ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012
53
рок, и при этом соответствовал разработанной математической моде-
ли. Стенд представляет собой вакуумную камеру с размещенным в
ней тепловым блоком твердотельного термостата. В тепловой блок
термостата устанавливаются пробирки с раствором. Термостат под-
держивает заданную постоянную температуру раствора. В вакуумной
камере имеются фланцевые вводы для отвода и подвода воздуха, а
также места закрепления датчиков давления. Для измерения скорости
испарения раствора из пробирок в широком диапазоне изменения па-
раметров потока используются следующие схемы установки:
−
к одному из фланцев подключается вакуумный насос, а про-
ходное сечение другого фланца уменьшают до такого размера, чтобы
получить необходимый уровень вакуума в камере;
−
к одному из фланцев подключается компрессор вместо вакуум-
ного насоса, а другой не заглушается, тем самым обеспечивается вы-
сокоскоростной поток воздуха; данная схема позволит исключить
попадание паров жидкости в механические части установки.
Эксперимент для проверки адекватности математической модели
заключался в следующем: в ячейки термостатирующего устройства
помещали одинаковые по массе пробирки, которые были предвари-
тельно взвешены на высокоточных весах. В каждую пробирку нали-
вали определенное количество дистиллированной воды, после чего
замеряли массу пробирки с водой, диаметр пробирки и расстояние
h
от границы раздела фаз до среза пробирки. С помощью термостата
закрытые пробирки нагревались до температуры 30
°С
.
После стаби-
лизации температуры пробирки открывали и включали секундомер.
Через равные промежутки времени измеряли массу пробирок и опре-
деляли скорость испарения воды в зависимости от ее уровня. Анало-
гичные эксперименты проводили при температуре 35, 40, 45 и 50
°С.
Зная диаметр
d
пробирки и скорость испарения воды, можно опре-
делить полный поток массы
1
J
для каждого из исследуемых случаев.
Поскольку промежутки времени, через которые проводились измере-
ния, малы (не более 1 мин), то значение
h
для каждой из пробирок
можно считать неизменным. Результаты эксперимента приведены на
рис. 5, где сплошные линии соответствуют результатам решения ма-
тематической модели численными методами, а точки – результатам
измерений. Отклонение экспериментальных данных от расчетных не
превышает 10 %.
Таким образом, на основании проведенных исследований разра-
ботана математическая модель рабочих процессов, протекающих в
пневмовакуумной испарительной установке, которая позволяет рас-
считать скорость и время испарения жидкости из пробирки. Выявле-
ны основные зависимости изменения скорости испарения жидкости
от основных параметров испарительной установки (температуры