Процесс эжекции и смешения потоков газа в аппаратах циклонного типа

• Автор: Исаев, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, КРИТЕРИЕВ, ЕДИНИЦ И
ТЕРМИНОВ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. АНАЛИЗ ДОСТОИНСТВ И НЕДОСТАТКОВ КОНСТРУКЦИЙ АППАРАТОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ЭЖЕКЦИИ ГАЗА
1.1. Предпосылки создания вихревого эжектора. Вихревая трубка Ранка-Хилша
1.2. Основы проведения процесса эжекции газа в вихревых эжекторах
1.3. Основы проведения процесса эжекции газа в струйных аппаратах
1.4. Основные выводы по анализу основ проведения процесса эжекции газа в эжекторах различных конструкций
Глава 2. КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ И
РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ВИХРЕВОГО ЭЖЕКТОРА НА ВЕЛИЧИНУ КОЭФФИЦИЕНТА ЭЖЕКЦИИ
2.1. Исследование влияния конструктивных и режимных параметров работы вихревого эжектора на величину коэффициента эжекции при атмосферном наружном давлении
2.2. Исследование влияния повышения наружного давления перед патрубком выхода смешанного потока на величину коэффициента эжекции
2.3. Исследование влияния изменения наружного давления перед патрубком входа эжектируемого потока на величину коэффициента эжекции
2.4. Расчет гидравлического сопротивления аппарата
Глава 3. РАСЧЕТ ВИХРЕВОГО ЭЖЕКТОРА. СОПОСТАВ ЛЕНТЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ ВИХРЕВОГО ЭЖЕКТОРА И СТРУЙНОГО АППАРАТА
3.1. Порядок расчета вихревого эжектора с использованием полученных
ранее математических зависимостей
3.2. Расчет энергетических затрат, связанных с работой вихревого эжектора и струйного аппарата, при одинаковых условиях проведения процесса эжекции
3.3. Анализ расчетных данных
Глава 4. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Результаты исследования расчетной модели вихревого эжектора, соответствующей опытному образцу вихревого эжектора
4.3. Сравнение экспериментальных и расчетных данных
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Аэродинамическая картина внутри вихревого
эжектора
Приложение 2. Алгоритм расчета вихревого эжектора
Приложение 3. Справка о практической значимости работы
Приложение 4. Патент

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, КРИТЕРИЕВ, ЕДИНИЦ И
ТЕРМИНОВ
и - коэффициент эжекции;
О - внутренний диаметр цилиндрического корпуса вихревого эжектора, м; с1 - внутренний диаметр патрубка входа эжектируемого потока, м;
Рвх ~ суммарная площадь поперечного сечения патрубков входа рабочего потока, м2;
Ьк - площадь поперечного сечения патрубка входа эжектируемого потока, м ;

^Ь1Х - площадь поперечного сечения патрубка выхода смешанного потока, м ;

г — площадь поперечного сечения цилиндрического корпуса аппарата, м ; с - ширина поперечного сечения патрубков входа рабочего потока газа, м;
/- длина поперечного сечения патрубков входа рабочего потока газа, м; а - ширина поперечного сечения патрубка выхода смешанного потока, м; е - расстояние от нижней кромки тангенциальных патрубков входа рабочего потока до верхней кромки тангенциального патрубка выхода смешанного потока, м;
М - число Маха в патрубках входа рабочего потока газа;
(?вх - массовый расход рабочего потока газа, кг/с;
(7ВС - массовый расход эжектируемого потока газа, кг/с;
<2т - объемный расход рабочего потока газа, м3/с;
(2вс_ объемный расход эжектируемого потока газа, м3/с;
Твх - температура рабочего потока газа, К;
Твс - температура эжектируемого потока газа, К;
/эвс - плотность эжектируемого потока, кг/м3; рвх - плотность рабочего потока, кг/м3;
Рвсотн - относительная плотность эжектируемого газа;
/гвс - вязкость эжектируемого потока, кг/м3;
цвх - вязкость рабочего потока, кг/м3;
совх — скорость газа в патрубке входа рабочего потока, м/с;

освещение ряда преимуществ вихревого аппарата. Например, прямоструйные аппараты имеют растянутые смесительную камеру и диффузор (длина смесительной камеры прямоструйных эжекторов составляет примерно 8-12 диаметров эжектора, а длина трубы вихревого эжектора не превышает 0,6 ее диаметра). Кроме того, важным недостатком струйного эжектора является его чувствительность к смене режима. При отклонении от расчетного режима эффективность струйного эжектора резко ухудшается даже при использовании суживающегося регулируемого сопла. [76]. Сравнительные расчеты размеров вихревых и струйных эжекторов при одном и том же заданном расходе эжектируемого газа показали значительное преимущество вихревых эжекторов по весу и габаритам по сравнению с прямоструйными.
В работе [16] группа исследователей во главе с Алимовой Л. К. представили результаты экспериментального исследования влияния степени закрутки рабочей среды на эффективность работы жидкостно-газового вихревого эжектора, предназначенного для перекачки воздуха. Степень закрутки оценивается отношением вращательного импульса к осевому в масштабе характерного линейного размера завихрителя. В работе было установлено, что наиболее оптимальной является умеренная степень закрутки, которая обеспечивает максимальную турбулизацию потока при минимальных гидравлических потерях. Сравнительный анализ со струйным аналогом привел к заключению, что при работе обоих аппаратов в оптимальных режимах, рекомендованный авторами оптимальный вариант вихревого эжектора позволяет обеспечить увеличение коэффициента эжекции и повышение к.п.д. аппарата.
В промышленной теплоэнергетике большое значение приобретает борьба за экономию теплоэнергетических ресурсов. В работе [63, 94] авторы уделяют внимание утилизация низкопотенциальных водяных паров. Для этих целей опять же могут быть использованы аппараты струйного и вихревого типов. В работе отдается предпочтение вихревым эжекторам, экономичность которых, по мнению авторов, обещает быть выше из-за упорядоченного процесса