Численное исследование влияния коагуляции на динамику двухфракционной газовзвеси

Одним из разделов механики жидкости и газа является динамика неоднородных сред. Интерес к моделированию течений неоднородных сред связан с тем, что такого рода процессы протекают в естественной природе и в различных областях промышленности [1–32]. В монографии [1] представлена общая теория динамики многофазных сред. В монографии [2] исследованы проблемы движения двухфазных сред – газожидкостных сред с большими скоростями. Изложены теоретические основы, расчетные методы и прикладные задачи. В монографии [3] изложены вопросы математического моделирования ударно-волновых процессов в многофазных средах. Получены уравнения и найдена структура ударной волны в смеси газов и двухфазной смеси. В монографии [4] в одномерном приближении, без учета вязкости среды разработаны математические модели проведены численные расчеты динамики запыленных, газокапельных и порошковых сред. В монографии [5] разработаны магматические модели, численные алгоритмы моделирования и приведены результаты расчетов ударноволновых и детонационных процессов в газовзвесях металлических частиц. В статье [6] в связи с проблемами загрязнения морской воды углеводородами при добыче полезных ископаемых на морском шельфе математически моделируется течение многофазной затопленной струи. При моделировании процесса движения многофазной среды функции динамики несущей среды предполагаются заранее известными. В публикации [7] представлены различные математические модели, применяемые для описания динамических процессов в неоднородных средах – течений газовзвесей, а также фильтрация в пористых средах. Обсуждаются особенности континуальной методики математического моделирования динамики газодисперсных сред, в частности важности учета межфазного взаимодействия. В работе [8] развивается подход построения разностных схем для решения жестких задач ударно-волновых течений гетерогенных сред с использованием неявного безытерационного алгоритма расчета межфазных взаимодействий. Метод крупных частиц модифицирован до схемы второго порядка точности по времени и пространству. В статье [9] разработана математическая модель, описывающая переход горения во взрыв твердого унитарного топлива в двухфазной гетерогенной среде: газ – твердые частицы. Проведенный анализ существующих математических моделей, описывающих переход горения во взрыв в двухфазной гетерогенной среде. Математические модели изложенные в работах [8, 9, 12] описывают течение с одномерной геометрией. В исследовании [10] численно исследована динамика сферической ударной волны, сформированной взрывом в центре трубы, содержащей газ и слой водной пены. Численное решение реализовано с использованием программного комплекса OpenFOAM. Математическая модель предполагает в качестве учета межфазного обмена импульсом учет только силы аэродинамического сопротивления. В публикации [11] численно исследуется взаимодействие сферических ударных волн с механическими и тепловыми неоднородностями, расположенными на плоской поверхности. Выявлено, что наличие на плоской поверхности гетерогенного слоя приводит к ослаблению падающей ударной волны внутри слоя в зависимости от объемной доли конденсированной фазы. В работах [11, 13] несущая среда описывается как идеальный невязкий газ. В статье [12] численно исследовался механизм возникновения точек гетерогенной среды, в которых происходит усиление реакции приводящие к усилению плоской ударной волны, формирование таких точек приводит к тому, что в гетерогенной среде процесс детонации происходит интенсивнее, чем в гомогенной среде. В исследовании [13] разработан модифицированный метод Годунова с линеаризованным римановым решателем, предназначенный для интегрирования гиперболической системы уравнений многоскоростной гетерогенной среды на структурированной криволинейной сетке. Вязкостью несущей среды пренебрегается. В статье [14] представлены результаты численного моделирования структуры течения в вертикальном монодисперсном газожидкостном потоке в трубе на основе эйлерова подхода с учетом влияния пузырьков на динамику несущей фазы. Математическая модель основа на континуальной методики динамики неоднородных сред. В работе пренебрегается полидисперсным составом дисперсной фазы. В работе [15] проведено математическое моделирование коагуляции капель конечного числа фракций размеров полидисперсной смеси, впрыскиваемых форсункой в область аэрохолодильной установки вдоль направления движения потока воздуха. Доказывается незначительность влияния тепломассобмена между веществом капель и окружающим воздухом на изменение их размеров за время движения от форсунки до рабочей части установки. В описываемой в статье математической модели пренебрегается исследованием динамики несущей среды. В исследовании [16] физически моделировалось влияния вдува на характеристики течения газа с твердыми частицами или жидкими каплями при обтекании тел. Предложен метод защиты поверхности тела от негативного воздействия частиц. Разработаны аналитические выражения, описывающие взаимодействие дисперсных частиц с потоком газа. Отмечается влияние размера дисперсных частиц на их динамику. При выводах выражений описывающих динамику дисперсных включений параметры течения несущей среды предполагается фиксированными. В работе [17] рассмотрены научно-технические задачи расчета тепловой эффективности устройств очистки газодисперсных сред. Также обсуждались конструктивные характеристики насадочных скрубберов конденсационного охлаждения газа водой в пленочном противоточном режиме. В публикации [18] для оптимизации работы пылеулавливания проведены исследования физических особенностей инерционного движения капель жидкости. Экспериментально установлено, что эффективность пылеулавливания определяется не расходом жидкости, а энергией скоростного напора движения капель жидкости и степенью их диспергирования. В статье [19] исследован процесс работы скруббера для различных скоростных режимов подачи пылевой и капельной фракций с целью повышения эффективности осаждения микронных частиц пыли, выявлены наиболее эффективные режимы работы устройства. В исследовании [20] в связи с экологическими проблемами работы атомных электростанций изучается влияние объемного содержания капельной фракции на эффективность работы скруббера. Выявлено влияние капельной фракции на величину давления несущей среды. В работе [21] в связи с проблемой очистки аэрозольных выбросов атомных электростанций исследовано движение газожидкостной смеси в скруббере. Выявлено влияние эффектов многофазного состава потока на работу устройства. В исследовании [22] оптимизируется работа устройства капельного осаждения твердодисперсных взвесей, определен интервал значений скорости газа для наиболее эффективного осаждения твердых частиц. Изучено влияние инерционности капель жидкости на эффективность осаждения пылевой фракции. В статье [23] в связи с проблемой очистки от частиц золы образуемых при сжигании угля исследуется влияние скорости газа и массового расхода жидкости на эффективность удаления твердодисперсной примеси. Определено, что для различных скоростей газа оптимальные величины расхода жидкости отличаются. Работа [24] посвящена повышению эффективности работы аппаратов мокрой очистки газов на основе скрубберов Вентури за счет увеличения степени поглощения твердых высокодисперсных частиц каплями жидкости в высокоинтенсивных ультразвуковых полях. Математическая модель не предполагала решение уравнений гидродинамики – поле скорости газа задается расчетными соотношениями.

