Двухфазный поток

Не менее сложная картина наблюдается в контактных аппаратах, в частности, в форсуночных камерах орошения, где осуществляется тепломассообмен в двухфазном потоке между движущимся воздухом и полидисперсной жидкой фазой, образующейся при диспергировании жидкости специальными распылителями. Вследствие выпадения капель в поддон и на ограждение поверхность контакта изменяется по длине камеры. Интенсивность выпадения зависит от размеров капель, в связи с чем существенно изменяется и структура контактной поверхности.

Взаимодействие фаз в результате наличия температурного и влажностного напоров приводит к изменению параметров жидкости и воздуха, причем параметры капель разного диаметра неодинаковы по сечению камеры орошения, так как капли разных диаметров с разной скоростью стремятся достичь температуры воздуха по мокрому термометру. Температура и влажность воздуха также меняются по сечению, вследствие того что воздух в разных точках сечения контактирует с частицами разного размера, движущихся, к тому же, в разных направлениях и стартующих из разных сечений для случаев одно- и двухрядных камер.

Степень обработки воздуха зависит от величины и структуры поверхности переноса в каждом сечении камеры и от времени контакта отдельных капель с воздухом. Для определения указанных величин, а также коэффициентов тепло- и массообмена необходимо располагать достаточно полной информацией о движении совокупности капель различных диаметров в слабозаполненном воздушном потоке. Кинематика движущихся частиц в потоке воздуха, осложняется наличием капель, стартующих в самых разных направлениях в пространстве, и изменением их размеров в связи с уменьшением диаметров капель при испарении или с их ростом при конденсации.

С термодинамической точки зрения контактное пространство всех теплообменных устройств представляет собой двухфазную гетерогенную систему, состоящую из макроскопических частиц (объектов) с различными физическими свойствами, отделенных друг от друга видимыми поверхностями раздела - контактными поверхностями. Для теоретического описания процессов тепломассообмена в двухфазных бинарных системах, протекающих в условиях сложного движения взаимодействующих сред, необходимо конкретизировать модель контактного пространства. В самом общем виде элемент контактного пространства рассматриваемых аппаратов тепловлажностной обработки представляет собой объем, заполненный поверхностью, с которой при своем движении соприкасается обрабатываемый воздух.

В зависимости от способа образования контактная поверхность может либо представлять собой группу движущихся с различными по величине и направлению скоростями капель различных диаметров, либо являться системой неподвижных (или подвижных) регулярно (или нерегулярно) расположенных в пространстве орошаемых (или сухих) поверхностей, либо быть совокупностью обоих описанных типов. Каждую точку такого пространства можно рассматривать как источник полидисперсной системы капель, вносимых в поток расположенными в этих точках распылительными устройствами. Кроме того, в таком контактном пространстве при движении двухфазного потока вдоль граничных поверхностей величина и структура контактной поверхности могут изменяться вследствие осаждения и срыва капель с этих поверхностей.