Вихревая труба

Геометрия Т-закручивающих устройств определяется шириной Ь и высотой а подводящего канала, диаметром d трубы, в которой формируется закрученный поток. Для циклонов характерна длина отводящего патрубка L, которая аналогична длине камеры энергоразделения для вихревых труб. Геометрическим параметром такого закручивающего устройства по данным [18] может служить безразмерный комплекс п = d(d- а)/аЬ (рис. 1.1,а). [c.12]

Для вихревых труб конструктивное исполнение закручивающего устройства, выполняющего роль соплового ввода в камеру энергетического разделения, играет достаточно важную роль. В результате экспериментальных исследований создано несколько наиболее удачных с позиций термодинамической эффективности процесса энергоразделения конструктивных вариантов сопловых [c.16]

Рис. 1.8. Эпюры осевой составляющей скорости в сопловом сечении вихревой трубы

Усовершенствованная и усложнившаяся экспериментальная техника, используемая в исследованиях последних лет, позволила внести как количественные, так и некоторые качественные поправки в картину течения в камере энергоразделения вихревых труб. [c.27]

В последнее время некоторыми учеными отмечено влияние на процесс энергоразделения нестационарности газового потока в вихревых трубах, сопровождающейся интенсивными акустическими эффектами [35-39, 93-98, 109, 140, 155-157, 159]. К сожалению, достаточно подробных прямых экспериментов по выяснению взаимосвязи возбуждаемой нестационарности с изменениями микро- и макроструктуры течения и термодинамикой [c.27]

Вихревые термотрансформаторы Ранка, или вихревые трубы получили, пожалуй, самое большое распространение несмотря на достаточно низкую по сравнению с изоэнтропным детандером термодинамическую эффективность процесса перераспределения энергии между свободным и вынужденным вихрями. Прикладные вопросы расчета, проектирования и технического приложения вихревых холодильно-нагревательных аппаратов разработаны достаточно широко, хотя и не в полном объеме. Многочисленные работы, опубликованные в основном в периодических изданиях, несколько монографий по вихревому эффекту, патентная информация открывают большие возможности для совершенствования традиционных и освоения новых областей применения вихревого эффекта в целом и вихревых труб в частности. Успехи практического применения вихревого эффекта снизили интерес исследователей к более глубокому изучению этого чрезвычайно сложного явления газодинамики, физическая природа которого, а, следовательно, и исчерпывающий комплекс характерных особенностей, остаются пока до конца неизученными. Особенно мало публикаций по вихревому эффекту, связанных с изучением микро- и макроструктуры потока с использованием современных средств диагностики закрученных потоков. В определенной степени это объясняется не совсем правильным сло- [c.28]

Устройство вихревой трубы и принцип ее действия [c.38]

Для двухконтурной вихревой трубы с учетом дополнительно [c.38]

Рис. 2.2. Газодинамическая картина течения в противоточной (а) и двухконтурной (б) вихревых трубах

Рис. 2.3. Типичная конструкция противоточной вихревой трубы

Простоту конструкции вихревой трубы и высокую надежность обычно относят к ее основным преимуществам как устройства для производства охлажденных масс газа. [c.41]

На рис. 2.3 показан общий вид наиболее типичной конструкции противоточной разделительной вихревой трубы [112, 116]. [c.41]

Цилиндрическая форма камеры энергоразделения 1 обеспечивается трубой, резьбовым соединением сочлененной с одной стороны с корпусом 2, а с другой — с дроссельным устройством 3. Корпус вихревой трубы 2 содержит закручивающий сопловой ввод 4, примыкающую к нему диафрагму 5 с центральным отверстием 6, через которое отводится охлажденный поток. [c.41]

По мере соверщенствования создано большое число самых разнообразных вихревых труб как по назначению, так и по конструктивному исполнению, тем не менее, практически все они сохраняют основные элементы приведенной конструкции. [c.42]

Для адиабатных вихревых труб уравнение первого начала термодинамики в энтальпийной форме [c.44]

А.П. Меркуловым предложено строить характеристики вихревых труб в виде функций для безразмерной температуры охлажденного и подогретого потоков [c.45]

Для адиабатных вихревых труб эти величины равны [c.45]

При фиксированных и геометрии вихревой трубы управление ее работой может быть реализовано перемещением регулировочного органа дросселя, приводящим к перераспределению [c.46]

Максимальные значения абсолютных эффектов охлаждения Д/ достигаются в области относительных долей охлажденного потока ц = 0,2- 0,3, эффектов подогрева At — в области ц = 0,85 0,95. При дальнейшем снижении ц < 0,2 на холодном режиме и увеличении ц > 0,95 на горячем режиме уменьшение эффектов энергоразделения вызвано двумя причинами существенной перестройкой потока в камере энергоразделения, связанной с повышением гидравлического сопротивления вихревой трубы, падением уровня осевых расходных скоростей потоков и значительным ростом влияния на эффекты энергоразделения теплообмена с окружающей средой. [c.48]

