В статье авторы рассматривают конструкцию эжектора с двумя патрубками с тангенциальным вводом, производят моделирование с помощью ANSYS CFX и делают вывод об эффекетивности перемешивания.
Ключевые слова: ANSYS CFX, эжектор-смеситель, численное моделирование, камера смешения.
Для окисления железа, содержащегося в комплексной связи с анионными группами и веществами, придающими воде повышенную цветность, весьма целесообразно применение озона [1]. Для интенсификации процесса используют эжектор смешения. Эжектор — это устройство, в рабочей камере которого активный поток передает часть своей энергии пассивному потоку, а часть теряет на сопротивление, поэтому напорная линия у активного потока снижается [2].
Подача озона и воздуха через патрубки, расположенные под прямым углом к приемной камере, затрудняет смешивание газов с водой. Учитывая данный вывод, для анализа была выбрана модель с тангенциальным вводом газов. Конструкция эжектора с тангенциальным вводом газов для последующего анализа в программе ANSYS [3] представлена на рис. 1.
Рис. 1. Эжектор
В результате расчета в программе ANSYS модели эжектора, были получены результаты, представленные на рисунках ниже. С помощью расчёта в программе и полученных моделей можно сделать выводы об эффективности смешивания озона и воздуха с водой в исследуемой модели эжектора.
Выводы об эффективности работы модели эжектора в данной работе основаны на распределении массовых долей воды, озона и воздуха, которые позволяет построить программа ANSYS. На рисунках 2 и 3 представлено распределение воды в эжекторе.
Рис. 2. Распределение воды в эжекторе (Вид 1)
Рис. 3. Распределение воды в эжекторе (Вид 2)
Из рис. 2 и 3 видно, что озон и воздух поступают в эжектор. Следовательно, функция всасывания выполняется. Озон и воздух более равномерно распределяются по приемной камере и камере смешения. Но на выходе из эжектора доля воды стремиться к ста процентам. Из чего можно сделать вывод, что функция смешения в данной модели эжектора не выполняется. Для более подробного рассмотрения процессов смешения в данной модели эжектора можно обратиться к рис. 4.
Рис. 4. Распределение воды в эжекторе (Вид 3)
Из рисунка 4 видно, что в патрубках вода отсутствует, что подтверждает, что функция всасывания эжектором выполняется. На виде 3 видно, что в верхней части приемной камеры наименьшая концентрация воды. Для более подробного рассмотрения процессов смешения в данной модели эжектора на рисунке 5 представлено сечение.
Из рис. 5 видно, что большая часть газов задерживается в приемной камере. Вода проходит через камеру смешения мало смешиваясь с газами. Основной поток в камере смешения имеет концентрации близкую к 0,9. Что является недостаточным. Активный поток протекает мимо закрученных потоков газа, мало с ними смешиваясь. В результате чего на выходе получается почти чистый поток воды. Ниже на рисунке 6 представлен вид выходного сечения из эжектора.
Рис. 5. Распределение воды в эжекторе (Вид 4)
Из рисунка 6 видно, что на выходе из эжектора присутствует близкая к ста процентов массовая доля воды. Это обозначает, что конструкция эжектора не позволяет воде войти в взаимодействие с газами и начать процесс окисления.
Рис. 6. Распределение воды в эжекторе (Вид 5)
Из анализа эжектора в программе ANSYS можно сделать следующие выводы:
– Подсасывание озона и воздуха в модели эжектора происходит.
– Подача озона и воздуха через тангенциальный ввод значительно улучшает свойство смешения эжектора по сравнению с вводом газов через патрубки, расположенные под прямым углом к приемной камере. Но смешивание жидкости с газами выполняется недостаточно эффективно.
Литература:
- Драгинский, В. Л. Озонирование в процессах очистки воды / В. Л. Драгинский, Л. П. Алексеева, В. Г. Самойлович. — Москва: ДеЛи принт, 2007. — 395 с.
- Спиридонов, Е. К. Струйные насосы: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / Е. К. Спиридонов, А. Р. Исмагилов. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2013. — 30 с.
- Nedelcut F. ANSYS FLOWIZARD used to optimize an water ejector/ Florin NEDELCUT, Nicolae IACOB, Corneliu CUCIUC // Journal of Industrial Design and Engineering Graphics. — 2012. — VOLUME 7 ISSUE
