俄羅斯托木斯克理工大學(xué)（TPU）的研究人員通過創(chuàng)建噴淋過程的完整數(shù)學(xué)描述來改進(jìn)工業(yè)用噴淋方法，他們認(rèn)為，獲得的數(shù)據(jù)將有助于改進(jìn)滅火技術(shù)以及石化工業(yè)中的許多流程。

 

結(jié)果發(fā)表在Powder Technology期刊上。托木斯克理工大學(xué)（TPU）的研究人員說，噴淋含水多組分混合物并隨后蒸發(fā)是石化工業(yè)許多技術(shù)的重要組成部分。然而他們認(rèn)為，目前這些系統(tǒng)效率低下，影響到產(chǎn)品的成本。

 

例如，在分離副產(chǎn)物的熱處理室，大水滴來不及在一個工作周期內(nèi)蒸發(fā)，大大降低了效率并增加了所耗費的時間。

 

據(jù)研究人員介紹，借助于特殊的液體噴淋條件，可以優(yōu)化能源和資源消耗。在這種情況下，將不可能形成大液滴。TPU物理學(xué)家的最新研究確定了這一過程的確切數(shù)學(xué)參數(shù)。

 

"粉碎液滴、乳劑、溶液和懸浮液可以使蒸發(fā)表面成倍增加，這種效果可以通過改變噴霧器的設(shè)計和位置來實現(xiàn)，利用該效果可以提高許多系統(tǒng)的效率，從消防到利用水蒸氣熱能。” TPU Butakov科學(xué)與教育中心教授，物理和數(shù)學(xué)博士帕維爾·斯特里扎克介紹說。

 

據(jù)作者稱，獲得的數(shù)據(jù)有助于顯著提高內(nèi)燃機和鍋爐爐膛的熱功率，并使熱交換系統(tǒng)中的熱吸收提高到原來的3-5倍。使燃燒室、熱質(zhì)交換裝置以及整個熱電系統(tǒng)其它組件的尺寸優(yōu)化成為可能。

 

TPU科學(xué)家認(rèn)為，研究結(jié)果在環(huán)保能源領(lǐng)域也將能夠發(fā)揮重要作用。 他們說，如今正在積極引入一個系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以利用水和蒸汽捕獲碳?xì)浠衔锶紵a(chǎn)生的有害物質(zhì)，防止其釋放到大氣中。

 

“我們已經(jīng)確定了在空氣動力作用下液滴的變形和破裂時間，并且首次考慮到毛細(xì)現(xiàn)象以及奧內(nèi)佐格數(shù)和拉普拉斯數(shù)，找到了臨界韋伯準(zhǔn)數(shù)和臨界雷諾準(zhǔn)數(shù)的準(zhǔn)確值，這使得可以用數(shù)學(xué)方法描述液滴的整個破碎過程，并對現(xiàn)有的噴淋方法進(jìn)行調(diào)整。” 該研究的作者之一，TPU的客座研究員伊萬·沃伊特科夫說。

 

科學(xué)家還說，新的實驗數(shù)據(jù)非常準(zhǔn)確，因為液滴的破碎首次在真實氣流的動力作用下進(jìn)行，為此使用了高達(dá)每秒100，000幀的頻率拍攝。 ... 除了水以外，研究人員還分析了工業(yè)中使用的含水多組分混合物。