Исследование термоакустических колебаний газа в трубах при подводе тепла.

• Автор: Польшин, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1982
• Место защиты: Днепропетровск
• Количество страниц: 169 с.

0.1. Состояние вопроса
0.2. Основные положения работы
ГЛАЗА I. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОЛЕБАНИИ ГАЗА
ТРУБАХ Ш ПОД ВОДЕ ТЕПЛА
1.1 Релаксационность колебательных газодинамических
систем при подводе тепла
1.2. Динамическое уравнение состояния
1.3. Волновое уравнение, начальные, граничные условия и условия сопряжения
1.4. Математическая модель трубы с подводом тепла
1.5. D-разбиения для трубы о двумя открытыми концами
1.6. D -разбиения для трубы с ёмкостью на конце
1.7. ВЫВОДЫ
ГЛАЗА 2.Т ЕРМОА КУСТИ ЧЕС КИЕ КОЛЕБАНИЯ КАК ТЕПЛОВОЙ
РЕЛАКСАЦИОННОЙ ПРОЦЕСС
2.1. Динамическое условие возбуждения колебаний
2.2. Связь между параметрами Н йЛ, для источника энергии в виде теплообменника
2.3. Параметр Тт для спирального электронагревателя
2.4. Трубчатые нагреватели
2.5. ВЫВОДУ
ГЛАЗА 3.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМ0АНУС2
ТИЧЕСШ ГЕНЕРАТОР03 КОЛЕБАНИЙ ГАЗА
3.1. Постановка эксперимента
3.2. Определение собственных частот нрубы Рийке
3.3. Построение зон возбуждения колебаний Рийке

3.4. Температурные характеристики колебаний Рийке
3.5. Анализ спектрограмм колебаний Рийке
3.6. Установка Леманна
3.7. Построение зон возбуждения колебаний в установке
Леманна
3.8. Некоторые температурные особенности установки
Леманна
3.9. Анализ спектрограмм колебаний в установке Леманна
ЗЛО. Сравнение теоретически рассчитанной зоны
возбуждения колебаний с экспериментальной
З.ІІ. ЗЫЗОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
Рисунки к введению
Рисунки к главе I
Рисунки к главе
Рисунки к главе
Акт внедрения

0.1. Состояние вопроса.
Возникновение колебаний газа в трубах при подводе тепла привлекло к себе внимание еще в начале XIX века. Долгое время эта проблема представляла чисто академический интерес. Но по мере развития техники и энергетики, особенно при создании внеокофорсированных камер сгорания, возбуждение акустических колебаний в газовом столбе при наличии больших температурных градиентов приобрело определенную актуальность. Аналогичные проблемы возникают в промышленных топках [18,29] , глубоких газонагревных емкостях [55,74,87]
С этими явлениями связаны проблемы гашения промышленного шума при горении [71] , возникновение колебаний в криогенном оборудовании [11,60,89,90]

Серьезность данного вопроса состоит в том, что подобные колебания приводят не только к нарушению технологии, но и к конструктивному разрушению машин и установок [29,53]
С другой стороны, для термоакустических колебаний возмоано самое различное применение: генерирование мощных акустических полей для наружных испытаний, создание акустических маяков [17,35, 41,44,66,67] ; плазменных осцилляторов в М1Д генераторах [12,46, 57,58 ]; получение плоских акустических волн определенной частоты для лабораторных исследований [65,78,81] ; преобразование и перенос тепловой энергии [20,57] ; повышение эффективности газонагревных аппаратов [20,36,38] и теплообменников, двигателей внутреннего сгорания ж нефтехимических установок; очистка поверхностей нагрева [22,39] ; очистка газовых потоков, сепарация пылевых материалов и вентиляция [40]
Однако, использование и контроль термоакустических колебаний,

При отсутствии звуковой волны в среде устанавливается термодинамическое равновесие, уровень которого определяется равновесными параметрами Р0 , р0 , 50 , |г0 и т.д. При прохождении звуковой водны равновесие нарушается.
Пусть уравнение состояния среды имеет вид:
Р = Р(3,9,40 . (2.4)
Тодда, разложив в ряд около точки равновесия и отбросив члены второго порядка малости, получим эквивалентное уравнение:
• <2-5)
Поскольку давление является функцией плотности, энтропии и параметра и так как изменением энтропии при прохождении звуковой водны можно пренебречь, то
иВ .й ,
ль М/льЫрй (2-6)
Используя (2.3), умноженное на ( д Р / др )? , и (2.6),
выражение (2.5) можно преобразовать к виду:
р-р=©/9-9“ьгж+сг(§)Д ■ (2-7>
Если система находится в равновесии, то
т =(т +(1В а*. . (28)
Э?/* + ЭШ0у С2,8)
Так как равновесное значение |/0 является функцией плотности, то величина
1Ш) -1 [ж
ь?Ы0 1 1а?
’ (2.9)
т.е. представляет собой квадрат равновесной скорости звука. Величина ( ЭР/Эр Ху- представляет собой квадрат ско-