Эффект Ранка

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]

Отмеченные преимущества в некоторых случаях обеспечивают экономическую целесообразность применения вихревых устройств, реализующих эффект Ранка. [c.230]

Предположения об отсутствии внутрифазной вязкости и неучет тепломассообмена, возникающего при конденсации или испарении, вносят дополнительные погрешности. Действительно, если учитывается вязкость несущей фазы, то в тех случаях, когда число Прандтля Рг=5 1 возникает неравномерное распределение температуры торможения (энтальпии торможения) по радиусу, т. е. вихревое перераспределение полной энергии (вихревой эффект Ранка [62]). При этом изменение термодинамических параметров р, р, Т вдоль координат (г, z) может значительно отличаться от рассчитанного изложенным методом. Пренебрежение эффектами тепломассообмена вносит погрешности, обусловленные тем, что не учитывается дополнительная конденсация в прикорневой зоне пониженных температур. Конденсация возникает в потоке несущей фазы и на каплях. Не исключено частичное испарение капель в периферийной области течения, где термодинамические температуры повышенные. Подчеркнем, что интенсивная конденсация происходит в отрывных областях закрученного потока, так как снижение температур в этих областях оказывается особенно значительным. [c.173]

Вихревой эффект (эффект Ранка), создаваемый вихревой трубой, заключается в температурном разделении потока газа, т. е. [c.232]

В то же время есть основания полагать, что вихревой эффект Ранка позволяет получать температуру холодного потока Та<Тз, и, таким образом, значение Г, определяемое соотношением (4-10), не является предельным значением температуры холодного потока. В пользу этого предположения свидетельствуют и опытные данные. Они показывают, что из-за вакуума в осевой части вихря термодинамическая температура газовых частиц в ней может быть ниже Ts. Поэтому газовые частицы, образующие выходящий через диафрагму при атмосферном давлении холодный поток, будут при расширении отдавать тепло частицам, находящимся в осевой части вихря. Этот процесс теплообмена может привести при достаточно совершенной конструкции вихревой трубы к тому, что будут достигнуты температуры, более низкие, чем те, которые отвечают адиабатическому расширению до ро=1 кгс/см , [c.71]

Остановимся теперь на наиболее простом в конструктивном отношении методе совместного получения тепла и холода, основанном на эффекте вихревого температурного разделения газов и паров — эффекте Ранка. [c.147]

Окончательный результат эффекта Ранка для газа может быть представлен в Т, -диаграмме (рис. 6-12). [c.148]

Значительное число исследований, посвященных эффекту Ранка [Л. 59], можно разделить на две группы первая — опытные работы, направленные на улучшение эффекта и отыскание наиболее рациональных конструкций, и вторая — теоретические исследования, направленные на газодинамическое и термодинамическое объяснение эффекта и создание достаточно полной теории этого сложного явления. В настоящее время существует ряд вполне обоснованных теорий, объясняющих эффект вихревого температурного разделения. Взаимодействие образующихся в аппарате вихрей дает основное объяснение наблюдаемому явлению. Однако следует указать на то, что до сих пор достаточно развитой и вполне законченной теории, которая была бы способна предсказать все тонкости этого эффекта и дать необходимые рекомендации конструктору для улучшения эффективности устройства, еще не разработано. [c.150]

Объясняется это сложностью внутренне необратимых процессов, происходящих в этом простом по конструкции устройстве. Говоря о сопровождающих эффект Ранка явлениях, мы имеем в виду ряд наблюдаемых на опыте процессов, часть из которых не вытекает ни из одной из существующих теорий и не находит удовлетворительного объяснения. Приведем краткий перечень некоторых из них [c.150]

Эффект Ранка для газовой области нельзя сопоставлять с эффектом Джоуля—Томсона, так как последний при сравнительно небольших интервалах давления слишком мал (это и приводит к необходимости применять высокие давления в установках по схеме Линде). [c.152]

Наши исследования эффекта Ранка для паров, сравнительно близких к состоянию насыщения (ННз, СОг, СН4), показали, что температурная эффективность для этих веществ сохраняется примерно постоянной [Л. 2, 3]. При высоких значениях начальных давлений эта величина для разных веществ сравнительно точно выражается следующим простым соотношением [c.156]

Вулис А. А. Об эффекте Ранка. [c.211]

При обтекании тел другой формы задача определения г является еще более сложной, т.к. при обтекании тела в его кормовой части образуются струйки с местными скоростями, превышающими скорость набегающего потока. Это приводит к понижению температуры, торможению вблизи оси вихря и повышению температуры торможения в более удаленных от оси вихря слоях. На этом основан так называемый "эффект Ранка", используемый в вихревых холодильниках или теплообменниках, [c.137]

Другое неожиданное явление — эффект Ранка — наблюдается нри сильном вращательном движении сжимаемого газа. Если в вихревую камеру подводить воздух под достаточно высоким дав- [c.62]

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]

Глава 4 посвящена анализу физико-математического описания течений с закруткой. При этом акцент сделан на моделях, объясняющих эффект Ранка. Рассмотрена взаимосвязь между турбулентными характеристиками течения и процессом энергоразде-ления. Дано физическое объяснение влияния масштабного фактора на процесс. Приведены алгоритм расчёта и результаты численного эксперимента. [c.5]

Одной ИЗ наиболее характерных особенностей течения закрученного потока по осесимметричному каналу является открытый в 1931 г. французским инженером металлургом Ж.Ж. Ранком эффект, заключающийся в существенной температурной неравномерности в потоке газа по сечению канала. При определенной конструкции устройства с закрученным потоком его удается разделить на два потока, различающиеся по полной энтальпии. Это явление получило название эффекта Ранка, или эффекта энергоразделения [244, 247]. [c.26]

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]

Этот факт имеет достаточно прозрачное физическое объяснение. При неизменных геометрии трубы и степени расширения в ней увеличение ц достигается прикрьггием дросселя, т. е. уменьшением площади проходного сечения для периферийных масс газа, покидающих камеру энергоразделения в виде подогретого потока. Это равносильно увеличению гидравлического сопротивления у квазипотенциального вихря, сопровождающегося ростом степени его раскрутки, увеличением осевого градиента давления, вызывающего рост скорости приосевых масс газа и увеличение расхода охлажденного потока. Наибольшее значение осевая составляющая скорости имеет в сечениях, примыкающих к диафрагме, что соответствует опытным данным [116, 184, 269] и положениям усовершенствованной модели гипотезы взаимодействия вихрей. На критических режимах работы вихревой трубы при сравнительно больших относительных долях охлажденного потока 0,6 < р < 0,8 течение в узком сечении канала отвода охлажденных в трубе масс имеет критическое значение. Осевая составляющая вектора полной скорости (см. рис. 3.2,а), хотя и меньше окружной, но все же соизмерима с ней, поэтому пренебрегать ею, как это принималось в физических гипотезах на ранних этапах развития теоретического объяснения эффекта Ранка, недопустимо. Сопоставление профилей осевой составляющей скорости в различных сечениях камеры энергоразделения (см. рис. 3.2,6) показывает, что их уровень для классической разделительной противоточной вихревой трубы несколько выше для приосевых масс газа. Максимальное превышение по модулю осевой составляющей скорости составляет примерно четырехкратную величину. [c.105]

Однако устойчивость будет наблюдается и при политропном распределении с показателем политропы I <п< к, гпе к = С /С,. В этом диапазоне процесс переноса тепла против градиента температуры обусловлен крупномасштабной турбулентностью. Хин-це считает также, что аномальная температура в следе за телами при их обтекании сжимаемыми жидкостями с большим числом Маха [197] может быть объяснена переносом энергии при совершении турбулентными молями квазимикрохолодильных циклов. По мнению Хинце [197], это явление объясняет и физическую сущность эффекта Ранка. К тому же выводу приходят И.И. Гусев и Ф.Д. Кочанов [35], получившие для плоского кругового потока в сопловом сечении политропное распределение параметров [c.165]

Вихревые плазматроны или плазмотроны с вихревой стабилизацией плазменного жгута известны давно, и их характеристики можно найти в изданных зарубежных и отечественных монофа-фиях. Однако устройства, генерирующие поток плазмы заданных параметров, целенаправленно использующие характерные особенности эффекта Ранка, впервые были описаны в 1992 г. [148]. Особенность таких устройств — это уже отмеченное ранее естественное конвективно-пленочное охлаждение корпусных элементов подаваемым через сопло закручивающего устройства потоком интенсивно закрученного газа, перемещающегося от сечения соплового ввода к противоположному концу вихревой камеры плазмотрона в виде квазипотенциального периферийного вихря. Одновременно осуществляя аэродинамическую стабилизацию, вихревые плазмотроны на базе вихревых энергоразделителей Ранка позволяют заметно повысить интенсивность повышения температуры плазменного факела при увеличении коэффициента теплоотдачи. Термический КПД в опытах составлял 85 94% [c.353]

