEj ip.niiLn^ luipjOH nil (mueniiieiiEiutl CitJlOjJ U KW£-Jlpi ill'sio illJJl LlJJillLlH LieptLlHei. Kuiopuii npejcwEuBTiSiumc I.

Taujmiui I.3

I Jl Ir^lJ"! 'f^-'l I 11.11.1 ■■ UAA'l/lU ih'i'l'Ll LP Lir'S 'la»"

rii^pOMO^y.Jti, El IcpiH-ii Kl H1MN ¡1 lydru modulus. Sttdt k^'waler k_u l KillHU.fHipjU.IIH kl' ooiiom'jcL' cueca (ConcLTilnitLuii. ma][ tjj'' blcrnl Lii)

1:6 0,142

1:4 02

1 3,5 0222

1:3 025

1:2,5

PEjyjIITATU 11 OGCYX^IHHI

PiLLiuffjptujie' MexuHirlMa vEJdUci iu'su u jpyou KCHA HtofixojjiMi'j np^BOJuiJi- c y^eTiiM

H.IIIHbdll.H KObdC I pVK I LLELII bIJi (lU.iWIdHOLjejl Jill liipii ij bid l(3l i ohm ill- ci pykl Vpbl CipVIl h

iiOHioe ee HJima muuiKiiiyu) (|ja.ty. Clpyjriypi Lripyil U LltpHyH> Sy^iT

onpejeji»TbiCN toauerpumeciciuiH patwepaMH le tjx>pMt>f[ iipOxi>;yHt>J t> CifHeHLEH OQiUM, hO '■.-¿■bc^-ec^-cncuubu, h jo na paiai-mie viml cip\Kivpi,i

riy:(y I OKjfbl.ua lb. UllUHHHe H l]n-H 11HC4TKI It

C&ottLTtaJ 11pihieKJkiELLL'ii I JHCI'O MII.'IKLK'LLI, J

j1mchh0,

JJ.IlhJ IKKTb, UK iXLyib 11 Jl£Mi£p\KL'X.,~IHL'>t: iHilHHpejHLEIi [17]'

I la pmc. 2 notaiaiio pa iuii LLii^ ifujpiiiiii

CHoGo,LllOii CTpyK, IIL1HLLILLI5I (331 KjllCJIb I KM O MinuHeEJiiM iipn DHL-Lilt MajLbi.\ pafxctnax

IfHlTHtfTH Jt> ILI.y IJHihJtl paipyilDUHMil CJ pVli 11 pi I

OicjHb im:ibiuii\ pao&o^ax.

KaK KiMinh H'l pjuryjHKa 2, LipLi

(|jL1KlI1]H3HJIIILLIM IKJ-L-tEOHbllia Or LlpC'ia OCKLia r].l.'5 CbJoGo,LllOii LlOHt^pXIlL^Cl H KHJUOCTH, i'lpVKIVpil tipyil CLL'LbHO taiUICLM Ol LKUfKJL I II W№ieUtU. npLI WiiM MMlHO BI:Jr3tJIII lb S COCTOikHtt.

-■'Appendix I

I I L

POdBLBMELE ENERGETIC] I REtilOM ALE 2 {5 K) 20.23

XT

Л Ä

Ü

in П

S-F

ш

iv

c-

+

+

H-

+

vi

Vi

E'ili'. j. bjuhhuit (uci ниш l:ik»uli ihljll ипнср^ногш fipm up л ljl- iinciimiibHiu j.ijuu-

fyLLIMUhlu) H UBIIL'flm iil Ml'CKHpUCIH EICI t"11 t'J IIIH Vj.J

Состояния I иршернй для очень шлих расходов жлдкоетл. Оно определяет капельное истечение жидкости и диапазоне

ОЦфйЛей LIT Vi Од О .

