Исследование эффекта энергоразделения с целью улучшения характеристик вихревой трубы

• Автор: Хаит, Анатолий Вильич
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 202 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ ТРУБ РАНКА-ХИЛША

1.1. Введение

1.2. Описание конструкции и принципа работы вихревой трубы

1.3. Классификация вихревых труб

1.4. Экспериментальные исследования эффекта энергоразделения Ранка-Хилша

1.4.1. Параметрические исследования вихревых труб

1.4.2. Исследование микроструктуры винтового потока

1.5. Теоретические исследования эффекта Ранка-Хилша

1.5.1. Гипотезы энергоразделения
1.5.2.' Математическое моделирование вихревых труб
1.6. Выводы по главе. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИНТОВОГО ПОТОКА, ФОРМИРУЮЩЕГОСЯ В ВИХРЕВЫХ ТРУБАХ
2.1. Постановка задачи для разделительной и двухконтурной вихревых труб. Уравнения математической модели
2.2. Моделирование турбулентности
2.3. Результаты расчета винтового потока в разделительной вихревой трубе. Выбор типа модели турбулентности
2.4. Механизм энергоразделения, заложенный в рассматриваемую математическую модель

2.5. Результаты расчета винтового потока в двухконтурной вихревой трубе
2.6. Выводы по главе
ГЛАВА 3. МОДИФИКАЦИЯ ГЕОМЕТРИИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ДВУХКОНТУРНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ НА ОСНОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
3.1. Математическое моделирование газового потока в классическом многозаходном сопловом аппарате
3.2. Разработка конструкции сверхзвукового соплового аппарата
3.2.1. Разработка конструкции и математическое моделирование газового потока в плоском сверхзвуковом аппарате
3.2.2. Разработка конструкции и математическое моделирование газового потока в сверхзвуковом сопловом аппарате с поворотом сверхзвуковой части потока
3.3. Математическое моделирование двухконтурной вихревой трубы с
различными геометрическими размерами камеры энергоразделения
3.3.1. Изменение длины и угла конусности камеры энергоразделения
3.3.2. Изменение размеров диаметров диафрагмы и трубки ввода дополнительного потока
3.3.3. Использование устройства предварительной закрутки дополнительного потока
3.3.4. Влияние доли горячего потока на энергетическую эффективность двухконтурной вихревой трубы
3.3.5. Регулирование производительности соплового ввода
3.4. Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХКОНТУРНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ

4.1. Объект экспериментального исследования, экспериментальная установка, измерительное оборудование
4.2. Методика проведения экспериментальных работ, обработка измерений
4.3. Результаты экспериментальных исследований
4.3.1. Экспериментальное исследование вихревой трубы, работающей
в двухконтурном режиме
4.3.2. Экспериментальное исследование двухконтурной вихревой трубы, работающей в разделительном режиме
4.4. Выводы по главе
ГЛАВА 5. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИЙ ВИХРЕВЫХ ТРУБ И ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК НА ИХ ОСНОВЕ
5.1. Математическое моделирование вихревых труб с установленным сверхзвуковым сопловым аппаратом
5.1.1. Разделительная вихревая труба
5.1.2. Двухконтурная вихревая труба
5.2. Результаты испытания разработанных промышленных образцов вихревых труб
5.2.1. Вихревые воздушные теплогенераторы
5.2.2. Вихревые холодогенераторы для установок утилизации попутного нефтяного газа
5.3. Результаты оценки возможности применения климатической установки на базе двухконтурной вихревой трубы для одного из существующих хладокомбинатов
5.4. Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

давления и повышенной Подвод тепла к турбулентному молю температуры
Рис. 1.15. Схема микрохолодильного цикла [10]
вых труб громкий "свист"должен ускорять периферийные слои вихревого течения. Косвенное экспериментальное подтверждение отмечается в работах Жидкова М.А. и др. [69].
Гуцол А.Ф. [11,15] выдвинул и обосновал новый подход к пониманию процессов в вихревых трубах, который, по его мнению, демонстрирует возможность объяснения с единых позиций имеющегося множества экспериментальных результатов. Гипотеза, выдвигаемая в этой работе, сводится к объяснению появления в центральной части трубки не разогревшегося газа. Согласно предложенной гипотезы, в центре вихря оказываются те порции входящего газа, которые изначально имели незначительный запас кинетической энергии, а механизмом, обеспечивающим попадание в центр вихря именно этих порций, является разделение в поле центробежных сил элементов потока, имеющих разную тангенциальную скорость.
В качестве вывода по рассмотренным гипотезам энергоразделения необходимо отметить следующее. На текущий момент времени ясно, что эффект температурного разделения в вихревых трубах вызван большим количеством сложных процессов тепло- и массообмена, возникающих в винтовом потоке сжимаемой среды. Значительное влияние на весь процесс оказывает турбулентность, интенсивность которой достигает значительных величин.