73 / 80
71
ХРАНЕНИЕ И ПЕРЕРАБОТКА СЕЛЬХОЗСЫРЬЯ, № 11, 2010
Ñóùåñòâóþò òåõíîëîãèè ïèùåâûõ ïðîèçâîäñòâ,
ïðè êîòîðûõ â ãèäðîìåõàíè÷åñêèõ ñèñòåìàõ è îò-
äåëüíûõ àãðåãàòàõ ìîæåò íàõîäèòüñÿ äâóõôàçíàÿ ãà-
çîæèäêîñòíàÿ ñðåäà. Ïðèìåðîì òîìó ìîãóò ñëóæèòü
ïðîöåññû âîäîïîäãîòîâêè è âîäîî÷èñòêè â ïèùåâûõ
ïðîèçâîäñòâàõ, âêëþ÷àþùèå àýðèðîâàíèå è îçîíè-
ðîâàíèå; ïðîöåññû ãàçèôèêàöèè ìèíåðàëüíûõ âîä,
êâàñà, øàìïàíñêèõ âèí, ôðóêòîâûõ íàïèòêîâ, êàð-
áîíèðîâàíèÿ ïèâà; ïðîöåññû ïðîèçâîäñòâà ïîðèñ-
òîãî øîêîëàäà è êîíôåò íà îñíîâå ïîðèñòîãî ñóôëå.
Ãàçîæèäêîñòíûå ñìåñè èñïîëüçóþò äëÿ èíòåíñèôè-
êàöèè ïðîìûâêè ìàãèñòðàëåé è åìêîñòåé ãèäðîñèñ-
òåì, â ýðëèôòíûõ ïîäúåìíèêàõ, äðóãèõ àãðåãàòàõ è
ñèñòåìàõ ïèùåâûõ ïðîèçâîäñòâ. Íàëè÷èå ñâîáîäíîé
ãàçîâîé ôàçû â êàïåëüíîé æèäêîñòè ïðèâîäèò ê ñó-
ùåñòâåííîìó ñíèæåíèþ ìîäóëÿ îáúåìíîé óïðóãîñ-
òè ñìåñè è, ñëåäîâàòåëüíî, ñêîðîñòè ðàñïðîñòðàíå-
íèÿ â íåé ìàëûõ âîçìóùåíèé ïî ñðàâíåíèþ ñî ñêî-
ðîñòüþ çâóêà â êàæäîé èç ôàç â îòäåëüíîñòè. Ðàñïðå-
äåëåíèå îáúåìíîãî ãàçîñîäåðæàíèÿ ïî äëèíå ìàãèñ-
òðàëè, îáóñëîâëåííîå ïðîöåññàìè ãàçîâûäåëåíèÿ
èëè ðàñòâîðåíèÿ ãàçà â ñìåñè ãàç–æèäêîñòü, èçìåíå-
íèåì íèâåëèðíîãî óðîâíÿ äàâëåíèÿ â ïîòîêå, à òàê-
æå ïîòåðÿìè íà òðåíèå â îáùåì ñëó÷àå íîñèò íåîä-
íîðîäíûé õàðàêòåð. Ýòî îòðàæàåòñÿ íà ñïåêòðå ñîá-
ñòâåííûõ ÷àñòîò, à òàêæå íà âèäå àìïëèòóäíî- è ôà-
çî÷àñòîòíûõ õàðàêòåðèñòèê ãèäðîñèñòåì [1–3].
Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ ñòðóêòóðà äâóõôàçíîãî ïîòîêà
õàðàêòåðèçóåòñÿ ïðîñòðàíñòâåííîé ïåðèîäè÷íîñòüþ
ñâîéñòâ èç-çà íàëè÷èÿ âîëí êîíöåíòðàöèè ñâîáîä-
íîé ãàçîâîé ôàçû. Ýòî õàðàêòåðíî äëÿ ïîòîêîâ
ïðîáêîâîé ñòðóêòóðû, à òàêæå äëÿ êàâèòàöèîííûõ
òå÷åíèé ñ ïåðèîäè÷åñêèì âûíîñîì ãàçîâîé ôàçû èç
õâîñòîâîé ÷àñòè ðàçâèòîãî êàâèòàöèîííîãî îáðàçî-
âàíèÿ ïî ìåõàíèçìó ñ îáðàòíîé ñòðóéêîé ëèáî â ðå-
çóëüòàòå ïåðèîäè÷åñêîãî îòðûâà õâîñòîâîé ÷àñòè êà-
âåðíû èç-çà âîçíèêíîâåíèÿ íåóñòîé÷èâîñòè ðàçâè-
òèÿ ïîâåðõíîñòíîé âîëíû âîçìóùåíèÿ íà ãðàíèöå
êàâåðíû ñ æèäêîñòüþ. Ñîçäàíèå ïðîñòðàíñòâåííîé
âîëíû êîíöåíòðàöèè ñâîáîäíîé ãàçîâîé ôàçû â ïî-
òîêå ìîæíî äîáèòüñÿ íàëîæåíèåì íà ñèñòåìó âîçìó-
ùåíèé äàâëåíèÿ [4] ëèáî ðåãóëèðîâàíèåì ïîäà÷è ãà-
çà â ïîòîê æèäêîãî êîìïîíåíòà. Ñõåìàòèçàöèÿ ïîòî-
êà ñ âîëíàìè îáúåìíîé êîíöåíòðàöèè ïðèâåäåíà íà
ðèñ. 1.