Рассмотрено исследование процесса энергораэделения в интенсивно закрученных потоках при их протекании по осесимметричным каналам вихревых труб. Проанализированы существующие модели эффекта Ранка и дана усовершенствованная методика расчета характеристик вихревых труб. Приведены методики расчета и конструирования вихревых устройств. Описаны основанные на однорасходной вихревой трубе вихревые горелки, воспламенители, плазматроны, их конструкции и методики расчета. [c.2]

В гл. 2 описаны физические основы вихревого эффекта и экспериментальное исследование характеристик рабочего процесса в вихревых энергоразделителях. Проанализировано и объяснено влияние на эффект основных конструкционных элементов трубы и геометрии камеры энергетического разделения. Описаны результаты опытных данных по зависимости вихревого эффекта от параметров сжатого газа на входе и режима работы, определяемого соотношением расходов охлажденных и подогретых масс газа, истекающих из вихревой трубы. [c.4]

В гл. 5 описаны технические приложения вихревых аппаратов и устройств. Даны методы расчета вихревых труб и приведены конкретные примеры их реализации. Рассмотрены наиболее типичные конструкции вихревых охладителей, термостатов и кондиционеров с вихревой трубой, осуществляющих процесс термотрансформации. Приведены примеры схемного решения процесса очистки и осушки сжатых газов с использованием вихревых труб. Рассмотрены примеры технической реализации в различных отраслях систем термостатирования и кондиционирования. [c.5]

В гл. 6 рассмотрена категория неадиабатных (охлаждаемых или нагреваемых) вихревых энергоразделителей. Рассмотрены вихревые трубы с внутренним оребрением камеры энергоразделения и рециркуляцией горячего потока, вихревые трубы с щелевым диффузором (самовакуумирующиеся вихревые трубы) и приведены примеры их технического применения вихревые гигрометры, вихревые карбюраторы, вакуумная ловушка и т.п. [c.5]

Пути совершенствования техники и технологии неразрывно связаны с расширением научных исследований в области нетрадиционного использования недостаточно изученных физических явлений, эффектов. Известно, что закрутка потока очень часто полезно влияет на процессы, наблюдающиеся при течении обычных и реагирующих потоков в теплообменных аппаратах, в вихревых трубах Ранка—Хилша, циклонных сепараторах, центробежных форсунках, вихревых диспергаторах и т. п. [c.7]

Эти критерии получены на основе анализа дифференциальных уравнений движения закрученного потока в трубе в проекциях на оси хкув приближении погра ничного слоя. Использование этого приближения для течений с интенсивным радиальным градиентом давления требует дополнительного исследования и тщательного обоснования, отсутствующего в цитируемых публикациях. Достаточность этих критериев для описания течения закрученных потоков в теплообменных аппаратах, циклонах, горелоч-ных устройствах с предварительной закруткой потока некоторых классов не обеспечивается, когда речь идет об интенсивно закрученных потоках, которые наблюдаются в камерах энергоразделения вихревых труб [15, 62, 196]. Это связано с неоднозначностью обеспечения подобия режимов течения в них при равенстве приведенных выше критериев. Вопрос о подобии потоков в камерах энергоразделения в вихревых трубах интересует исследователей достаточно давно [15, 18, 29, 40, 47, 62, 70, 204]. Пытаясь объяснить наблюдаемые эффекты по энергоразделению турбулентным противоточным теплообменом, А.И. Гуляев предположил, что в геометрически подобных вихревых трубах режимы подобны тогда, когда одинаковы такие критерии, как показатель изоэнтро-пы к= С /С , число Рейнольдса Re-= Kp i/v, число Прандтля Рг = v/a, число Маха М = и безразмерный относительный [c.10]

Улиточный сопловой ввод более качественно готовит поток на входе в цилиндрический отводящий патрубок или осесимметричный канал — камеру энергоразделения вихревой трубы, что обеспечивает больщую начальную равномерность закрученного потока. Его геометрическими характеристиками являются ширина Л и высота а подводящего канала, диаметр d отводящего патрубка или камеры энергоразделения для вихревых труб, длина L патрубка или длина С камеры энергоразделения. Кроме того, для улиточного соплового ввода задается еще один геометрический параметр — наименьшее расстояние между кромкой улиточного канала и поверхностью отводящего канала или камеры энергоразделения. Следуя [18], обозначим его у (рис. 1.1,6). Для У-за-кручивающего устройства геометрический безразмерный комплекс, являющийся аналогом закрутки, определяется выражением п= d(d+а + 2с)/ аЬ) [18, 196]. [c.12]

В вихревых трубах практически всегда формируется интенсивно закрученный поток, по своей микроструктуре близкий к составному вихрю Рэнкина (рис. 1.7). При этом периферийный вихрь, как уже отмечалось, вращается по закону, близкому к закону постоянства циркуляции Г = onst или к зависимости (1.13) окружной скорости по радиусу. Приосевой вихрь, вращающийся по закону, близкому к вращению твердого тела (1.14) с постоянной угловой скоростью (О = onst, получил название вынужденного [40, 112, 115, 116, 137, 196, 204]. [c.26]