В пределах по го днанашна происходит обраишанне капель, но но достижении некой сад роли Г]. щчннается нел^ыишн:

лстечснне жьцкоол in сопи. С ший момента лОяы.ЕяетСя снснЗамин HClЕрерыиная crjpv» *Tiдкостн, состояние II.

Очевидно, чти ка состояние пщертщсш CBOLKhjiHtn L ipvii йудип duaiDiTti иший,тш

называема* предустщрнн нспоки жндиоети на

И\Оде ü COLULO.

Q частности, е£ начжми турбулентность, инлсящия. & свно очередь, (л гидравлических cüj ipoi и н* I l'i I льj подводящего трубопровода НалLi4не ТОЛЬКО ilüiO факиры. upniwuiii к Тиму, ЧТО Чначемпе скорости ^ а р&'Зднчиыл

случаях подведения жадности к соплу 6yaei рагшчным. Тем не менее, если гидравлические сопротивления грушчфшиии прщнввы Li 'Илнсяг твдьно от средней cjcopoc'LLE лотка а иен, то значения т ,^ля

жидкости 1пн:пшл1ыл ^шнческнх сношл н. буде1 йлнэко к посшннйму шчеиию,

С момента образования свободной струи жидкости jjpji cKüpL4"in V| она имеет гладкую

цццциисп no всей ддннй, hü л]л1 этом значении скорости имиетр LipvLL iiü аыходе u s ойппа несколько больше, чем на нходе и стннипып ЙЙКМ жидкости, на рассчтмнЕпл /.. Thi') 1ЕЙуСЛСЬ_1енО ich, 4iO ПОД действием Clue

'.Mil'I'.I ILpLLI ИЖСШЕИ 4J-11 IЕЛЫ ал i. I Кое I 11 уиЬЧ>|ШЦ1 к я, а подачи ЖЛДКОЕЛН К COOJLV

* Appendix ]

Офанлчела силами грен ил жндк^и-Тн о clchkle сопла.

jkfLui кукшшс силы поверхностно! о MLiHMMüfl cipeMH LVN ежаib струю, н поэтому

на КДЩМ-Ю patt'LilHHHH ОТ среи LUILUI дламегр струн Jj начлнае1 уменьшайся.

С унеллчел LEtM CKOpLJCILL ЛСЕеЧСКНЯ. Т. С. с улс.'ПЕченнел! расхода жндкоепЕ, ггОт'эффекг нырождае^'я и дламе«р cipyn Ечегаетс* постоянным lio влей длине лрл атом сшЕоодная ПОВСрХЖмЛЬ струн L4""iaeiCn 1ла,жоЛ ГТри >лом, следует атыегнгц что унос rasa такими свободными cipy-яыл не происходит. Тип 'к|)фек I не пользовался ряд1>м мижцжпел^й

для paipa&VLKLE Mfio.itu определения kl) эффндиеЕ! :он мО.текулярнол ДЛффузии как называемый метод лахиснарной струн) [17,].Я.19|. Однако даже нрн незначительном

уВЁЛНЧеНИИ СКОПИЛИ лСгечення свободной струи |J] до {качения iLJ4HEdaeich ym>c

окружающего струю газа {соспуянне III).

D LiepayHt очередь унос iim свободной tipyePi жндкОСе li оиус. к>н. il4l разностью СкОрЕ%тей ea^ioii cipyii iL екОрОСгькн чаеглц HfLUKöC'J'H находящейся в Объеме Ж1ЕДК0С1Т1. а к Ol оры li du а лостулает. В релулыате происходит пуможешу струн и ючке ых^дл ее и m'hirfju шлдкосгн н на лоиерхлосин KLHJHLLKaj<3j KOHMyjjjeHLui в виде осеснмметрнчных кшемшим [2().ÜL|.

Осеснмиетр^чные колебанля ejoill"pmhh;iil шиишашт, ü лераую очередь, из-за неболыл lex Ki>.jeuaKLEH гндростйт ^necicoi о давлении внутрл струн. Поян.тенне колебал лее гидростатического давления Ltm-üi-a» с частичным иереходт! кинетической шергни струн л щяенднальную знергнн! давления.

