Паливо для карбюраторних двигунів. Підвищення октанового числа бензину (стр. 3 из 8)
f =
, (3.8)де L- коефіцієнт пропорційності, який залежить від способу закріплення пластини;
l- її довжина, м;
t- товщина, м;
E- модуль пружності, Па;
ρ- пружність матеріалу.
Спектр чередуючих коливань може знаходитися в інтервалі 0,4…40 кГц. А звуковий тиск у ближчій зоні може досягати 2…4,5 МПа при швидкості струї 20…25 м/с. частоту головної гармонії генеруючих коливань можна оцінити за допомогою формули:
, (3.9)де х - об’єм в середині струї, м3;
Р0 - абсолютне значення тиску в середовищі, Па;
∆0 - товщина струї на виході із сопла, м;
Ρ - щільність рідини, кг/м3;
U0 - середня швидкість струменю у торця сопла, м/с;
r- радіус сопла, м;
l- відстань від сопла до перешкоди, м:
К =
(3.10)де γ - кут розширення струменю, град.
3.2 Розробка технології отримання сумішного бензину
В сопло під тиском 0,6….1,0 МПа надходить компонент грубої емульсії. В наслідку перетискання струї за вихідною кромкою сопла встановлюється вакуум, який дорівнює тиску насищення одного із компонентів змішування при даній температурі. Потік середовища закипає і створює гідродисперсну емульсію 5….10 мкм.
Отримана груба емульсія направляється у форкамеру, де формується у стійку вузьконаправлену струю, яка займає весь переріз форкамери.
При витіканні цієї струї в камеру змішування, в наслідок збільшення площі поперечного перерізу каналу, потік емульсії відривається від стінок і утворюється вільне витікання з вільною зовнішньою межею. Між стіною канала і межею струменя утворюється складний інтенсивний вихровий рух рідини. У вихровій зоні відбуваються високоякісні продольні імпульси тиску від 0 до 10 тис. атмосфер, які роздрібнюють частинки емульсії. [3]
Середня інтегральна величина тиску дорівнює тиску насиченого легко випарюючого компонента, за рахунок цього в зоні відриву струї утворюється газова фаза в результаті безперервного обліку по всій камері змішування утворюється гомогенний двофазний газорідинний потік.
При наступному русі потоку по камері змішування, швидкість його зменшується і тиск підвищується, при досягненні величини тиску, більшої чим тиск насичення при даній температурі суміші, яка знаходиться у дворазному стані, утворюється лавиностворююча конденсація газів. При цьому утворюється спектр коливань різної фізичної природи, в тому числі і ультразвукових, сприяючих розриву нових газових пузирків, які в свою чергу вибухають і народжують нові коливання, тобто спостерігається лавиноутворюючий процес вибуху газових бульбашок, що викликає міцне ультразвукове поле, стрибок конденсації супроводжується стрибком тиску і щільності.
При цій обробці емульсії на виході апарату являє однорідну монодисперсну з розміром частин 0,1…0,4 мкм.
Підвищення або зниження тиску за апаратом не буде відмічатися на продуктивності апарату. Це пояснюється надзвуковим режимом витікання емульсії, так як максимальна швидкість переміщень малих збурень у середовищі неможливо бути швидкості звуку у ній і переміщуватися у верх по потоку.
Гідродинамічне випромінювання перетворює частину енергії турбулентної затопленої струї рідини в енергію акустичних хвиль. Робота гідродинамічного випромінювача обумовлена на генеруванні збуджень в рідкому середовищі у вигляді деякого поля швидкостей і типів при взаємодії витікаючої з сопла струї з перешкодою відповідної форми і розмірів, або при примусовому перемінному витіканні струї. Ці збудження утворюють зворотну дію на основу струї у сопла, за рахунок встановлення автоколивального режиму. Механізм випромінювання звуку збудженнями може бути різним залежно від конструкції гідродинамічного випромінювача, яка принципово відрізняється від конструкції газоструйних випромінювачів для повітряного середовища, хоча гідродинамічні випромінювачі називають рідинними свистками. [7]
Гідродинамічний випромінювач за рахунок пульсації кавітаційної області, який створився між соплом і перешкодою. Основні елементи такого випромінювача являється конусно-циліндричне сопло і перешкода - відбивач і резонансна коливна система у вигляді стержнів або у вигляді циліндра із профрезерованими вздовж пазами. Кращими в енергетичному відношенні являються вгнуті відбивачі у вигляді лунки, яка забезпечує утворення кавітаційної області, вміст якої з відповідною частотою виштовхується із зони сопло-відбивач. Для збудження інтенсивних коливань необхідно відповідне співвідношення між діаметром лунки відбивача і діаметром сопла.
