Исследование процессов переноса в вихревой камере с центробежным слоем частиц

• Автор: Лукашов, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Глава 1. Введение - обзор состояния вопроса
1.1. Классификация закрученных потоков
1.2. Характеристики, используемые при описании закрученных потоков
1.3. Гравитационный кипящий слой
1.4. кипящий слой в камере с вращающимися стенками
1.5. центробежный псевдоожиженный слой
Выводы по главе
Глава 2. Методы исследования
2.1. Особенности измерений в закрученных потоках методом ЛДА
2.2. Влияние прецессии на измеряемые характеристики потока
2.3. Особенности экспериментального определения интенсивности ТМО
Глава 3. Аэродинамика однофазного закрученного потока
3.1. - Аэродинамика течения в основном объёме камеры
3.2. Взаимодействие закрученной струи с плоскостью
Глава 4. Аэродинамика однофазного закрученного потока
4.1. - Аэродинамика газового потока в вихревой камере со слоем
4.2. характеристики вращающегося слоя
4.3. Гидравлическое сопротивление вихревых камер
4.4. Интенсивность тепло и массообмена между частичками слоя и несущим потоком
Глава 5. Вихревая камера с горением
5.1. Особенности аэродинамики вихревой камеры с горением
5.2. Организация химического процесса в вихревой камере со слоем катализатора
5.3. Горение пропана и метана в слое инертного материала
Выводы
Литература
Глава 1. Введение - обзор состояния вопроса
1.1. Классификация закрученных потоков
Влияние вращения на инертные и химически активные течения изучается уже на протяжении длительного времени. Закрутка потока, то есть сообщение потоку вращательного движения, может приводить к воздействию на все параметры течения, и в том числе на процессы переноса тепла и вещества. Наряду с задачами аэродинамики, связанными с необходимостью создавать эффективные летательные аппараты, предсказывать поведение атмосферы и океана, большое внимание уделяется процессам переноса тепла и вещества в ограниченных закрученных течениях с фазовыми и химическими превращениями. Даже «простейшие» (стационарные, ламинарные) типы таких течений далеко не всегда могут быть получены в численном моделировании. Анализ влияния всего многообразия управляющих факторов при численном моделировании может оказаться задачей не менее сложной, чем само прямое численное решение. Экспериментальные исследования закрученных потоков необходимы для создания реалистичных моделей технологических процессов и природных явлений, протекающих в атмосфере и в водной среде.
В технических приложениях используются свойства закрученных потоков позволяющие стабилизировать процессы при протекании химических реакций, выравнивать температурные неоднородности. Широко используется закрутка для сепарации потоков запылённых твердыми частицами или аэрозолями. Одним из известных методов организации переработки дисперсных материалов является флотация. Обычно флотацию организуют в поле сил тяжести. Мелкие фракции в таких аппаратах следуют за потоком, при этом разделение ухудшается либо становится невозможным. Если среда приводится во вращение, поле центробежных сил изменяет баланс сил, действующих на частицу. При этом происходит существенное повышение эффективности процесса разделения. Вихревые камеры (Рис. 1.1.1.В) применяются для интенсификации процесса теплообмена между частицами и

Рис. 1.1.1. Закрученные потоки в технических приложениях. А- натекание закрученной струи на преграду; В- локализация нагретого потока в приосевой области вихревой камеры.
потоком воздуха, для организации эффективного сжигания топлива, для стабилизации плазменного шнура в плазмотронах, для тепловой защиты стенок каналов и в ряде других процессов.
1.2. Характеристики, используемые при описании закрученных потоков
Можно выделить два характерных типа закрученных течений (Рис.
1.2.1.):
1. квази- твёрдое вращение (вынужденный вихрь), в случае когда окружная компонента скорости линейно растёт с радиусом относительно оси вихря: и,=кг (1.2.1)
2. свободный вихрь, окружная компонента скорости обратно пропорциональна расстоянию от оси вихря
и =— (1.2.2)

Часто для анализа закрученного потока используют комбинации двух этих типов вращения. Примером этому может служить вихрь Рэнкина: приосевой области поток вращается по закону твёрдого тела, а начиная с некоторого радиуса Л* по закону свободного вихря. Часто распределение окружной компоненты скорости аппроксимируют эмпирическими зависимостями по типу вихря Ренкина или Бюргерса:

Д(/) • е
У[(®д-<»/■)<+«о]

СОФАЗ

(р = Дй)^ дм
а2(0 V

Л/,+1 |<-»1 I

> ЩМ *

N (Д( )
Рис. 2.1.1. Структурная схема программно- управляемого следящего фильтра, формируется знаковая импульсная последовательность £(/,) приращений набега фазы разностной частоты Д(2>(г) = ДоЦ за время АТ, существования доплеровского сигнала с учетом её знака. Шаг дискретности фазы при этом равен л /2, а время Доопределяется длительностью стробирующего импульса, формируемого из амплитуды А2(1) при превышении ею заданного порога. Далее импульсная последовательность Щ,) интегрируется в накопительном сумматоре С, где формируется код Лфг,) управления частотой ГУЧ. Таким образом, замыкается цепь обратной связи и ГУЧ следит за частотой доплеровского сигнала. При этом, как отмечалось выше, точность слежения оказывается недостаточной. Для того, что бы повысить точность измерения вводится цепь коррекции показаний следящего фильтра. Она содержит измеритель интервалов Лг(+| времени между импульсами последовательности 1,(1,) ■ Код Уу(0 управления ГУЧ и код времени М, Д) поступают в память