PRt>EJLb.4tLE ENERGETICA REGION ALE 1(5$|20Ü

TíiOl лере\Од Hhi iMiEiii'i ПОннченле ннртрл сечения fipyLi ch.im F,-, дейс щунмлей г радна! 1ыдом HinpjMíHHH.

П|1й i iijhWíílli ьун>и|1я им сила F„ лОиерхлОСЕНйЕО лачлженлн стрем лтСя ucpnvi i> поверхность a in.-fjHOEdii4j.jbii ioe nüiKdffiHUt В результате hk взаимодействия н иочкнкаюч ОС к нмы(1 рм ч 11 ые ко. i cftai i ли.

По мере увеличения сыор^чн лечеченнн

струн [íi -шаченнл у

п

ючка йр1Ул;денлл

кпиеййЕшн пйцерлиос'ш cipyn смещается ыаер\ пв .(.lhhc cipyn л нее (¡олылан длила l" qjvti станови гея лодиерженнйн возмущениям (состояли IV, V).

В^ЧЕЕЧИНа KLl. I lt'eLII LEIÉj EJOEW | h\ I ЮС I 11 СЕруЛ

онределяеЕся значением скЕ>росгл струн» поступающей побьём неподвижнойже|дкосги л е£ изцпый.

] 1]Л1 JtOCTUifeebUIH LKOpOLIH ЛИI Ej47L'l I л1Л СВ1.ЛНГЛН.М1 CEfJVH L'(X ü резулыачс Л0НЕ.ЧОШ1Я

радна-jbetoeí силы F польшен силы F„, начинается отрив капель о» поверхности ci]jvii, т.е. найлюдае1Сл ее рачрушенле (cocjoilheib VI н VII]. Начадп эюю paipyiueHLui Е1ролсходл ч и непосредственной близости от точки входа.

[ lo мере увеличения ск-нросчл истечения сечеьЕпе начала рачрушеллн с i-рул сдышаечся лиер.ч в сторону среза сопла.

С vioj й мймен i а струн качес i веиио меняет с noto структуру и становится газожндкосплой. Для человеческое j лати oelli ilfje.4c1ab-i.hl4 собой единое целое в влде слабо рКширяющегося но i ежу жидкости. По i о

HfHM ИЫОрСЧЕЕЧ EJKOldy i LL"f Jü. tpblBE E-L4." i ¡1

ЖВДКОСТиОГО i LO iO-KJ.

Pacían píELEEÉ ITL'pyn но!можло гопысо С

уменьшением плотности жидкости, я такого явления при наноршчм истечении жцдкости и апюС^нгру при нормальной jeMLiepajvfjc не ■роисходит.

lid uoímoosho увидеть только ори vljh.vhiiii с ры на частиц жидкости с лгтАмущелкОЕ"! ПйКрЩКШ струн.

В "Уеом случае речь. дечлжнй лдтн о газож ид костной ci'pye с внднммн диаметром

Это предположение шшло подтверждение и pafiojax Лужею Л.Б. el Teiuilehu В.Б. [5; 15], кЕГШрые исследовалл eipyinypy

гаэожцдкостной саоподнол cipyii элек! рок( ied тан н мм мет о дом

tjk d0 , Es

i - Зама гладка и струи (Sttwnth jet znne)

/! ■ Зона "tiitpoxoSamoü" струи CRougHwJetzme)

fít - Зама pa tftaóa с/пруц Ьгуакнр zQtw)

IV - Зона хиъелъного потцка (Dripflow zwif)

Рис. Э. Структура El фирнн СВмАо.ШЧШ IIIEItCptIIIEE III Cip>EI Ida ÓCCK(NEIE4EL(E-HLI.IIiLEiaH ДИШС, If'Ctnil

' .4ppEMldi\

PHoblemhlE ene:rcíeticii regionale 2(5fi)20ü3

IIa Е^СнОваЕЕПн проведенных uhk^jmii

ЛКСПСрИЫеНЮН LI ft Н4уЧЁШ1№ CI pVK I YpU

сш^подных Егазажвдрости ых струй было ушыйЛЁН^ что в состоянии VI Li'jfiyicLура. cipyii представляет cc6l>e"í следующую модель.