Пульсування кавітаційної області створюють змінні поля швидкостей та тиску, які збуджують в стержнях згинаючи коливання на їх власній частоті, що робить внесок у випромінювання, збільшує його інтенсивність. [7]
Диспергування ультразвукове тонке роздрібнення твердих речовин або рідин, тобто перехід речовини в дисперсний стан з утворенням поля під впливом ультразвукових коливань. [3] Диспергуванням називають роздрібнення твердих тіл в рідинному середовищі. Диспергування рідини в газах (повітрі) називають розпиленням, а диспергірування рідини в рідині емульсією. Ультразвукове диспергірування дозволяє отримати високодисперсну (середній розмір частинок мкм і частина мкм), однорідна і хімічно чиста суспензія.
Для утворення ультразвукового диспергірування необхідна кавітація. Роздрібнення речовини відбувається під дією ударних хвиль, виникаючих при захлопуванні кавітаційних полостів. Диспергірування починається при інтенсивності ультразвуку, перемішуючий деяке порогове значення. Величина якого складає декілька Вт/см2 і залежить від кавітаційної міцності рідини, а також від характеру і величини сили взаємодії між окремими частинами.
Кавітація яка утворюється в кавітаторі супроводжується утворенням в рідині пульсуючих бульбашок заповнених паром, газом або їх сумішшю [7]. Розрізняють акустичну кавітацію і гідродинамічну, у нашому випадку гідродинамічна, яка обумовлена сильним локальним пониженням тиску в рідині в наслідок великих швидкостей течії. Для ідеально чистої рідини імовірність спонтанного утворення бульбашок стає помітною лише при достатньо великих розтягуючи навантаженнях для води теоретична величина 1,5-108 Па.
Кавітація виникає в результаті втрати стійкості зародишів потрапляючи в область пониженого тиску в звуковій хвилі, і швидкого їх росту. Процес розширення бульбашок зародишів обумовлений рядом ефектів:
тиском газа і пару в бульбашці;
перевищуючи тиск навколишньої рідини;
дифузії газу в бульбашці із рідини;
випаровуванням рідини і збільшення ваги пари в бульбашці;
коагуляції зародишів.
При підвищенні звукового тиску бульбашка стискається і відбувається дифузія газу із бульбашки в рідину. Кількість продифундіровавшогося газу пропорційна площі поверхні бульбашці, яка в стадії розширення більша, ніж в стадії стиску. В силу повної компенсації дифузійних потоків не відбувається: маса газуё, заповнюючого бульбашку заповнена в бульбашці в процесі її розширення, перевищує масу газу, звільнившогося із бульбашки при її стиску, так, що в цілому за період кількості газу в бульбашці збільшується. Це явище називається випрямленою дифузією (спрямованою дифузією), це викликає ріст бульбашки в полі змішаного тиску.
При пульсувані парових бульбашок внаслідок неадіабатичності процесу зміни стану речовини в бульбашках виникає енергія, яка приводить до нагріву і випаровуванню рідини в бульбашку.
Динаміка кавітаційних бульбашок. Виникаючи у звуковому полі кавітаційної порожнини інтенсивно пульсують. Пульсації порожнин можуть супроводжуватися сильними змінними сферичними формами і навіть подрібненням бульбашок, пульсуючи, бульбашки рухаються поступово і інколи зливаються одна з одною.
Ступінь розвитку кавітації, характерний його протіканням і вплив може змінитися при варійовуванні газових в рідинні, гідростатичний тиск, що відкриває здатність керування кавітаційними явищами.
В кавітаційній області виникають міцні гідродинамічні збудження у вигляді сильних імпульсів стиску (мікроударних хвиль) і мікропотоків створившимися пульсуючими бульбашками. Крім того, захлопування бульбашок супроводжується сильним локальним розігрівом речовини, а також виділення газів які містять атмосферні і іонізовані компоненти. В результаті цього речовина в кавітаційній області підлягає інтенсивним впливам.
Якщо ступінь розвитку кавітації такий, що у випадку моменту часу виникає і захлопується велика кількість бульбашок, то вибух ними акустичного випромінювання проявляється у вигляді сильного шуму із суцільним спектром в порожнині від декількох сотень Гц до сотень і тисяч кГц. На фоні суцільного спектру кавітаційного шуму спостерігається окрема дискретна субгармонійна відражаюча частина спектру поля, яка викликає кавітацію.
4. Методика експериментального дослідження
1. Установка призначена для отримання сумішних бензинів в умовах АЗС, АТП, у середині господарства, сховищах, фермерських господарств.
2. Установка може працювати як у закритих приміщеннях, так і на відкритих територіях. Існує варіант пересувної установки на базі автомобіля.
Загальні технічні дані:
тиск рідини при вході у дозатор, 7,20 м. рід. ст.;
допустима вакуумметрична висота втягування дозатора, 6,0 м. рід. ст.;
загальна подача домішку дозатором при трубопроводі для її підводу 0 11/2’’, м3/с 0,6·10-3;