В России придумали новый способ распыления воды. Он улучшит пожаротушение и не только
Как сообщает РИА Новости, российские учёные смогли улучшить промышленные способы распыления воды, создав полное математическое описание этого процесса. Распыление воды с различными примесями и последующее её испарение – важная часть многих технологий нефтехимической промышленности, однако такие системы сегодня имеют невысокий коэффициент полезного действия, что сказывается и на стоимости продукции.
Например, в камерах термической очистки, где происходит отделение побочных нефтепродуктов, относительно крупные капли водного раствора не успевают испариться в течение одного цикла работы, что заметно снижает эффективность и повышает затраты времени. Оптимизировать расход энергии и ресурсов можно за счёт особых условий распыления жидкости, при которых будет невозможно формирование крупных капель.
Точные математические параметры такого процесса томские физики определили в новом исследовании. «Дробление капель жидкостей, эмульсий, растворов и суспензий позволяет кратно увеличить площадь поверхности их испарения. Используя данный эффект, можно за счёт изменения конструкции и положения распрыскивателей значительно повысить эффективность большого числа систем, от пожаротушения до тепловой энергетики, использующей водяной пар», — объяснил профессор ТПУ, доктор физико-математических наук Павел Стрижак.
Полученные данные, по словам авторов работы, помогут заметно увеличить тепловую мощность двигателей сгорания и топок котельных, а также поднять теплопоглощение в теплообменных системах в 3-5 раз. В перспективе это также позволит оптимизировать размеры камер сгорания, тепломассообменных установок и всей совокупности других элементов теплоэнергетических систем.
Другое направление, в развитии которого исследование сыграет важную роль, это экологически чистая энергетика — сегодня активно внедряются системы, позволяющие с помощью воды и водяного пара улавливать опасные продукты горения углеводородов, не допуская их выброса в атмосферу. «Мы определили времена трансформации и распада капель под действием аэродинамических сил, впервые нашли точные значения критических критериальных чисел Вебера и Рейнольдса с учетом капиллярности и чисел Онезорге и Лапласа», — сказал инженер-исследователь ТПУ Иван Войтков.
«Это позволяет математически описать весь процесс дробления капель и внести коррективы в существующие методы распыления», – добавил он. Новые экспериментальные данные отличаются большой точностью, так как дробление капель впервые было исследовано в динамике реального воздушного потока, для чего применялась видеосъёмка с частотой до 100 000 кадров в секунду. Помимо воды были проанализированы и водосодержащие смеси различных составов, применяемые в промышленности.
Исследование российских учёных поможет оптимизировать затраты энергии и ресурсов