Газодинамика и расчет эжекционных и вихревых пневмозатворов

• Автор: Гришина, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.04.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 128 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Актуальность исследования

1.2 Эжекционные аппараты

1.3 Применение вихревого эффекта в технике

1.4 Патентный поиск по аппаратам струйно-вихревого типа

Выводы по обзору. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СТРУЙНОГО ПНЕВМОЗАТВОРА

2.1 Принципиальная схема и рабочий процесс струйного пневмозатвора

2.2 Основные показатели работы и параметры эжектора

2.3 Расчетная модель струйно-эжекционного пневмозатвора
2.4 Характеристики эжекционного пневмозатвора
2.5 Конструкция пневмозатвора нового поколения
Выводы по главе
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИХРЕВОГО ПНЕВМОЗАТВОРА
3.1 Принципиальная схема и рабочий процесс вихревого пневмозатвора
3.2 Газодинамика вихревого пневмозатвора
3.3 Размерные характеристики пневмозатворов вихревого типа
3.4 Безразмерные характеристики вихревых пневмозатворов
Выводы по главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАСЧЕТ ПНЕВМОЗАТВОРОВ
4.1 Основные положения моделирования эксперимента
4.2 Цель, программа и методика проведения испытаний
4.3 Результаты экспериментов
4.4 Сопоставление экспериментальных и теоретических характеристик
4.5 Расчет пневмозатворов

4.5.1 Задачи расчета
4.5.2 Методика расчета вихревого пневмозатвора
4.5.3 Методика расчета эжекционного пневмозатвора
4.5.4 Сравнение результатов расчетов пневмозатворов
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ А Результаты моделирования кинематики потока в проточной
части пневмозатворов
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Протоколы испытаний вихревых пневмозатворов
ПРИЛОЖЕНИЕ В Патент на полезную модель
ВВЕДЕНИЕ
Представленная диссертация продолжает общий цикл исследований струйных течений в проточной части динамических машин, проводимых кафедрой «Гидравлика и гидропневмосистемы» Южно-Уральского государственного университета на протяжении нескольких десятков лет. За это время были разработаны конструкции и методики расчета струйных насосов, аппаратов гидротранспорта, кавитационных смесителей и т. д. В данной работе анализируется рабочий процесс и формулируются основные положения синтеза газодинамических аппаратов удержания давления - пневмозатворов.
Диссертация состоит из четырех глав, основных выводов, приложений и библиографического списка.
В первой главе диссертации обоснована актуальность проблемы, определено место данной работы в рамках направления струйной гидрогазодинамики, рассматриваются особенности вихревого движения газа и его применение в технике, дается обзор литературы по существующим методикам расчета эжек-ционных и вихревых аппаратов; выполнен патентный поиск по аппаратам струйно-вихревого типа; сформулированы цель и задачи исследования.
Обзор отечественной и зарубежной литературы показывает, что работа эжектора в качестве только пневмозатвора исследователями не рассматривается. Как следствие, отсутствуют данные по работе аппарата на режиме нулевых и минимальных расходов пассивной среды, методики его расчета и проектирования. Вместе с тем, применение этого режима позволяет создавать экономичные аппараты для выполнения ряда технологических операций. Таким образом, тема исследования представляет определенную новизну, научный и практический интерес.
В последнее время возрос интерес к промышленному использованию вихревого эффекта, который придает новые качества технологическим системам, такие, как быстродействие, мобильность, компактность, предельная простота
изготовления и эксплуатации. При этом явления, протекающие в вихревом

В зависимости от сочетания режимных параметров реактора и пневмозатвора можно выделить следующие возможные условия работы:
1. При противодавлении ниже предельного или критического значения (соответствующего режиму запирания канала), когда аппарат совмещает функции пневмозатвора и нагнетателя. В случае проточного реактора противодавление изменяться во времени не будет. В аппаратах циклического типа параллельно с загрузкой сыпучего материала будет осуществляться нагнетание запирающего газа (который может выполнять функции реагента или катализатора), тогда давление в реакторе будет постепенно увеличиваться. Такое повышение давления оказывает влияние как на скорость протекания химических реакций в аппарате, так и на количество подаваемого сыпучего материала. Необходимым условием нормальной работы установки является непревышение конечным давлением процесса величины предельного давления.
2. При достижении противодавлением со стороны камеры реактора критического значения, эжектирование газа со стороны патрубка загрузки прекращается, и подача сыпучего материала осуществляется под действием сил тяжести - это предельный режим работы аппарата. Эжектор предотвращает выбросы агрессивных газов из печи наружу, выполняя при этом функцию пневмозатвора. В условиях нулевого массового коэффициента эжекции аппарат развивает максимальный перепад давлений. В таком режиме может работать система загрузки проточного реактора при отсутствии колебаний давления в рабочей зоне. В случае реактора циклического действия такой режим соответствует окончанию рабочего цикла. Особенностью данного режима является существенная зависимость подачи сыпучего материала от его фракционно-гранулометрического состава. Так как загрузка осуществляется под действием сил тяжести при отсутствии эжекционного эффекта, то в реактор будут поступать только достаточно крупные частицы со скоростью витания, существенно превышающей скорость движения газа в реакторе. Мелкие же частицы малой скорости витания будут находиться во взвешенном состоянии в зоне пневмозатвора, т. е. подача вещества в зону реактора прекращается.