Опишем цикл предлагаемой установки изображенный на Т, S-н Р, i — диаграммах (рис. 8.20). В предлагаемой установке в вихревой трубе происходит сепарация конденсата — жидкой фазы хладагента и отвод части несконденсировавшегося газа. Как уже отмечалось, вихревая труба выполняет роль конденсатора и расширительного устройства с переохладителем. После процесса охлаждения 2"—2 рабочее тело через завихритель 13 подается в вихревую трубу 3 в виде интенсивно закрученного вихревого потока. В процессе энергоразделения повышается температура у периферийного потока, перемещающегося от соплового ввода за-вихрителя 13 к крестовине 7. Температура периферийных масс газа на 30—50% выше исходной. Этот факт и высокий коэффициент теплоотдачи от подогретых масс газа к стенкам камеры энергетического разделения 14 приводит к интенсификации теплообмена и уменьшению потребной поверхности теплообмена у конденсатора, а, следовательно, обеспечивает уменьшение его габаритов и металлоемкости. В приосевом вихре, имеющем пониженную температуру за счет расширения в процессе дросселирования и вследствие реализации эффекта Ранка, происходит конденсация. Образовавшиеся капли влаги отбрасываются центробежными силами на периферию. Часть конденсата вытекает через кольцевую щель 18 в конденсатосборник, а другая уносится потоком и вытекает через кольцевое коническое сопло 9 в камеру сепарации 4. По стенкам камеры сепарации жидкая фаза хладагента стекает и отводится в испаритель 10. Из испарителя 10 жидкая фаза прокачивается насосом 11 через охлаждаемый объект 12, охлаждает его и возвращается в испаритель 10. Из испарителя 10 паровая фаза через сопло 17 поступает в вихревую трубу в центральную ее часть в область рециркуляционного течения и через коническое кольцевое сопло 9 выбрасывается в се-парационную камеру 4, откуда в виде паровой фазы всасывается вновь в компрессор 1, сжимается до необходимого давления и вновь возвращается через теплообменник 2 на вход в вихревую трубу 3. По межрубашечному пространству 16 между камерой энергоразделения 14 и кожухом 15 циркулирует охлаждающая [c.397]

Для получения сжиженных газов могут быть использованы дросселирование (эффект Джоуля—Томсона), расширение газа, охлаждение рабочего тела специальными хладоагентами, вакуумирование сжиженного газа, вихревой эффект Ранка, явлецие Пельтье, адиабатное размагничивание и др. [c.354]

Сопоставлять метод охлаждения при помощи эффекта Ранка с другими можно по-разному, с разных точек зрения. Первый способ оценки, достаточно широко обсужденный в настоящей работе, основан на определении степени термодинамического совершенства установки (эксергетический метод). Он, в конечном счете, сводится к нахождению величины расхода превратимой части энергии, нужной для достижения наблюдаемого эффекта. Однако возможна и иная оценка. Дело в том, что, несмотря на важность степени энергетического совершенства, эта величина не всегда является главным критерием, определяющим ценность того илн иного метода. В ряде случаев, особенно когда речь идет о небольшой производительности холодильных агрегатов, преобладающим критерием при оценке является достижимость наиболее низких температур. В частности, сопоставляя генерацию холода методом Ранка с другими методами, целесообразно ввести понятие о температурной эффективности, которая и будет характеризовать возможность достижения наиболее низких температур. [c.151]

Для эффекта Ранка, как показывает опыт, обе порции газа (холодная и горячая) имеют отличные от среды температуры и, следовательно, каждая из них обладает отличной от. нуля дК1 ер1ией, Таким образом, вычислив работоопособиость холодной и горячей порций газа после разделения, мы сможем оценить степень совершенства процесса Ранка. Естественно, что, смешав после разделения обе порции газа, мы получили бы то же состояние, что и в конце процесса дросселирования. [c.153]

ПОНДЕРОМОТОРНЫЕ СЙЛЫ в звуковом поле — совокупность сил, действующих на вещество дли тело, помещённое в звуковом поле. В П. с. вносят вклад переменное звуковое давление, пропорциональ-зое амплитуде звука, и квадратичные эффекты — ра-диац. давление, силы Бьеркнеса (см. ниже), а также гидродинамич. силы, обусловленные движением среды В Ввуковой волне. П. с. проявляются в действия звуковой волны на чувств ИТ, элементы приёмников звука, д УЗ-коагуляции, диспергировании, кавитации, в возникновении акустических течений, усталости материалов, подвергающихся длит, воздействию интенсивного дкустич. излучения, во вспучивании границ раздела двух сред. [c.85]

Вихревой эффект (эффект Ранка), создаваемый вихревой трубой, заключается в температурном разделении потока газа исходный сжатый поток разделяется на два — внутренний, выходаший через диафрагму 3, более холодный (G с температурой t ), чем исходный, и внешний, выходящий с противоположной стороны, — более горячий (Gp с температурой / ) [25]. [c.312]

Смотреть страницы где упоминается термин Эффект Ранка : [c.308] [c.403] [c.410] [c.300] [c.212] [c.147] [c.148] [c.210] [c.76] [c.17] [c.293] [c.63] [c.191] [c.400] [c.403] [c.172] [c.401] [c.402] [c.402] [c.406] [c.410] [c.479]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...