Экспериментальные исследования характеристик вихревых труб

Экспериментальные исследования характеристик вихревых труб [c.49]

Открытие вихревого эффекта и его последующее изучение неразрывно связаны с экспериментальным усовершенствованием конструкций вихревых труб, направленным на повышение его интегральных термодинамических характеристик аГ , ЛТ , л, и Все экспериментальные работы, посвященные исследованию вихревого эффекта, можно отнести к одной из двух фупп повышение эффективности вихревых труб оптимизацией формы камеры энергоразделения, соплового ввода и конструктивных размеров, определенно влияющих на термодинамику процесса энергоразделения [c.49]

Для экспериментальных исследований создавались все более мощные сверхзвуковые трубы, в конце 40-х годов стал применяться новый тип труб — ударные трубы (первые эксперименты проведены в США в 1949 г.), получившие всеобщее признание в 50-х годах. Усовершенствование оптического метода позволило получать более четкие картины течений, проследить процесс появления скачков уплотнения, уточнить структуру течения. Экспериментальные исследования в значительной мере способствовали выяснению причин появления скачков уплотнения, условий устойчивости ударных волн, структуры ударной волны, характера взаимодействия скачков, характера потока за скачком. Эти вопросы подверглись и теоретическому изучению. В 1939 г. А. Е. Донов предложил аналитическое решение задачи о вихревом сверхзвуковом течении. Он исследовал такое течение около профиля, рассматривая некоторые комбинации дифференциальных уравнений характеристик, а также выражения для дифференциала функции тока. Затем А. Ферри (1946) с помощью метода последовательных приближений определил систему характеристик уравнения движения для вихревого сверхзвукового течения, составленного Л. Крокко в 1936 г. Пример точного решения плоской вихревой задачи газовой динамики привел И. А. Кибель (1947), это ре- [c.326]

Традиционно неадиабатные вихревые трубы рассматривались лишь как охлаждаемые. Развитие областей внедрения вихревых энергоразделителей в системы охлаждения, термостатирования теплонапряженных деталей и узлов агрегатов энергетической, авиационной и некоторых других отраслей [7, 8, 38, 39, 73, 145, 194] потребовало постановки опытов по исследованию характеристик вихревых труб при подводе тепла к подогреваемему периферийному потоку через стенки камеры энергоразделения от внешнего источника. Экспериментальные исследования [73, 145, 194] по определению влияния внешнего теплового потока, подводимого от внешнего источника тепла через стенки камеры энергоразделения, были проведены на двух вихревых трубах с цилиндрической проточной частью и геометрией по своим параметрам близкой к оптимальной, по рекомендациям А.П. Меркулова [116]. Снижение эффектов охлаждения обохреваемой от внешнего источника вихревой трубы по сравнению с адиабатными условиями можно оценить относительной величиной [c.281]

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]

Микро- и макроструктур закрученного потока представлякгг особый интерес для понимания физического механизма процессов течения и тепломассообмена. На структуру турбулентного течения существенно влияют особенности радиального распределения осредненных параметров и кривизна обтекаемой газом поверхности. При этом поле турбулентных пульсаций при закрутке всегда трехмерно и имеет особенности, отличающие его от турбулентных характеристик осевых течений [16, 27, 155, 156]. Одно из основных и характерных отличий состоит в том, что в камере энергоразделения вихревой трубы наблюдаются значительные фадиенты осевой составляющей скорости, характеризующие сдвиговые течения. Эти градиенты наиболее велики на границе разделения вихря в области максимальных значений по сечению окружной составляющей вектора скорости. Приосевой вихрь можно рассматривать как осесимметричную струю, протекающую относительно потока с несколько отличной плотностью, и естественно ожидать при этом появления эффектов, наблюдаемых в слоях смешения струй [137, 216, 233], прежде всего, когерентных вихревых структур с детерминированной интенсивностью и динамикой распространения. Экспериментальное исследование турбулентной структуры потоков в вихревой трубе имеет свои специфические сложности, связанные с существенной трехмерностью потока и малыми габаритными размерами объекта исследования, что предъявляет достаточно жесткие требования к экспериментальной аппаратуре. В некоторых случаях перечисленные причины делают невозможным применение традиционных [c.98]