Ó÷åò âçàèìîäåéñòâèÿ âîëí êîíöåíòðàöèè è àêóñ-
òè÷åñêèõ âîëí â ãðàíè÷íîì ñå÷åíèè ìàãèñòðàëè,
ïðîâåäåííûé â [1], âûÿâèë îñîáåííîñòè âîëíîâîãî
ïðîöåññà â ãèäðîëèíèè äëÿ ðàññìàòðèâàåìîãî ñëó-
÷àÿ.  ïðîâåäåííûõ èññëåäîâàíèÿõ ïðåíåáðåãàëîñü
èçìåíåíèåì ñæèìàåìîñòè ïîòîêà ïî äëèíå ìàãèñò-
ðàëè. Âìåñòå ñ òåì ó÷åò âíóòðåííåãî âçàèìîäåéñòâèÿ
âîëí êîíöåíòðàöèé â ïîòîêå ñ àêóñòè÷åñêèìè âîë-
íàìè, ðàñïðîñòðàíÿþùèìèñÿ ïî ãèäðîëèíèè, ïîêà-
çûâàåò, ÷òî ñèñòåìà îáëàäàåò â ýòîì ñëó÷àå äèñïåð-
ñèîííûìè ñâîéñòâàìè.  ÷àñòíîñòè, âîëíîâîå óðàâ-
íåíèå äëÿ ãèäðîëèíèè ñ ïåðèîäè÷åñêèìè ñâîéñòâà-
ìè, ïîëó÷åííîå äëÿ ñëó÷àÿ ïóçûðüêîâîãî ïîòîêà ñ
ìàëûì ñðåäíèì ãàçîñîäåðæàíèåì, èìååò âèä [2]:
ãäå ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ìàëûõ âîçìóùåíèé
a
=
a
(
x
,
t
) èç-çà íàëè÷èÿ âîëíû êîíöåíòðàöèè ñâî-
áîäíîé ãàçîâîé ôàçû îïðåäåëèòñÿ èç âûðàæåíèÿ
a
2
=
a
2
(
x
,
t
) =
a
2
0
[l–2
μ
cos(
ω′
t
–
k
′
x
)].
СИСТЕМА ПРОЦЕССОВ, МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ
УДК 519.6:532.5:681.513
Автоматизация
процесса демпфирования $олебаний
в (идролинии
созданием волны $онцентрации свободной (азовой фазы
Ä-ð òåõí. íàóê, ïðîôåññîð Ì.Ì.ÁËÀÃÎÂÅÙÅÍÑÊÀß, êàíä. òåõí. íàóê, äîöåíò Ï.Ì.ØÊÀÏÎÂ,
àñïèðàíò Ñ.È.ÀÏÀÍÀÑÅÍÊÎ, êàíä. òåõí. íàóê À.Â.ØÀÂÅÐÈÍ
Ìîñêîâñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò ïðèêëàäíîé áèîòåõíîëîãèè
Êëþ÷åâûå ñëîâà:
àâòîìàòèçàöèÿ; ìàòåìàòè÷åñêîå
ìîäåëèðîâàíèå; äâóõôàçíûå ïîòîêè; ïîëîñà íåïðîçðà÷-
íîñòè; äèñïåðñèÿ.
λ
λ
β
β
à
á
x
x
0
0
1
Ðèñ. 1. Ïðèìåðû ñõåìàòèçàöèè òå÷åíèé ñ âîëíàìè îáúåìíîé
êîíöåíòðàöèè ñâîáîäíîé ãàçîâîé ôàçû: à – ïóçûðüêîâûé
ïîòîê; á – ïðîáêîâûé ïîòîê
( )
( )
( )
( )
( )
( )
( )
2
2
2
0
0
2
2
2
2
,
,
2
1
,
,
,
,
2
0
0 ,
,
p x t
p x t
v
v
a x t
x
a x t
x t
p x t
p x t
b
v
a x t
t
x
⎡
⎤ ∂ δ
∂ δ
−
−
−
⎢
⎥
∂
∂ ∂
⎢
⎥
⎣
⎦
⎛
⎞
∂δ
∂δ
−
+
=
⎜
⎟
⎜
⎟
δ
δ
⎝
⎠
(1)
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека