Закрутка потока

Многочисленные и достаточно разнообразные практические приложения закрученных потоков, сложность их аналитического описания объясняют интерес к ним широкого круга исследователей. Этот интерес вызван еше и тем, что закрутку потока вследствие комплекса свойств используют для интенсификации различных, в том числе тепло- и массообменных процессов. Наиболее полно эти свойства проявляются в устройствах, реализующих эффект энергетического разделения, известный как эффект Ранка, или вихревой эффект. [c.3]

Второй параметр — tg ф, названный автором локальным, представляет собой предельный тангенс угла закрутки потока и определяется как отношение поверхностных касательных напряжений трения в тангенциальном и осевом направлениях [c.10]

В модификации ТЛ закрутка осуществляется щелями, выполненными на торце полого цилиндра (рис. 1.1,в). Интенсивность закрутки потока изменяется регулированием угла наклона пазов. [c.12]

В некоторых случаях используют локальную закрутку потока как в периферийной, так и в центральной областях [196]. Обычно ее совмещают с осевой подачей газа или жидкости в других смежных зонах течения. Выше уже рассматривалось одно из таких устройств с тангенциально-щелевым закручивающим устройством. Наиболее распространенные способы организации закрутки с использованием комбинации вращательного и осевого движения, широко используемые в тепломассообменных аппаратах, показаны на рис. 1.3. [c.16]

Рис. 1.3. Схемы частичной закрутки потока а, 6 — в пристеночной области канала в — в центральной области г — проволочный завихритель д — внутреннее оребрение е — внутренняя спиральная накатка

Свободно затопленные струи с закруткой могут быть дифференцированы по степени закрутки. В соответствии с результатами (18, 28, 62, 185] приведем качественную картину полей скорости для различных интенсивностей закрутки потока (рис. 1.4.). Для прямоточной затопленной струи с заданным углом раскрытия (см. рис. 1.4,а) характерен гауссовский профиль нормального распределения аксиальной составляющей скорости в поперечном сечении струи. [c.20]

При дальнейшем повышении закрутки потока возникающий осевой фадиент давления, направленный навстречу потоку, в приосевой зоне становится больше аксиального импульса основного потока и формируется возвратное приосевое течение. Область возвратного течения часто называют зоной обратных токов, [c.20]

ИЛИ ЗОНОЙ рециркуляции (см. рис. 1.4,г). Однако вниз по течению вследствие естественного снижения интенсивности закрутки в процессе преодоления действующих диссипативных сил профиль потока вновь соответствует нормальному распределению. При дальнейшем повышении степени закрутки потока зона обратных токов возрастает настолько, что струя вниз по течению потока не смыкается (см. рис. А,д). [c.21]

Использование закрутки потока при создании технических устройств [c.28]

Достаточно эффективно закрутку потока используют и при организации рабочего процесса камер сгорания газотурбинных двигателей, которые должны удовлетворять следующим требова- [c.30]

При заданных степени расширения давления и расходе сжатого газа зависимость оптимальной закрутки потока е от относительной ширины щели диффузора на входе, обеспечивающая максимальное значение коэ(М>ициента давления 4 , может быть записана в виде р = (Гд ф/Дд, ф)о- [c.303]

Полученное решение, как и простейшее решение без закрутки потока, приводит к результату не при всех исходных данных, но позволяет проиллюстрировать роль закрутки в повышении силы тяги сопла. [c.146]

Из данных этой таблицы видно, что сопла с закрученным потоком могут иметь силу тяги, превосходящую силу тяги сопел без закрутки потока при прочих равных условиях. [c.147]

На основе решения (3.59) дадим аналитическое представление разрушения вихря простейшей структуры с потенциальной закруткой потока вокруг оси [30]. Частный вид этого решения имеет вид [c.213]

Из равенства (10.1.16) можно определить диаметр срываемой с вытеснителя капли жидкости с учетом угла закрутки потока, физико-химических свойств паровой и жидкой фаз, тангенциальной скорости набегающего потока газа и радиуса вытеснителя [c.287]

Анализ уравнения (10.1.17) показывает, что основными факторами, определяющими срыв капель с вытеснителя в закрученном потоке, является угол закрутки потока, определяемый конструкцией завихрителя, физико-химические свойства паровой и жидкой фаз, тангенциальная скорость набегающего потока и радиуса вытеснителя. [c.287]

Закрутка потоков в трубах используется в качестве средства интенсификации теплообмена. Она может осуществляться равномерно по всей трубе или только на ее начальном участке. В первом случае процесс можно назвать закруткой с постоянным по длине шагом, и во втором — местной закруткой потока. [c.352]

Закрутку потока с постоянным по длине шагом можно создать с помощью закрученной в виде винта ленты или шнековой вставки. Местную закрутку потока можно осуществить с помощью лопаточного завихрителя, короткой ленточной или шнековой вставкой, путем подвода всей жидкости или части ее через тангенциальные щели или сверления. [c.352]

Использование спиральных вставок создает условия для определенной закрутки потока, заставляет частицы перемещаться в радиальном направлении. При использовании центрального стержня с продольным ореб- [c.237]