33û ocli заюжцдкостнозч lipyel д впжс il.h

ОСНОВНОЙ пето It ЖнДкОСГН., г^мселесшюшпп СОбг>й усеченный переверзну шм конус. На каком-чо paccLOHHHH от среза сопла начинается озрыв капель оз нее, коп^рые

ДВЕГКуГСЯ пйд лекОчОрым уГзиЪм к вер i elklli ьн1)н 0cu. BûKpVL' йшйстнрго

3IO J OKLL OÚ|KHVeiLK. окружают iilL его j ЗЗОжцдкОСтнОЙ Слой, ijjjjbhh)

расшлрмннщлйся по лоду движения.

Гакнм Е>бра.юм, жеедкос i мил oüiLacib J ашсщиктнфЛ струи плавно уменьшается я диаметре, по мере удаления рассматриваемого сечения от с peía сопла, а грэожндкостная ойласть расширяется ш счёз унел1Ечення количества очорваыЕЕнксн капель и наличия раднальЕЕ1ш составляющей скоросш, а также уменьшения ДНОМСТра lämuciei чистой жидкости. Имен int па область, в основной, определяет коли честно taja, уноспмпго струей.

ЛилЕ.меннн-с увеличение СюОрОСти свеяюдiюм ЦЦОЖНДЮСТНОЙ пру ее иришким к смещению начала отрыва капель eït струи в сторону среза сопла (состояния VII ее VIII) чаканчЕЕвающееся полным р&1рушенне.м. основного жидкостного ijoiuKii на капли. Следует отмстить, чю кинетическая терлш канельнозо нотка, пусть н компактного существенно меньше кнергин гаэожндкостной орун, 4jc сточки '{pei-iLEH струйного уноса lata становится не практичным

Эволюцию свободной поверхности струн

бесконечно бо.чыЕЮй л липы, можно J ipocjie дн ri. на примере истечения жидкости hi сош1й Kpyi'.joj о поперечной сечения, представлений! о на реес. 3.

По cLMTiEJítHMio i юыср.м llïc i н струн может бьиь pä'iHEE i а на 4 хиракчтрные ЗОНЫ ПО мере удаления потока oí среза сопла:

• зона гладкой струн ндн лона ЛаЫЕЕНирНЕ'Ш струн;

» зона шероховатой струи;

• зона pinp\iiiu.EoiiieíLcH с i рун. » зона KaiLc.ibhjonh потока.

Прй1ЯЖеЕЕНЕ>С1Ь КаЖД^Е^Е LEI !ОН ВО МНОГОМ здвлсеи от cKopociH еепечезеня жидкости lu сопла. Чем 6ез.еьив: скорость истечения, чем выше рислол lu ню i с ¡i начала каждой из зон но 01н0шеЕнлю к cpew сопла. Более ТОГО, ЭТИ

злны последовательно исче.1ают jjo мере

увеличенлл скорости истечения, сначала Зона

гладкой струн, затем ЗЕ^на ЕЕ1ер0кпваЕ0й пруЕЕ

и распад сгруй на кап. ill нач1инае1Ся с раду,

после выхода жлдкечтн hi сопла. Таким

обраиЕМ, следует Ожлдачъ, чзО ü швпснмос i el

O'l CKL'ïpOC'L Ll LLC I e 4CEJ11.4 ЖИДКОСТИ Hi сопла,

с KopiE>ci Ei учЕЕМга i а на HJIH pÚLXÓ.J. J аза,

ЛНЖЁКГЕ1!руемп|0 в трубы КС И A, будеч

следующим: сначала, EipEi увеличении расхода

жидкости череч cojhio от е'=0до е- = г ■ ,

mm

уноса газа не Е1р0Е1Сх0дЕгт Lin КЫЕиеу liomh путы M E ipj1 ЧЛ ЕЕам.