Специфические особенности термогазодинамики течения в вихревых трубах позволяют существенно улучшить качество процесса смесеподготовки. [c.30]

Вихревой эффект, или эффект Ранка реализуется в процессе течения интенсивно закрученного потока по осесимметричному каналу, на торцевых поверхностях которого устанавливаются ограничительные элементы — лроссель на горячем и диафрагма с центральным отверстием на холодном концах трубы. При определенном сочетании режимных и конструктивных управляющих параметров из отверстия диафрагмы истекает некоторая охлажденная часть исходного закрученного потока, а из дросселя — другая подогретая его часть. При этом на основе закона сохранения вещества можно составить уравнение баланса массы для вихревой трубы классической схемы с одним источником подвода газа через закручивающее сопло [c.38]

По характеру организации течения в камере энергоразделения вихревые трубы (вихревые энергоразделители) могут быть разбиты на четыре группы (рис. 2.1). [c.38]

С позиции термодинамики вихревая труба представляет собой термотрансформатор, эффективность которого по эффектам охлаждения существенно выше эффективности дроссельных расширителей сжатого газа, но заметно ниже эффективности изоэн-тропного турбодетандера. [c.41]

Вихревая труба (вихревой энергоразделитель) работает следующим образом. Сжатый газ поступает внутрь трубы из магистрали через закручивающий сопловой ввод 4 в виде интенсивно закрученного вихревого потока, перемещающегося вдоль камеры энергетического разделения трубы / от соплового ввода 4 к дроссельному устройству 3. Центробежные силы, действующие на элементы газа в закрученном потоке, приводят к образованию радиального фадиента статического давления, который под воздействием диссипативных моментов уменьшается по мере удаления от соплового ввода 4 к дросселю 3. В результате в приосевой области камеры энергоразделения 1 формируется осевой градиент давления, направленный от дросселя 3 к диафрагме 5. Осевой фадиент давления формирует возвратное течение от дроссе- [c.42]

Прикрывая дроссель и уменьшая его проходное сечение, повышают уровень давления в камере энергетического разделения вихревой трубы, что сопрювождается ростом относительной доли охлажденного потока ц и соответственно снижением расхода подогретых масс газа. Физика явления перераспределения энергии в вихревой трубе является результатом сложных термогазодинамических процессов, прютекаюших в камере энергетического разделения, и до настоящего момента до конца не исследована несмотря на достаточно большое число теоретических работ и высказанных в них гипотез. [c.43]

Чаще всего вихревую трубу используют как устройство для получения охлажденных масс газа, т.е. как расширитель газокомпрессионной холодильной машины, эффективность которой существенно выше эффективности дроссельной. Это определяет и те внешние интегральные характеристики оценки термогазодинамического совершенства вихревых труб, широко используемые исследователями. В первую очередь к ним необходимо отнести абсолютные эффекты снижения температуры охлажденного [c.43]

Больщая часть конструкций современных вихревых труб к числу адиабатных не относится, так как теплообменом с окружающей средой пренебрегать нельзя. В то же время существует класс различных по своему конструктивному исполнению охлаждаемых вихревых труб, в которых в целях повышения эффектов охлаждения стремятся интенсифицировать теплосъем с горячего конца вихревой трубы. Для этих случаев уравнение сохранения энергии в правой части будет содержать дополнительное слагаемое, учитывающее потери, связанные с отводом тепла в окружа-юшую среду, 0 [c.44]

Характеристики вихревых труб обычно представляют в виде зависимостей абсолютных эффектов охлаждения и подофева от управляющего параметра (аргумента), в качестве которого чаще всего используют относительную долю охлажденного потока ц Д7 =/(ц), Ar =/(n). В некоторых случаях в качестве аргумента для построения характеристик применяют степень расщирения в вихревой трубе [c.45]

Не менее важными характеристиками вихревых труб являются удельные холодо- и теплопроизводительности [c.45]

Начиная с Хильша [229J для оценки совершенства процесса энергоразделения в вихревых трубах, возможности сопоставления опытных результатов, полученных различными авторами, [c.45]

На рис. 2.4—2.6 показаны характеристики наиболее типичных вихревых труб. Анализ выражения (2.8) позволяет сделать вывод о том, что с ростом ц величина Д/ при фиксированном значении Д/ уменьшается. Однако опыты показывают, что с ростом ц At возрастает, но At при этом все же уменьшается, а холодопро-изводительность трубы до оптимального по этому показателю значения величины относительной доли охлажденного потока ц возрастает. С ростом степени расширения сжатого газа в трубе абсолютные эффекты охлаждения At и подогрева Д/ при прочих равных условиях возрастает, однако, эта тенденция, как будет показано ниже, справедлива лишь до определенного значения числа Р /Р . [c.46]

Рис. 2.4. Характеристики процесса энергоразделения проггавогочной адиабатной вихревой трубы [1]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...