Эффективность тепловых процессов и очистки воздуха от пыли в вихревой трубе низкого напора

• Автор: Терехов, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава I. Определение областей рационального применения вихревых труб.

Постановка задач исследования.

1.1 Промышленное применение вихревых энергоразделителей

1.2 Тенденции совершенствования вихревых труб.

1.3 Модели вихревого эффекта. Влияние свойств рабочего тела на

термодинамическую эффективность процесса разделения

1.4 Газодинамика закрученного потока в вихревой трубе. Параметры,

определяющие эффект Ранка

1.5 Выводы по главе и постановка задач исследования.

Глава II. Методика оценки эффективности и гидродинамика аппаратов с
закрученным движением фаз.
2.1 Эксергетический анализ вихревой трубы
2.2 Квалиметрический метод оценки эффективности применения вихревых
2.3 Гидравлическое сопротивление вращающегося слоя газа
2.4 Динамика закрученного потока в пристенной зоне цилиндрического
аппарата
2.5 Движение газа у поверхности выхлопного патрубка вихревого
аппарата.
2.6 Газодинамическая неустойчивость в вихревых аппаратах.
2.7 Выводы.
Глава Ш. Экспериментальные исследования процесса температурного разделения газа в вихревой трубе.
3.1 Вихревая труба. Описание конструкции, объекты исследования.
3.2 Контрольноизмерительны приборы, средства автоматизации и программное обеспечение экспериментального стенда
3.3 Методика экспериментальных исследований и обработка опытных данных
3.4 Определение основных характеристик вихревой трубы. Влияние начальных параметров па процесс разделения
Глава IV. Влияние запыленности на процесс температурного разделения газа в
аппаратах вихревого типа.
4.1 Сопоставление результатов анализа гидродинамики аппаратов с закрученным движением фаз
4.2 Обобщение результатов экспериментов по исследованию характеристик вихревой трубы.
4.3 Определение влияния запыленности на процесс температрурного разделения газа в вихревой трубе.
4.4 Определение эффективности сочетания функций вихревого воздухоохладителя и сепаратора в одном аппарате
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.
СПИСОК ОСНОВНОЙ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Из общего числа российских заводов, применяющих воздухоохладители, были рассмотрены 3 пользователя [1]. Примем этот объем выборки за 0% и определим те отрасли, которые являются главными потребителями названного нового вида промышленной продукции. По мере энергетического совершенствования вихревых труб и придания им доиолнительныз функций, в частности пылеуловителя, можно ожидать, что перечень отраслей-пользователей будет быстро расширяться. Как видно из представленных данных, основным потребителем вихревых энергоразделителей является химическая и нефтегазовая промышленности. Эти устройства незаменимы при проведении химикотехнологических процессов, требующих быстрого изменения температурного режима, которое достигается достаточно просто переключением потока газа с холодной линии на горячую или наоборот. Они могут использоваться, например, как источник тепла в процессах сушки, как источник холода в системах обеспечения нормальных условий работы в горячих, запыленных цехах, к примеру, при производстве катализаторов, за счет придания устройству дополнительной функции. При этом значительная часть, как правило дорогого продукта, может быть возвращена в производство. Исторически, первые серийные вихревые трубы применялись в основном в наукоемких отраслях народного хозяйства. Аэрокосмическая промышленность предъявляет повышенные требования к эксплуатационными характеристикам применяемого оборудования. Предложены и разработаны пневматические системы терморегулирования объектов ракетно-космической техники на наземных стартовых и технологических позициях []. Система терморегулирования включает компрессорную станцию, протяженные воздуховоды, размещенные вблизи объекта вихревые трубы, а также средства автоматического управления и регулирования. Система! На этапе проектирования системы проведено техникоэкономическое сравнение систем термостатирования с вихревыми и парокомпрессионными циклами управления. Ск - капитальные затраты, - стоимость единицы электроэнергии; Эк -удельный расход электроэнергии на единицу вырабатываемого холода; ги, тх - время работы системы в режимах обогрева и охлаждения. В результате расчетов установлено, что при работе систем термостатирования как в режиме обогрева, так и охлаждения, вихревые энергоразделительные системы предпочтительней парокомпрессионных при любой холодопроизводительности и любом ресурсе. В авиации вихревые трубы применяются в качестве охлаждающего устройства на борту. Для питания сжатым воздухом используются различные схемы: воздух от компрессора двигателя; скоростной напор набегающего потока; воздух, сбрасываемый из гермокабины. Вихревые аппараты применяются и в наземном транспорте. Расход воздуха, бесполезно сбрасываемого в атмосферу, достаточен для питания вихревого генератора холода бытового холодильника. Еще одной из перспективных областей применения вихревых труб является использование их в передвижных генераторах холода. Во время монтажных и других работ в замкнутых и труднодоступных помещениях значительно ухудшаются условия труда из-за повышения температуры среды и увеличения ее загрязненности. Возникает необходимость кондиционирования этих объемов. Использование кондиционеров с парокомпрессионной холодильной машиной во многих случаях неудобно. К тому же серийно выпускаемые кондиционеры имеют значительную массу и размеры, достаточно сложны в эксплуатации. Вихревой кондиционер надежен в работе, не требует специальной подготовки для эксплуатации, взрывобезопасен, прост в изготовлении. В данном случае вихревая труба является источником охлажденного свежего воздуха и вентилятором. Можно полезно использовать и энергию нагретого потока. Для этого его направляют в эжектор, который отводит непосредственно от источников загрязнения за пределы кондиционируемого объема загрязненный воздух. Вихревой кондиционер наиболее удобен в случаях, когда благоприятные условия для пребывания людей можно создавать в ограниченной зоне. Рис. Серийный холодильник ТВХ- для кабины локомотива. Рис. Вихревой воздухоохладитель ТВХ- с пластинчатым разборным теплообменником.