Анализ работ, посвящ¨енных динамике неоднородных сред показывает, что в связи с практическими приложениями, исследуются различные аспекты динамики газодисперсных сред [17–24]. Изучается как динамика газодисперсных сред, так и физические процессы, протекающие в дисперсной фазе неоднородных сред. Интерес в связи с практическими приложениями [17–24] представляет моделирование течений с коагулирующими дисперсными включениями [25]. В ряде работ возможно пренебречь изменениями динамики несущей среды [6, 15, 16], поле скоростей несущей среды задается расчетными соотношениями. Также в исследованиях [8, 9, 12] предполагается либо одномерная геометрия потока, либо пренебрегается вязкостью несущей среды газовзвеси [11, 13]. При описании динамики газовзвесей дисперсная фаза предполагается монодисперсной и полидисперсными эффектами пренебрегается [14], также часто эффекты коагуляции дисперсных включений не учитываются.

Для описания динамики неоднородных сред существует несколько подходов – равновесная методика моделирования предполагает описание динамики неоднородной среды системой уравнений динамики однородной жидкости или газа при это вводятся поправочные коэффициенты позволяющие описать неоднородность среды [1]; диффузионная методика моделирования динамики неоднородных сред предполагает решение уравнений неразрывности для каждой из компонент смеси, тогда как уравнения сохранения импульса и энергии интегрируются для все смеси в целом. Также существует континуальная методика динамики неоднородных сред [1], в которой для каждой фазы решается полная система уравнений движения сплошной среды для двухмерной геометрии течения с учетом обмена импульсом и теплообмена между фазами смеси. В данной работе применяется континуальная методика динамики неоднородных сред.

Применяемая математическая модель позволяет наиболее полно описать моделируемый процесс. Течение описывается как двухмерное нестационарное. Учитывается вязкость сжимаемость и теплопроводность несущей среды. Также учитывается силовое и тепловое взаимодействие фаз смеси. Дисперсная фаза моделировалась как полидисперсная и многофракционная, фракции дисперсной фазы могут отличаться как размером дисперсных включений, так и плотностью и теплоемкостью материала частиц, также математическая модель учитывала коагуляцию дисперсных включений [26].