Далее, при увеличении v:>1-'nijn начинаете!

леравломерЕЕьп'Е унос малых количеств заза, лерехОдящЕЕН к равнОмерзнОму уносу газа,

IHHTEHLEJEJO IHMpjC rjloillcmv с VIÎLM EEHeiîHë JE

раслода жндкосече Q¡j- Затем унос заза

достигает cblwio максимального лначеппя 0„ и при дальнейшем уаезнзчежш t.jfi

начинается уменьшеЕЕне расхода {.>¡1 .

Предполагается, чзо унос «аза будС1 происходить в Е'шределеннЕ'^м дпапак>Енг РАСХОДОВ ЖИДКОСТИ, а ЕаченЕШ, в дмапаанЕе

расходов Ol Qu = oLi до Qu =У/,

mm mjA

Коли чес j BCEdiiue значения (Л, будут

зависеть oí диамезра пр<.>лйднйю сечения coiLja d^, опркделчнчпл о скорость истечения

жидкости из сопла.

ТакЕЕм oL>pü.H(iM. можно предположить, как будет пронскодить нтн: газа жцдкостнымн С1р\ямн в верумен i алчнн! камере КС И Л. Очевлдло, 41 rt улос Laia будС1 начнЕЕаться не с раду после иб^шноктмн свободной струи, а 3jpLE достпженнзЕ ею скоросчл v ¿ ■

В отличие ог уноса заза в пеиолипжпып обьём жидкости, в paccMaipEEBaeML'sM случае С BOLÏE'i. El шя Счруя будет входить Ü объ£м жидкости, заполняющий онускЕЕую ipy6y. Таким E>fip&')OM, можно предположить, 4in

ЛОЗМущеЕНЕЕЛ ElftBCpXHOClH СВобйДНОЙ CipVEL

будуч меныле, чем в случае поступления её в нем», lui доны CL обьем, а, следовак-льно, Значен не скч^зезсш CipyiE |rmi[l íyjfi

несколько Mej-i Ы11 с С „ipyion Сз\1рйны, унесенный све>6одной СЕруей газ буде1 pai.EfÄ4E.3CM на 01де.чы1ые пузырьки, коюрзые будуч вСнаыьшь, Оо)никнет циркуляция пповцй ifiJ iLi в верхней част опускной чрубы Унесенный ia:ч нхездеи в обьём жидкое i el. ho

PftDBLBMELE LNEiRCiLTICll REGIONALE 2(54)2<Щ

■«i i ем Ul" 1I. ЛДНЦе i U ВНДС I аЗОВ ЫХ НуТЫрЬКОВ Л

возвращаеЕСя в тяовую камеру. г)кч лроцесс локатан на рне. 4.

Откуда:

Цв

"1

fes

J î

O'JJL". 4' Í ЩМ LH4t4'k!IL* H Ш^ШХ'НИС HqtlllL'Ü I Л il IIHI LI KlH('|HJi l-HUH, 2-BCрХНИН (Odflllll) I НМ1НЯИ KÏML'pj, 3- CEHjííMHIIH C l pi Hl 4 - IIL-[ll'l LI|I(MKHL 5 -LI Live КЛИН фубв, С - 1НМ1ИНН iflLLHIl".

Отсюда следует о*кпда i ь, 4TQ лОказанля лриборон. фиксирующих расход гюдачн

I J'iLtHOli фЭЗЫ В uepKHJÜHl IJkHlVKI КУМфу.