Результаты эксперимента показали, что при постепенном увеличении 1 происходит скачкообразное изменение спектрального состава излучаемых трубой звуковых волн. При этом подобным образом изменяются и термодинамические параметры работы вихревой трубы. Видно (см. рис. 3.32), что при достижении ц = 0,85 происходит резкое уменьшение адиабатного КПД и абсолютных эффектов подогрева и охлаждения (по модулю). Это явление сопровождается уменьшением интенсивности низкочастотных колебаний и соответственно увеличением высокочастотной акустической составляющей. Динамика низкочастотных колебаний в зависимости от ц аналогична поведению адиабатного КПД, т. е. максимуму КПД соответствует и максимум звукового давления, приходящегося на частоту 1300 Гц. Можно сделать вывод, что в процессе энергопергеноса в вихревой трубе наиболее активную роль играют низкочастотные возмущения и перспектива в использовании интенсификации тепломассообмена в вихревой трубе связана с применением для этого низкочастотных колебаний, соответствующих диапазону 1000—3000 Гц. Между акустическими характеристиками и эффективностью работы вихревой трубы существует четкая корреляция. Таким образом, на основе представленного обзора и результатов некоторых экспериментальных исследований макро- и микроструктуры вихревого потока вьщелим наиболее характерные и принципиальные его свойства [c.141]

Основываясь на результатах работы [223], можно предположить, что использование устройств, раскручивающих охлажденный и подогретый составляющие потоки, покидающие вихревые трубы, может повысить эффееты энергоразделения вследствие увеличения степени расширения в вихре. Это предположение получило экспериментальное подтверждение в работах А.П. Меркулова и его учеников, а также в работах В. И. Метенина и других исследователей из различных научных центров как в нащей стране, так и за рубежом [40, 112, 116, 137, 222, 226, 243, 245, 260, 262, 263, 270]. Экспериментально и теоретически подтверждено влияние на качество процесса теплофизических характеристик рабочего тела, в том числе и показателя адиабаты [35—40, 112, 116, 152, 153]. Частично получил опытное подтверждение вывод о пропорциональности абсолютных эффектов охлаждения от температуры газа на входе в сопло-завихритель [112,137]. Однако существенные расхождения теоретических предпосылок с результатами экспериментальных исследований не позволяют сделать вывод о достоверности рассматриваемой физико-математической модели процесса энергоразделения. Прежде всего расхождение заключается в характере распределения термодинамической температуры по поперечным сечениям камеры энергоразделения вихревых труб. В гипотезе рассмотрен плоский вихрь, поэтому объективности ради следует сравнить эпюры температуры для соплового сечения. Согласно [223], распределение полной температуры линейно по сечению, причем значение максимально на поверхности трубы. Эксперименты свидетельствуют о существенном удалении максимума полной температуры от поверхности, причем это отклонение не может быть объяснено лищь неадиабатностью камеры энергоразделения [17, 40, 112, 116, 207, 220, 222, 226, 227-231, 245, 251, 260, 262, 263, 267, 270]. Опыты показывают, что эффективность энергоразделения существенно зависит от геометрии трубы и длины ка- [c.154]

Среди электромагнитных приборов для контроля твердости наиболее широко применяют структуроскоп ВС-ЮП. Он предназначен для контроля прутков, труб, уголков, болтов, шпилек и т. п. из сталей 10, 25, 35, 45 (ГОСТ 1050—74), а также из других сталей, для которых может быть установлена однозначная связь электромагнитных характеристик с твердостью. Частота тока питания проходного преобразователя 175 Гц. Принцип работы прибора основан на возбуждении в испытуемом токопроводящем изделии вихревых токов и анализе изменения вторичного поля вихревых токов в зависимости от измеряемого параметра (твердость). Для анализа применяют амплитудно-фазовый метод обработки информации, которая сравнивается с сигналом от эталонного образца. Прибор мо>кет работать в двух режимах — по первой п по третьей гармонике. Трудность нсполь-зоваипя электромагнитных структу-роскопов для контроля твердости заключаете в необходимости отстройки от многих влияющих на результат измерения неконтролируемых параметров (зазор, диаметр, длина изделия, вариации химического состава, удельная электрическая проводимость и т, д.). В настоящее время такие приборы, кап и магнитные, могут быть рекомендованы в качестве индикационных средств, а уточнять их метрологические характеристики можно только после соответствующих экспериментальных статистических исследований для стали выбранной марки. [c.274]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...