Целью работы было исследование влияния учета коагуляции дисперсных включений на результаты расчета течения газовзвеси, в котором массовые доли фаз имеют близкое значение и таким образом параметры течения смеси определяются межфазным взаимодействием. Актуальность исследования связана с тем, что в различных технологических процессах используются течения газокапельных сред, в которых происходит коагуляция дисперсных включений [16 – 24] при этом параметры таких течений зависят от взаимодействия между фазами смеси. Новизна работы заключается в том, что исследуется влияние коагуляции фракций на параметры динамики несущей среды и фракций дисперсной фазы в течении газовзвеси, в котором важную роль играет взаимодействие между фазами смеси.

1.    Математическая модель

Движение несущей среды описывается системой уравнений Навье – Стокса c учетом межфазного силового взаимодействия и теплообмена [7, 25 – 31]:

др   d (pu-   d(pv-

■St '             '

∂x

∂y

= 0,

^d(pU- + yr (pu ² + P - T xx ) + ^d- (puv ∂t ∂x                ∂y

n

n

^{- T} xy ^- = ^- ^F xi + J2

i=1

i=1

∂p i _∂x

-(Sv) ⁺ IT⁽P^uv - ^T yx ^{- +} ТГ ⁽Pv ^{2 +} P ∂t ∂x            ∂y

n

n

— ^T yy ^- = — 52 F yi '52

i=1

i=1

∂p ^{α i} ∂y^,

+ -^([e + P — T_xx]u — T_xvv ∂t ∂x          ^{xx xy}

-

∂T ∂ yx.- + dy([e+p — Tyy]v — Tyxu

-

AdT - = ∂y

n

n

-

£ Q i - £(^ xiK u - U i ) + | F yi | (v

-

i=1

i=1

v"   ^d(pu) ,d(pv-A v-)) + X“■ ( dx + -ar)-

Замыкающие соотношения для уравнений (1) – (4):

P = (Y — 1)(e — P(u2 + v2-/2-, e = P(I + (u2 + v2-/2-, du 2 \         dvdv 2 \

^{T xx} = ^м V dX ^— 3 D) ^{,T yy} = ^м V Wy ^— 3 D) ’

τ xy

f du  dv\ п duu dv\

^{τ yx µ} ∂y   ∂x ^, ∂x ∂y

Динамика каждой из фракции дисперсной фазы описывается уравнением сохранения средней плотности фракции, уравнениями сохранения составляющих импульса и уравнением сохранения тепловой энергии [26]:

dp i     d (p i u i -    d(p i v i - = о

∂t ∂x ∂y

d(p i u i ) ∂t	∂ 2 ∂ + dx (p i u i ) ' dy (p i u i v i ) = F xi	∂p i ∂x	(6)
d(p i v , ) ∂t	∂            ∂ 2 + dx (p i u i v i ) + dy (p i v i )    F yi	∂p α i ∂y,	(7)
	de i + FT (e i u i ) + FT (e i v , ) = Q i • ∂t ∂x       ∂x		(8)

Плотность несущей среды в континуальной модели [1] определяется выражением – p=(1 — a) p g , где p g (x,y ) - функция описывающая плотность газа, а = =^_{= i} a i -суммарное объемное содержание фракций дисперсной фазы. Индекс ≪ i ≫ относится к физическим величинам i -й фракции дисперсной фазы, переменные без индекса описывают изменение физических параметров несущей среды. В уравнениях применятся следующие обозначения: ρ – плотность газа, u , v составляющие вектора скорости газа - V = (u,v), e и T полная энергия и температура несущей среды, p - давление газа. Здесь λ , µ , γ – коэффициенты теплопроводности, динамической вязкости и постоянная адиабаты для несущей среды, I = RT / (ү — 1) - тепловая энергия несущей среды ( R – газовая постоянная) [7, 32], τ _xx , τ _xy , τ _yy – составляющие тензора вязких напряжений несущей среды. Для дисперсной фазы используются обозначения: α _i – объемное содержание i-й фракции дисперсной фазы, p i = a i p io - средняя плотность i -й фракции дисперсной фазы, ρ i0 – физическая плотность материала i -й фракции, u _i ,v _i составляющие вектора скорости i-й фракции дисперсной фазы - V i = (u i ^v i ), e i и T i тепловая энергия и температура i-й фракции дисперсной фазы, e i = p i C pi T i , C _pi – удельная теплоемкость вещества i -й фракции дисперсной фазы.