будут нулевыми. Фиксации расхода iaia начнется талька тогда, юн .ja ну-гырькн газа

иуду I yiddlijilíitil i LIJCXO,lm.lllij M núl 1Ж0М

жлдкОСш а подъемную jpyñy. УлОС пузырьков rasa б v.ici положен только к том случае, ьчи да скорость всплывання пузырьков í'.'h будет меньше приведенной СкОрОСтл

жидким:ni в опускной т руме írJ,.,, козория в

cbdhi очередь, зависит oí расхода жидкости через солло I ншь неящу скорости) истечении l^ л лрлведенлозЧ скоростью

жидкости fj^ в й11УСклол зрубе будет

определяться col') i ношен нем, полученным in уравнения расхода дм несжимаемой жидкости:

SPÍ

xs

(7)

Скорость подъема одиночного пузыря ао mholom зависит oí ею размеров, физических СВОЙСТВ ОКружщщеЙ его жидкости le j лдроднламнчеекол обстановки it рассматриваемой обьёме жидкости.

Применительно к рассматриваемой задаче, определение раздероа одиночных пузырей а уегюни ях неннтененвной работы алларата, не л мест j i ракти ческого смысла.

Совокупное влияние размеров пузырей, их скорости веллыкиння л фнзЕЕческнх свойств жидкости на унос газа в условиях интенсивной работы КС И Л отразится ла уровле зазосу^ензнонной емесн и опускной трубе КСИА, который олредсдлстся экспериментальным путем [9,2223,24.251.

D спою очередь уровень хазоеуснелзнонлйл смеси буде1 определять длину свободной струи жидкости, которая £.ЕЕ1яет ла унос заэа [9_26,27]. Обработка резул =тагов экспериментов leo определению расхода воздуха О g , уносимозо струей, в

зависимости от диаметра сопел

выполнялась с помощью специализированных компьютерны» ирозрамм. Результат, проведен лык экспериментов, н ни. i ^ зрафнческих -иапсзшосчен З1редставлелы пи рлс 5-S.

13а рисунке 9 представлена зависимость уноса j аза oí концентрации измельченного солода. Магматическая o6pa6oiita данных лредсиаилела ла примере нерабочи результаюв, полученных нрн истечении свободной суспензионной струи нз всех исследовали ык сопел в опускную м~рубу.

G процессе экенфнмеша неизбежно происходило нагревание суспениЕн, за счет диссипации механической энергии ■■ нфекода ее а тепловую злерзлю [2Н,29]. Во веек экспериментах с различными гидромодулями

этот назрев фиксировался зермомегром 1К le составлял ие более 5 "С.

* ApptiLidix I

PKOHLb.ULLË ENEiRCJETICll EtttilONALE 1 (5 S) 2<Ш

20 25 30 35 40 SO 55 GO 65 70 75 SO

•7.5 mm +flmm ■ 9mm < 10mm <7r5 mm water C^-IO5,n^/i

J "ill;. 5. tnHIILIIllÜtlk lUHtltfllH Qi Ml O, .1.1 И pLlb№Lli[XJIU«l'ipill CIJLIt'.]

(ГндрйМ+дуль

15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 É5 70 75 '7,5 mm *3mm 'Зтт ¿10 mm * 7,5 mm water Qt105rmJ/s

]"nt. É. lnHllL'IISIIltlb IS d MCHL1 H J1 H QL III О, ДЛЯ pa иШЧНЫХ дшние [|HPU CUJIL. I

i i щцрим+дуль 1

Tjf AiJjKiidix. L

PftDBLEMELE LNLRC] LTIC1I RLGIONALL 2 (53) 1(12J

JlCC.IC,Ll»BiI.I1IIH LH> <HI]3s.'r]0-.li;iLILHI patSOja

jjifijysa, yuocuMorp CBofioflHoH crpycii. jjlh HecittiMHK i iiapouo, i.y:ieii HUHiHiandAOiux cycnetHutt. Q pejyjQiTsne LiccjniaL'iiJiiHLiM ycrauo&njetiu juaiwruiecKHc -iMiijweiiiLH juu