Как показывают экспериментальные исследования, интенсивная закрутка потока существенным образом сказывается на характеристиках поля течения перераспределении полной энтальпии, эжекционных свойствах струй, улучшении смесеподготовки [c.3]

Естественно, что постановка целенаправленных опытов является основным методом изучения таких течений, довольно успешно помогающим конструкторам и исследователям в п >иклад-ных задачах использования закрутки потока, однако, поиски новых областей приложения и возрастающая стоимость опытов требуют разумного сочетания опытных и аналитических методик, что на данном этапе стимулирует работы в области совершенствования физико-математичес сих моделей, описывающих процесс. Тем более, что в настоящее время разработана целая гамма вихревых горелочных устройств на базе вихревого энергоразделителя, совершенствование которых возможно лишь при разумном сочетании опытных и теоретических данных в закрученных потоках в совокупности с постановкой численных математических экспериментов и развитием программ их реализации. Важность рассматриваемых проблем, большой накопленный объем информации и оригинальных разработок побудили авторов к опубликованию настоящей книги. [c.4]

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]

В последние годы закрутку потока стали широко использовать для интенсификации процесса горения. При создании эффективных фронтовых устройств камер сгорания в воздушно-реактивных двигателях, для стабилизации фронта пламени в различных камерах сгорания, при создании эффективных горелочных устройств, плазмотронов с вихревой стабилизацией все большее применение находят потоки с различной интенсивностью закрутки. Это обусловливает актуальность работ, направленных на понимание и описание термогазодинамики закрученных течений как при окислительно-восстановительных экзотермических химических реакциях, так и в их отсутствие. Необходимо вооружить практику методиками экономного расчета и проектирования технических устройств с закруткой потока, а сами устройства сделать более эффективными и экологически чистыми. [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]

К третьей группе относятся специфические закручивающие устройства, например, врашаюшиеся трубы. Однако низкие значения динамической вязкости газа существенно снижают эффективность способа. Для повышения интенсивности закрутки потока на внутренней поверхности вращающихся каналов устанавливают перфорированные пластины, пучки труб или пористые диски [196]. На выходе из таких закручивающих устройств создаются профили скорости, которые соответствуют закрутке газа как целого. В вязкой жидкости вращающиеся течения (вихри) практически всегда содержат центральное ядро, вращающееся как квазитвердое тело с практически постоянной по всему ядру угловой скоростью со. [c.16]

Качество горелочных устройств во многом определяется процессом смесеподготовки, т.е. смешением горючего и окислителя, конечная цель которого — создание гомогенной смеси компонентов топлива [34—40, 62, 63, 106, 141, 144, 245]. Для этого в камерах сгорания, горелочных устройствах широко используют криволинейные линии тока, закрутку потока и другие способы образования течения с интенсивной завихренностью [62, 106]. Примером может служить камера сгорания поршневого двигателя со стратифицированным зарядом (рис. 1.9). Закрутка поступающего воздуха и всасывающе-выталкивающее движение смеси, так называемое хлюпание, возникающее из-за выемки в днище поршня, позволяют решить две проблемы снизить эмиссию загрязняющих веществ и повысить КПД. Эти же моменты используются и для организации хорошей смесеподготовки в двигателях, работающих по циклу Дизеля. Закрутку потока используют [c.29]

Для авиационных двигателей следует добавить малые габаритные размеры и массу. Основными типами камер сгорания являются трубчатые, кольцевые и трубчато-кольцевые. В большинстве современных конструкций камер сгорания для повышения качества организации рабочего процесса используют закрутку потока с помощью центробежных фо унок, фронтовых устройств и воздушных завихрителей, устанавливаемых перед основной кольцевой зоной горения камер сгорания с двухступенчатым сжиганием топлива, обеспечиваюших сравнительно низкий уровень вредных выбросов. На рис. 1.10 показан вариант конструкции современной камеры сгорания. Разработка и доводка камер сгорания КС — трудоемкий процесс, пока не поддающийся достаточно надежному теоретическому расчетному обоснованию. Обычно в первичной зоне КС создается область интенсивно закрученного вихревого потока, что сопровождается некоторым падением давления, но обусловливает появление таких важных положительных моментов, как повышение эффективности сгорания устойчивая работа равномерное поле температуры легкий запуск пониженная эмиссия загрязняющих веществ сравнительно малая длина камеры. [c.32]

Широкое распространение закрутка потока получила при создании топочно-сжигаюших устройств циклонного и вихревого ти- [c.34]