Сила межфазного взаимодействия включает в себя силу аэродинамического сопротивления – F _xid , F _yid , динамическую силу Архимеда – F _xiA , F _yiA и силу присоединенных масс – F xim , F yim [1]:

F j =

± xid

u

— u , ) ² + (v — V i ) ² (u

— u _i ) ,

i

∂u ∂u ∂u

F A = ^a ‘ ^p U ^{+ u}dX ^{+ v}dy)’

F    = 0, 5a , p ( + ud^U + VI^й —      — u ,. — v , ) ,

∂t ∂x ∂y ∂t ∂x ∂y

R =

-1 yid

u 1

^{— u} i ) + ^(v 1

— v , )²( v

^— v i ),

i

∂v ∂v ∂v

= ^a^jt ^{+   + v}d~y),

F ym = 0,5a . p ( + u^ + v^ — % — u„^ — v^ ) .

∂t ∂x ∂y ∂t ∂x ∂y

Тепловой поток между несущей средой и i -й фракцией описывается как [7]:

Q i = 6a i XNu , ( T — T i )/^, i = 1,...,n.

Все частицы предполагаются сферической формы. Здесь di – диаметр частицы i-й фракции, Cdi – коэффициент сопротивления частицы i-й фракции, относительное число Маха – Mi , относительное число Рейнольдса – Rei , относительное число Нуссельта – Nui, число Прандтля – Pr [7]:

24     4

C di — ^C di ^ф(M i )V^(a i )^, C di —     +     0,5 + 0, ⁴,

Re i Re _i

- 0,427,

^ф(м ) ^— 1 + exp( o , 63 ), H^aJ ^— (1 - ^a i ) ^{2 .} , M _i

Re i — d i p | V - V i l /д, M i — | V - V i | ,

Pr — C p ^(X) -\ Nu i — 2exp( - M i ) + 0, 459Re0^Pr³^

Здесь c _p – теплоемкость газа. При определении коэффициента сопротивления – C _di функция - ^(a i ) учитывает множественность частиц [4]. Аппроксимации для коэффициента сопротивления и числа Нуссельта справедливы для относительных чисел Маха и Рейнольдса [7]: 0 < M i <  2, 0 <  Re i <  2 • 10 5 .

Для описания процесса коагуляции частиц использовалась лагранжева модель коагуляции частиц с относительным скоростным скольжением [24, 25]. Масса m _i частицы i-й фракции (i — 1,..., n) возрастает за счет поглощения менее крупных частиц j -х фракций с массой m j [24] (j — 1,..., i — 1):

dm _i

~tf ^— L k ij n j m j j =1

k j — 0, 25np(d i + d j ) ² [u i cos^ j ) + v i sin

^(Ө j ) ^- j +vrf],^i ^{— arct}g⁽u j ^/v j )

Здесь kij – константа коагуляции, p – вероятность коагуляции. Полученное значение массы частиц i-й фракции в данном узле конечно-разностной сетки определяет новое значение диаметра частицы i-й фракции – di . Уменьшение концентрации мелких частиц i-х фракций вследствие поглощения их частицами j-х (j — i + 1,i + 2, ...,n) фракций, чьи дисперсные включения имеют больший размер, описывается уравне- нием:

dni         n                πd3ni dt~ — -ni    kij njmj ,ai — — • j=i+1

Новое значение объемного содержания i-й фракции, изменившееся вследствие коагуляции – α _i . Объемное содержание и физическая плотность вещества фракции опреде-

ляют среднюю плотность фракции, изменившуюся вследствие коагуляции: p i — a i p _{i 0} . В начале каждого временного цикла вычислений определялась концентрация частиц i-й фракции через ее среднюю плотность и диаметр частиц. Слияние мелких капель с более крупными приводит к изменению скорости капель укрупнившейся фракции

[24, 25]:

i -1

du i     1

—  2>j mi

j =1

dvi ui ) kij nj mj , 1.

dt

i -1

m i S^j

— V i )k ij n j m j .

j =1

Температура частицы i-й фракции после коагуляции с частицами фракций чьи частицы имеют меньший размер, находилась из соотношения:

7} i∗

₁       i -1

“^     ⁽ ^ _z k ij n j 'm j C j T j + C i m i T i ),

C i ∗ m i ∗

^{∗   ∗} j =1

где T _{i ∗} , C _{i ∗} , m _{i ∗} – температура, удельная массовая теплоемкость и масса частицы i-й фракции после коагуляции, T _i , C _i , m _i – те же параметры до коагуляции. Зная новую температуру и среднюю плотность, находим тепловую энергию фракции, измененную при коагуляции. Связанные с коагуляцией изменения средней плотности, скорости и температуры фракций дисперсной фазы учитывались на каждом временном шаге основного алгоритма.