PJCJCJOW paCXOJB Bl'T±,jy\j, JJUt-LVJIilKHLIVLO H KCHA, H UBUCIIMIIC I IL OT .IILLlMfl |Til COfUliL, (iijper]e:ini<iiLLeiu tKd[Hn:ni ¡jljs.'licmils), h mtmettrp&HHH (HHIKOCTLL) BCC. PeiyjLLiaTii HfCi^twaHufl hiiMvi "I"11-11L ilciki.il h^ujum upu J ipOl? Jil IjpOH J11LLLL EtCHA JJU fJilUIILlllbl\

orpacjieti jipOMuiiLLfHiHOCij-i.

TjK^ce L.IU. iytl irLMeiHJi. Kl[) yitj tlHUbill ^KcmpnueifTflJiuLiJil cretu MULHM-ihci

JjpOHet-L'll IICL\ I L'.'LiM-l JtL 11 ¡1 JlpOuetCOJi J|a(|)l[iyiLLLL paa.JLIHKLI\ IJiLiEL If Xll^llClH t piUlllllJOH BotmeuTpatiHefl.

APPENDIX I (LIP11. HQXEHHE 1)

Tip.I. Schematic representation o-f the setup toj" the study o I hj drodynanucs 11 - model of the jet—njcctioc apparatus: II storage vessel:. Ill -circulation pump: I downpipe. 2 - upper pipe; 3 -drain pipe: 4 - upper lube grid: 5 - top- cover; 6- -lower tube 7 — partition; H — quick, connection nozzle: l) - receiving chamber; ID - upper circulation chamber: I I — transitional channel: 12 gas meter; 13 - electromagnetic liquid flowmeter: 14 -conlral valve, 15 - drain valve; It, 17 -ditlerential liquid manometers: IH - thermometer: 14 suspension supply line: 2(1 - air line. 21 -mm ruler.) :J Table I, Comparison of the values of the hydromodulus and the concentration of the solid phase In water

'Hj. 2l Change in the stats of'the free surface of the jet at its const jjiI k-jiL'tli as a functjun of the Clow velocity v^

!IT1|. 1 Structure and shape of the free surface of the jet at Infinitely long length, v = eons! Tip. 4. Schematic representation of the upper gas chamber: I - no/jle, 2 - upper (main) gas chamber, 1 - free jeL 4 - baffle. 5 - downpipe. G - g£s phase TF5j[. 5. Oepejidejice of dugc in on (A: far different nozzle diameters (hydromodulus 1:2.5) "I ip. 6. Depe.nde.ncc of change in Qraa Qc for different nozzle diameters (hydromodulus 1:3)

Dependence of change in Qr on Qe far different nozzle djamelers (hydromodulus! :41 "fifi. Ji. Impendence of change in £> on (Jt far different nozzle diameters (hydromodulus I .ii) "Tl£. 9. Dependence of gas eutrajjimenl by the free suspension jet on the concentration of crushed malt . Results of processing experimental d.na on gas phase entrainment by free jets of malt suspensions at l = 25

.Mhit|ltTypa | KiTcrvnix'«)

|IJ Gulyacvm Y.N. fsstedmame pros net ¡a tift tivirovaniytg tfi.'ehopekiirnykfi drozhzfrey pr/ ttsiaviyaiii vysokay konisenrraisu hiamassy v ko^futkhointttttom Rauyno-inzhekcsimtnom fermemaiore (HSlb't. Diss. tand. lech. nauk. [Study of the cultivation pnoecss of baking yeast under condjticms of high concentration of bjomass in shell-aud-tube jet-injection fennenter (StSIF). Ph.D. teehn. sei. diss.J. Sajnt-PLlerf,bur.u. 1WS. 153 p.

