Putų srautų naudojimo galimybės pastatų inžinerinėse sistemose
Nuolat mažėjant pasauliniams energetiniams ištekliams ir sparčiai augant jų kainoms vis aktualesne termoinžinerijos mokslo problema tampa naujų efektyvių ir, tuo pačiu, ekonomiškų technologinių procesų paieškos uždaviniai. Be to, svarbi yra ir tokių procesų tyrimo bei tuos procesus galinčių realizuoti putų aparatų, pasižyminčių eksploatacijos patikimumu, konstrukcijos paprastumu ir leidžiančių spręsti visą eilę ekologinių (supančios aplinkos taršos mažinimas ir racionalus esamų gamtos išteklių naudojimas), ekonominių (gaminamos produkcijos savikainos ir gamybos kaštų mažinimas) bei technologinių (racionalus medžiagų ir darbo resursų naudojimas) problemų, kūrimo ir įdiegimo perspektyva. Norint nustatyti tokių putų aparatų naudojimo galimybes maisto, naftos, chemijos ir kitose pramonės šakose, būtina detaliai ištirti putų srauto susidarymo, jų tekėjimo, irimo, garavimo, skysčio lašelių atsiradimo bei skysčio drenažo iš putų procesus, jų hidrodinamines, fizikines, chemines, geometrines bei termofizikines charakteristikas [3]. Tiriant putų srauto hidrodinamiką įvairios konstrukcijos putų aparatuose būtina žinoti, kokie procesai vyksta putose ir kokie faktoriai turi įtakos šilumos mainų intensyvumui tarp šilumos mainų elementų ir putų srauto.
Putos – dvifazė sistema, susidaranti maišantis tarpusavyje skysčio ir dujų srautams, dažnai sutinkama gamtoje ir technikoje. Dujos yra laikomos dispersine faze, o skystis – terpe [2]. Priklausomai nuo dvifazės sistemos struktūros ir savybių yra skiriamos tokios pagrindinės putų rūšys: turbulizuotos dinaminės, struktūrinės, statiškai stabilios ir statiškai stabilios smulkiadispersinės (priešgaisrinės) putos [1].
Statiškai stabilios smulkiadispersinės (priešgaisrinės) putos – tai putos, kurios yra generuojamos barbotuojant dujas per tam tikros koncentracijos detergentų tirpalus (dažniausiai esančius ant labai tankaus tinklelio), kuriuose yra tam tikras paviršiaus aktyviųjų medžiagų – detergentų kiekis. Susidariusios statiškai stabilios putos, skirtingai nuo turbulizuotų dinaminių ir struktūrinių putų, pasižymi dideliu tarpfazinio kontakto paviršiumi ir atsparumu irimui (nesuyra nustojus barbotuoti dujas nuo kelių sekundžių iki valandų ar net dienų, būna “lipnios”, smulkiadispersinės ir nejudrios), todėl tokios putos gerai tinka priešgaisriniams tikslams: pastatų karštiems paviršiams aušinti, siekiant juos apsaugoti nuo žalingo aukštatemperatūrinio poveikio, įvairioms kietoms degioms (dažniausiai organinės prigimties, kurių degimo metu susidaro žarijos) ir skystėjančioms medžiagoms ar degantiems skysčiams bei gaisrams požeminėse šachtose ar tuneliuose gesinti ir kt.
Esami eksperimentiniai tyrimai rodo, kad šilumos mainų aparatai, kuriuose vienas iš šilumnešių yra naudojamos dvifazės sistemos – statiškai stabilios putos, turi daug privalumų: palyginti maži jų matmenys, šilumos ir masės mainų procesams vykdyti reikalingi sąlyginai maži masiniai putų srautų debitai, pakankamai didelis šilumos atidavimo intensyvumas (mažesnis nei vandens, bet žymiai didesnis už oro), santykinai mažos energetinės sąnaudos putų srautų pernešimui kanalais bei tiekimui į šilumos ir masės mainų zoną. Be to, dvifazio srauto generavimo vieta gali būti toli nuo šilumos mainų vietos.