Система уравнений (1) – (8) интегрировалась явным конечно-разностным методом Мак-Кормака второго порядка точности [32]. Рассмотрим численный алгоритм на примере скалярного нелинейного дифференциального уравнения в частных производных (9) от функции f, где a(f ), b(f ) c(f ) нелинейные функции:

df ₊ daf) ₊ df

∂t ∂x ∂y

= c(f).

Для нелинейного уравнения (9) численное решение явным конечно-разностным методом Мак-Кормака на n -м временном слое записывается следующим образом [32]

(10), (11):	^t
	f j,k,n - 1     f j,k,n - 1    A™(a j +1,k,n - 1     a j,k,n - 1 ) _ A^     Ax                            (10) Ay (b j,k+1,n - 1    b j,k,n - 1 ) + Atc j,k,n - 1 f j,k,n    0, 5(f j,k,n - 1 + f j,k,n - 1 )   0, 5Ax (a j,k,n - 1    a j - 1,k,n - 1 )              (11) — 0, 5 Ay (b j,k,n - 1 - b A k-An - 1 ) + 0, 5Atc j ,k,n - 1

Здесь At, Ax, Ay - шаги по времени и пространственным направлениям. Для обеспечения монотонности решения применялась схема нелинейной коррекции (10), (11) [33, 34].

На твердых поверхностях для составляющих скорости задавались однородные граничные условия Дирихле, для остальных динамических функций задавались однородные граничные условия Неймана. На входе в канал задавалась продольная скорость пылевой фракции и газа, концентрация пылевой фракции. На выходе из канала задавались однородные условия Неймана для всех функций. В области впрыска капельных фракций задаются следующие граничные условия - у = 0, x <  L 1 :

P 2 (t,i, 1) = а 20 Р 20 ,

u(t, i, 1) = u(t, i, 2),U i (t, i, 1) = U i (t, i, 2),U 2 (t, i, 1) = U 2 (t, i, 2), v(t,i, 1) = V o ,V i (t,i, 1) = V 1 (t,i, 2),V 2 (t,i, 1) = V o .

Здесь N x , N y – количество узлов; i , j – нумерация узлов в x и y направлениях соответственно. Расчеты проводились на равномерной сетке Ax i = i • L/(N _x — 1), Ay j = j • h/(N — 1); N x =200, N y =100.

Рис. 1 . Общая схема течения

Рис. 2 . Пространственное распределение величины скорости газа

Рис. 3 . Временная зависимость средней плотности капельной и капельно-пылевой фракции газовзвеси с различными вероятностями

Рис. 4 . Поперечное распределение величины скорости несущей фазы в сечении x = L/2 в момент времени t =0,024 с

|F|, м/с

27.65 -

27.60-

/

27.55-

/

27.50-

/

27.45--

0.045

- - - коэффицинт коагуляции/>=0.5 — - коэффицинт коагуляции />=1

\

0.050

-А ЛМ

0.055

Рис. 5 . Сопоставление скорости несущей среды газовеси при разных вероятностях коагуляции, сечении x = L/2 в момент времени t =0,024 с

Рис. 6 . Поперечное распределение величины скорости пылевой фракции в сечении x = L/2 в момент времени t =0,024 с

Рис. 7 . Поперечное распределение модуля скорости капельной фракции, x = L/2.

Момент времени t =0,024 с

Рис. 8 . Продольное распределение температуры пылевой фракции и несущей среды при y = L/2 в момент времени t =0,024 с

Рис. 9 . Продольное распределение давления в однородном газе и в газовзвеси с учетом и без учета коагуляции дисперсных включений при y = L/2 в момент времени t =0,024 с

2.    Результаты расчетов

На рис. 1 представлена общая схема моделируемого течения неоднородной среды. В начальный момент времени пылевая фракция и газ движутся в продольном направлении со скоростью u o = 20 м/с. В канал с запыленной средой происходит истечение потока капельной фракции. Поток капельной фракции движется со скоростью v ₀ = 4 м/с под углом а = п/2 к поверхности канала. Длина канала составляла L = 0,4 м, ширина канала h = 0,1 м, L 1 = 0,1 м.