12 J liarkov G.M. Isdedownle tmeiiki tmia chisloy kul'lu/yprvnyih diGzii^hey v b-iihukhou-tifotfim stnfyTio-uizhdttxioiingm afpa/ute. Diss. k.ai>d. tcebn. uauk. |The study of the growth kinetics of pure culture of beer yeast jn shell-aud-tube jct-mjectjon tcrmenter. Ph.11». techn. sci. diss. J. Sajnt-Petecsburg.2tKJ2. I24p.(m Russian).

[J3] Ibragimov T.S. SmemhengAfnqiilr mashimo-apparaiumoy nthe-mmy proi^otfirva eiihrogo spina. Diss, k.uij. tceh. nauk. |PcrTeetlon of the machine-apparatus ^heme of ethyl alcohol production. Ph.D. techn. sci. diss.]. Saint-Pcterf,bur.u. 2014. Wp.

[4] Selevtsov fzbchettii: lakotitimia-nostey nkiidirnx-Qitiya lanlilel 'nych mate! v r fray arch techemyach. Diss. kaud. tech. uauk. [Btudv of patterns of oxidation of vegetable oils in jet streams. Ph.D. techn. sei. diis.J. Baint-Petersburi;. 2U0Q. B5 p.

[5] Du/hiy A.B. Issledawmie protsaxa inzhekisii .¡jijzfl svobodnymi zindkinn .Tr.ndVdiFJtj' v ko^futkhointttnom sni(yKQ-mzhekiRicn»ioisi akKovbeie diva pmiziodxna pisfmykti prodidaoY. Diss. band. tceh. nauL [Research of gas Jnjeetioti by free liquid jets i.t a shell-and-tube jet absorber for food production. Ph.D. tcebn. sci. diss.|. Saiut-Petersburi;. 2(H) 1.1 Jftp.

[6J P ran it M. Paul. Amol P. Yadav, Dr. P. A. Paul. [Comparative S-tudy between Heat Transier through Laminar Klonv and Turbulent Klonv|. ¡niernattona! Journal of lifjioiiarnt Research Jn Science. Etiruteet/tlx and Technato^y. 2015. no. -I. Available at:

http-^'.'Kvw^'.j¡jrsct.com-upload'2Cfl5-'april-'76 C LijuilxjLiijnc-l.ndr. (Accessed 15.04.2023).

[7J Molaua. M.. Uajjooni. i. [Investigation of Heat TiansJer Processes InvoKcd Liquid Impingement Jets: A Bevicw). Braiitian Journal qj'Chemica! Engineering, 2013. no. 03. pp. 41J-415. Aviailablc at.

liLtps: iifWTH-.scielo.br i hice a.'JjsL>'3Ti 135X30 LT^TsfJI'm/b ?Ioliii!][ mttiLlam ^LI. (Accessed 15.04.2023).

[K] Xu. Q„ Liu. W„ Ll W.. Yao. T„ Chu. .X., Cnio. L. [Numerical investigation on (hernial hydraulic charaetcristies of steam jet condensation in subeooled wda Jluw in pipes|. Iniemnrioiiai Joiirtia! of Heai and Ma.is

PftDBLEMELE ENERCjETICII REGIONALE 2 (5 Я) 2(123

ТЬтфг. 2022, vol. LS4. doi: 10.101 hi'ï-iihcaanasslrmsfcr.^UJ 1. 122277.

|9J Ai;aev k.E. SawrsheHsrvmanie

jpj dt'otJj.' hï.tj j L ii e ski к h protsessav abrabatki pixltevogo cyr'ya v inzftpirubitQa struyna-in:hif¿i-.ii>)Dit)tn apparate. Diss. band. tech. nauk. I Perfection oKhydrodyiianue pnoeeüei о К Ibod raw materials pnMubj i n ibeLL-aud-tubc jct-injcction jppjraLUK: s. Pb.D. iclIili. uci. diss. |.Saint-Petersburg, 2012. ]4S p.