Scientific journal
International Journal of Experimental Education
ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,425

1 1 1
1 St.-Peterburg agrarian university
2200 KB

В ходе построения моделей тепломассообменных процессов [1], а также при выполнении сопутствующих вычислений, в качестве основных характеристик генерируемого тумана в технологических процессах [2, 3, 4, 5, 6, 7]. использованы общеизвестные научные данные из области аэрозолей и распыления жидкостей в «УЗ фонтане» [7, 8, 9]. Туман представляет собой насыщенный влажный воздух, состоящий из насыщенного водяного пара и капель воды. В этой связи, к числу основных характеристик тумана относятся: дисперсность (характеризует степень крупности капель воды и выражается в единицах длины); численная концентрация (число капель воды в единице объёма тумана; выражается в м-3); массовая концентрация (масса капель воды в единице объёма тумана; выражается в кг/м3). В некоторых источниках используется синоним термина «массовая концентрация» – «водность», которая также выражается в (кг/м3).

Установлено, что закон распределения размеров капель, образующихся случайным образом при распылении воды в «УЗ фонтане», близок к традиционному нормально-логарифмическому. В результате проведенных исследований выявлено, что при выходе из корпуса ультразвукового распылителя (УЗР) [9] туман имел водность порядка 0,005 кг/м3, причем размеры капель принадлежали интервалу от 0,1 до 10 мкм; медианный диаметр составлял 1–2 мкм. Установлено, что туман, генерируемый УЗР, не содержал капель, диаметр которых превышает 15 мкм. Для сравнения, природные туманы имеют водность порядка (0,00005–0,001) кг/м3, а средний диаметр капель находится в пределах 14–30 мкм; водность облаков находится в интервале (0,0002–0,005) кг/м3. Для УЗР свойственно явление скрытого влаговыделения. Количество влаги, выносимой из корпуса в виде пара и капель достигало 0,015 кг/ч. Расчет проведен, исходя из заданных водности и дисперсности тумана [7, 9]. При определении производительности прямым массовым методом (с помощью весов), её величина значительно отличалась (на порядок больше), достигая 0,2–0,3 кг/ч. Таким образом, баланс массы влаги при измерении производительности аппарата различными способами, не сходился более чем в 10 раз. Данный факт можно объяснить только наличием среди основной массы капель тумана большого количества мельчайших капелек воды (диаметром 0,002–0,2 мкм), которые невозможно зарегистрировать приборами для определения дисперсного состава. В этой связи, распределение относительной концентрации капель тумана по размерам может быть представлено бимодальным, что вполне обосновано, если рассматривать процесс распыления воды в «УЗ фонтане» с точки зрения кавитационно-волновой теории. Согласно данной теории известная мода (порядка 2 мкм) распределения капель по размерам отражает, в основном, вклад волновой составляющей распыления, а дополнительная мода (0,01–0,02 мкм) представляет в большей степени распределение капель кавитационной составляющей процесса распыления.