Частицы запыленной среды имеют плотность р 1о = 2500 кг/м ³ и диаметр d 1 = 2 мкм. Начальное объемное содержание пылевой фракции и ее объемное содержание на входной границе канала а 1о = 0, 0001. Через щель в нижней стенке канала втекает поглощающая капельная фракция с диаметром частиц - d ₂ = 200 мкм. Физическая плотность вещества капель р ₂₀ = 1000 кг/м ³ . Объемное содержание капельной фракции на границе вдува составляет а ₂₀ = 0, 00025 (рис. 1). В работе несущая среда описывалась как вязкий, сжимаемый теплопроводный газ на твердых поверхностях для всех составляющих скорости задавались однородные граничные условия Дирихле (рис. 2).

На рис. 3 показано изменение средней плотности пылевой и капельно-пылевой фракции, образующейся при коагуляции с различными вероятностями объединения частиц. Расчеты показывают, что в случае, если при столкновении мелких и крупных частиц поглощение мелких частиц происходит с вероятностью p =1, уменьшение средней плотности пылевой фракции и увеличение средней плотности капельнопылевой фракции происходит более интенсивно.

На рис. 4 представлены поперечные распределения скорости газа - | V | = V u ² + v ² для однородной среды и для газовзвеси с учетом и без учета коагуляции частиц. При учете коагуляции скорость движения несущей больше, чем в инертной газовзвеси и меньше, чем в однородном газе. Данная закономерность может быть объяснена тем, что в случае коагуляции происходит уменьшение объемного содержания мелкодисперсных частиц и, следовательно, уменьшение площади взаимодействия несущей и дисперсной фазы. Большая вероятность коагуляции приводит к более интенсивному уменьшению объемного содержания мелкодисперсных частиц при этом скорость движения несущей среды имеет большее значение (рис. 5).

На рис. 6 представлено распределение величины скорости в сечении канала при = L/2. Расчеты показывают, что в инертной газовзвеси величина скорости пылевой фракции меньше, чем в коагулирующей. Закономерность может быть объяснена тем, что при коагуляции уменьшается масса мелкодисперсной пылевой фракции, равновесной по скорости с несущей средой и снижающей ее импульс.

Коагуляция частиц капельной и твердой мелкодисперсной фракции приводит к увеличению кинетической энергии капельно-пылевой фракции. В случае вероятности поглощения мелкодисперсных частиц p = 1, величина скорости капельной фракции имеет большее значение за счет большей интенсивности поглощения кинетической энергии пылевой фракции, что иллюстрируется на рис. 7.

Численные расчеты демонстрируют, что пространственные распределения температуры пылевой фракции дисперсной фазы с учетом и без учета коагуляции частиц существенно отличаются (рис. 8). В инертной и коагулирующей газовзвесях пространственные распределения температуры пылевой фракции согласуется с распределениями температуры несущей среды.

Движение инертной газовзвеси в потоке сопровождается формированием более высокого давления, чем в коагулирующей смеси, что показано на рис. 9. При этом в инертной газовзвеси меньшее значение принимает скорость газа (рис. 3). Такие распределения скорости и давления объясняются различным содержанием мелкодис- персной фракции в том и другом случае. Скорость и давление в коагулирующей га-зовзвеси находятся в интервале значений между инертной газовзвесью и однородным газом.

Выводы

В работе исследовано влияние коагуляции дисперсных включений на динамику несущей среды и фракций дисперсной фазы. Рассматривалось течение, параметры которого определяются межфазным взаимодействием. Выявлено, что коагуляция приводит к уменьшению влияния дисперсной фазы на динамику несущей среды. При этом возрастает скорость течения несущей среды и уменьшается значение давления газа в канале. Закономерность можно объяснить тем, что интенсивность межфазного взаимодействия определяется площадью контакта несущей и дисперсной фазы смеси. Площади контакта фракций дисперсной фазы обратно пропорциональны линейному размеру дисперсных включений. За счет коагуляции происходит уменьшение объемного содержания мелкодисперсных частиц и увеличение объемного содержания крупнодисперсных частиц, то есть уменьшается площадь взаимодействия несущей и дисперсной фазы. Выявленные закономерности возможно использовать в технологиях газожидкостной очистки запыленных газов.

Работа проводилась при финансовой поддержке государственного задания Федерального исследовательского центра Казанского научного центра Российской академии наук.