Другой тип горелок с испоЛ1 ванием особенностей закрученного потока для организации и повышения эффективности рабочего процесса сжигания топлива — горелки для вращающихся цементных обжигательных печей. К ним относится и серия горелок ГВП, созданная ГипроНИИгазом (г. Саратов) и предназначенная для сжигания природного газа для обжига цементного клинкера (рис. 1.14). В направляющую трубу вставлен завихритель, имеющий со стороны сопла тангенциально расположенные лопатки а. Противоположный конец завихрителя соединяется с тягой и с рычагом управления. Устройство горелки позволяет изменять степень закрутки потока, что обеспечивает управление рабочим процессом и регулирование длины факела. Горелка позволяет полностью сжигать газ при коэффициенте избытка воздуха а = 1,02- 1,05. Применение горелки такой конструкции повышает производительность печей на 4-4,5% по сравнению с их работой на горелках обычной конструкции. При этом улучшается и качество клинкера. Дальнейшее совершенствование горелок этого типа бьшо связано с созданием вихревой реверсивной горелки для вращающихся трубчатых печей ВРГ, отличающейся от описанной тем, что в ней предусмотрена возможность изменения направления закрутки. [c.36]

От других труб она отличается оригинальным конструкторским оформлением как соплового ввода устройства закрутки потока, так и устройства, раскручивающего поток, в виде камеры прямоугольной формы, которой завершается формирование внутреннего контура камеры энергоразделения. Устройство ввода сжатого воздуха в виде интенсивно закрученного потока состоит из двух, имеющих торцевое сопряжение, частей — диффузора и конфузора. Диффузорная часть собственно и выполняет роль соплового ввода, имеющего близкую к спиральному форму. Поперечное сечение сопла выполнено прямоугольной формы с соблюдением рекомендации А.П. Меркулова по соотношению между его длиной и высотой 6 Л = 2 1. Внутренняя поверхность имеет форму усеченного конуса, что позволяет сформировать у выходящего потока осевую составляющую скорости и в некоторой степени снизить количество влаги у относительно теплых масс газа, стекающих по торцевой стенке диафрагмы и подмеши- [c.80]

В реальном течении, как показывают эксперименты, закрутка потока несколько отличается от составного вихря Рэнкина, получаемого в процессе решения уравнения движения (4.79). Учет отклонения приосевого вихря от вращения по закону твердого тела со = onst осушесталяется введением показателя степени при радиусе [c.192]

В плазмогенераторах с вихревой стабилизацией среднеинте-фальная температура факела возрастает с увеличением интенсивности закрутки потока 5= Vj y - На рис. 7.28 показана схема плазмотрона, использующего в качестве плазмообразующего га- [c.353]

Примечательно, что в лопатке с конвективным петлевым охлаждением весь воздух идет на охлаждение входной кромки, а в лопатке с ВЭ — не больше половины от всего расхода, однако, те-плосъем с входной кромки до 1/3 высоты пера от корня у лопатки с ВЭ выше. Объяснить это можно совокупностью действий интенсивно закрученного охлажцснного потока и высокоэффективным охлаждением средней части профиля. Поскольку, частично сохранившаяся после поворота на 180" закрутка потока в некруглом канале входной кромки быстро разрушается, а в результате теплоподвода температура воздуха быстро повышается, то и 6 по высоте входной кромки интенсивно уменьшается. [c.374]

В практике применения вихревых труб встречаются достаточно крупногабаритные их экземпляры с диаметром до 2 м и более [75, 76, 84, 168]. С этой точки зрения представляет интерес возможность использования вихревого эффекта в системе термоста-тирования ротора, улучщения работы думисной системы и подвода охлаждающего воздуха к турбине высокого давления с закруткой потока. [c.382]

Расчеты показывают, что при реализуемых степен51х закрутки потока в вихревой камере поверхностная сила пренебрежимо мала по сравнению с центробежной силой и силой Стокса. Тогда с учетом радиального фадиента давления и изменения кинематических параметров по радиусу запишем изменение равнодействующей сил, действующих на каплю, в дифференциальном виде [c.385]

Отсутствие азимутальной составляющей вектора скорости в рассмотренных вариационных задачах при осевой симметрии является ограничением, которое может, например, снизить силу тяти оптимального сопла. В работах [19, 20] на примере присутствия потенциальной закрутки потока вокруг оси симметрии выведены необходимые условия экстремума и продемонстрировано увеличение силы тяги. Дальнейшие исследования в этом направлении проведены Гудерлеем, Табаком, Брей-тером и Бхутани [21]. Систематическое сравнение оптимальных сопел этого типа выполнено Тилляевой [22]. [c.47]

Во всех рассмотренных до сих пор осесимметричных потоках азимутальная составляющая вектора скорости отсутствовала. Это являлось отраничением в постановке вариационных задач, но отказ от ограничений может только улучшить решение. Обратимся к закрученным осесимметричным течениям и покажем на простейшем примере, что закрутка потока действительно может увеличить силу тяги сопла при прочих равных условиях. При этом азимутальная составляющая скорости не будет рассматриваться как свободная функция, она просто будет задаваться. [c.143]

Закручивание газового потока осу1цествляется в завихрителях. Применяя завих-рители той или иной конструкции и изменяя их геометрические характеристики, можно получать различную степень закрутки потока и режимы течения закрученной струи в рабочей зоне (зоне контакта). [c.277]

Учитывая, что срыв капли происходит в закрученном потоке газа в качестве силы сцепления, следует принять осевую составляюгцую силы поверхностного натяжения, связанную с углом закрутки потока газа [c.287]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...