Компьютерное моделирование трехфазного потока в эжекторе-смесителе | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 11 июля, печатный экземпляр отправим 15 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Экология

Опубликовано в Молодой учёный №21 (311) май 2020 г.

Дата публикации: 18.05.2020

Статья просмотрена: 3 раза

Библиографическое описание:

Виговская, Е. О. Компьютерное моделирование трехфазного потока в эжекторе-смесителе / Е. О. Виговская, М. Ю. Горбенко. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 21 (311). — С. 460-463. — URL: https://moluch.ru/archive/311/70301/ (дата обращения: 03.07.2020).



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:

  1. Драгинский, В. Л. Озонирование в процессах очистки воды / В. Л. Драгинский, Л. П. Алексеева, В. Г. Самойлович. — Москва: ДеЛи принт, 2007. — 395 с.
  2. Спиридонов, Е. К. Струйные насосы: учебное пособие по выполнению лабораторных работ / Е. К. Спиридонов, А. Р. Исмагилов. — Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2013. — 30 с.
  3. 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
Основные термины (генерируются автоматически): ANSYS, распределение воды, модель эжектора, приемная камера, эжектор, камера смешения, CFX, конструкция эжектора, прямой угол, активный поток.


Ключевые слова

численное моделирование, ANSYS CFX, эжектор-смеситель, камера смешения

Похожие статьи

CFD-моделирование характеристик водовоздушного эжектора для...

В работе описано численное моделирование течения двухфазного потока в водовоздушном эжекторе для модели турбулентности k-ε. Результаты моделирования представлены в виде линий токов пассивного и активного потоков и распределения давления внутри эжектора.

Общие вопросы расчета и проектирования струйных аппаратов

Струйные аппараты являются довольно распространёнными устройствами, которые используются во многих областях. Однако проведение расчета и оптимизации конструкции таких аппаратов представляет большую сложность.

Идентификация математической модели обтекания крыльевого...

Задачи идентификации была решена для обтекания профиля NASA-2406 потоком воздуха при различных углах атаки: 1-10° с шагом 1° и 10-45° с шагом 5° с использованием CAE системы ANSYS CFX 11. По результатам численного моделирования проводилось сравнение...

Исследование закрученного течения в гидроэлеваторах

Встатье приведены результаты исследования гидроэлеваторов и сравнения конструкции с прямоточным подводом пассивной всасываемой среды в приемную камеру и конструкции гидроэлеватора с подводом пассивной среды с закруткой.

Методика расчета высотных зданий на воздействие ветровой...

Модуль ANSYS CFX позволяет моделировать ламинарный и турбулентный потоки, сжимаемую и несжимаемую жидкости, связанные задачи теплообмена, многофазные потоки, процессы кипения, горения, конденсации, фильтрации, химические реакции и многое другое.

Исследование закрутки всасываемого потока в гидроэлеваторах

При увеличении степени закрутки увеличивается интенсивность смешения потока, возникают большие градиенты давления в радиальном и осевом направлениях, что приводит к увеличению коэффициента эжекции. Как известно, интенсивность закрутки характеризуется параметром...

Проведение замеров параметров потока в условиях трёхмерного...

ANSYS, CFX, рисунок, угол атаки, крыловой профиль, рабочая часть лотка, Режим течения, вход, гидролотк, поток.

Идентификация математической модели обтекания крыльевого профиля потоком газа в CAE пакете ANSYS CFX.

Верификация программного комплекса ANSYS CFX на задачах...

Для построения сеток использован модуль CFX-Mesh в ANSYS Workbench.

Построены две сеточных модели для крыла с углом атаки 0 и 30° и одна модель для обтекания цилиндра.

Такое же распределение скоростей и отсутствие отрыва потока наблюдается в картине...

Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД

3 Нагрузки, действующие на камеру сгорания. Камеры сгорания (КС) ГТД предназначены для превращения

Распределение температурных полей по профильной части пера лопатки и по внутренней поверхности

Рис. 9. Расчёт совмещённого теплообмена в ANSYS 13.0 CFX: а)...

Похожие статьи

CFD-моделирование характеристик водовоздушного эжектора для...

В работе описано численное моделирование течения двухфазного потока в водовоздушном эжекторе для модели турбулентности k-ε. Результаты моделирования представлены в виде линий токов пассивного и активного потоков и распределения давления внутри эжектора.

Общие вопросы расчета и проектирования струйных аппаратов

Струйные аппараты являются довольно распространёнными устройствами, которые используются во многих областях. Однако проведение расчета и оптимизации конструкции таких аппаратов представляет большую сложность.

Идентификация математической модели обтекания крыльевого...

Задачи идентификации была решена для обтекания профиля NASA-2406 потоком воздуха при различных углах атаки: 1-10° с шагом 1° и 10-45° с шагом 5° с использованием CAE системы ANSYS CFX 11. По результатам численного моделирования проводилось сравнение...

Исследование закрученного течения в гидроэлеваторах

Встатье приведены результаты исследования гидроэлеваторов и сравнения конструкции с прямоточным подводом пассивной всасываемой среды в приемную камеру и конструкции гидроэлеватора с подводом пассивной среды с закруткой.

Методика расчета высотных зданий на воздействие ветровой...

Модуль ANSYS CFX позволяет моделировать ламинарный и турбулентный потоки, сжимаемую и несжимаемую жидкости, связанные задачи теплообмена, многофазные потоки, процессы кипения, горения, конденсации, фильтрации, химические реакции и многое другое.

Исследование закрутки всасываемого потока в гидроэлеваторах

При увеличении степени закрутки увеличивается интенсивность смешения потока, возникают большие градиенты давления в радиальном и осевом направлениях, что приводит к увеличению коэффициента эжекции. Как известно, интенсивность закрутки характеризуется параметром...

Проведение замеров параметров потока в условиях трёхмерного...

ANSYS, CFX, рисунок, угол атаки, крыловой профиль, рабочая часть лотка, Режим течения, вход, гидролотк, поток.

Идентификация математической модели обтекания крыльевого профиля потоком газа в CAE пакете ANSYS CFX.

Верификация программного комплекса ANSYS CFX на задачах...

Для построения сеток использован модуль CFX-Mesh в ANSYS Workbench.

Построены две сеточных модели для крыла с углом атаки 0 и 30° и одна модель для обтекания цилиндра.

Такое же распределение скоростей и отсутствие отрыва потока наблюдается в картине...

Анализ нагрузок, действующих на элементы конструкции ГТД

3 Нагрузки, действующие на камеру сгорания. Камеры сгорания (КС) ГТД предназначены для превращения

Распределение температурных полей по профильной части пера лопатки и по внутренней поверхности

Рис. 9. Расчёт совмещённого теплообмена в ANSYS 13.0 CFX: а)...

Задать вопрос