*99630*
Д.т.н.
Зазуля А.Н., аспирант Левин М.Ю., д.т.н. Нагорнов С.А., аспирант Павлов С.С.
Государственное научное учреждение Всероссийский
научно-исследовательский институт использования техники и нефтепродуктов
Российской академии сельскохозяйственных наук, г. Тамбов
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО
РАЗДЕЛЕНИЯ ТРУБКИ РАНКА С РУБАШКОЙ ОХЛАЖДЕНИЯ.
В настоящей
работе приведены экспериментальные данные распределения температур в трубке
Ранка с рубашкой охлаждения (рис. 1).
Рис 1. Вихревая труба
с рубашкой охлаждения.
Вихревая зона данной трубы
выполнена в виде усеченного конуса с расширением в сторону дросселя и углом
конусности 2°,в сопловом входе установлена трехзаходная улитка, дроссель выполнен в
виде конуса.
Приведена схема установки, на
которой проводился эксперимент (рис. 2).
Рис.2 Схема установки: 1 - компрессор, 2 –
регулятор давления, 3 – манометр, 4 – вихревая труба, 5 – рубашка охлаждения, 6
– температурный регистратор.
Рассматривая процессы
взаимодействия вихрей, мы убеждаемся, что высокая температура периферийных
слоев внешнего вихря позволяет легко отбирать от них тепло, чему в значительной
степени способствуют высокие скорости турбулентного вихря, обеспечивающие
большие значения коэффициента теплообмена.
Некоторые исследования [1, 2]
вихревой трубы с водяной рубашкой показали, что вихревая труба с водяной
рубашкой при работе на режиме m = 1 имеет адиабатный к. п. д. выше, чем у
противоточной вихревой трубы. На режиме m=1 адиабатный к. п. д. (m*h) совпадает с температурной эффективностью h. С ростом степени расширения газа
(увеличением ) снижается значение h, но величина h всегда остается выше максимально полученных
для теплоизолированной вихревой трубы (рис. 3).
Рис.3 Характеристики
охлаждаемых вихревых труб
Интересно отметить, что
температура охлаждающей воды не играет существенной роли в эффекте охлаждения,
ее отклонение на ± 10° от температуры питающего сжатого воздуха практически не
влияют на эффект охлаждения.
Далее нами была исследовано
влияние входного давления на эффект температурного разделения в вихревой трубе
с рубашкой охлаждения. При
условии сохранения постоянным давления холодного потока за отверстием диафрагмы величина давления
, подаваемого к соплу сжатого газа, играет существенную
роль в получаемом эффекте охлаждения. С повышением давления входа растут эффект
охлаждения.
Изображение кривых максимальных
температур охлаждения () и нагрева (
) для различных давлений
, полученных на вихревой трубе с рубашкой
охлаждения при m
0,25
и
30°C,
С приведены на рис.4.
Рис.4 Зависимость
температурных характеристик вихревой трубы от давления.
В результате исследования вихревой трубы с рубашкой охлаждения удалось
получить максимальный эффект нагрева () равным 15 °C, а максимальный эффект
охлаждения (
) - 40°С. Сравнивая данные
полученные при работе вихревой трубы без подачи воды с данными, полученными при
охлаждении трубы водой, выяснилось, что полученный эффект нагрева оказался гораздо выше в первом случае, а эффект
охлаждения изменялся незначительно. Из чего следует, что рубашка охлаждения,
установленная на вихревую трубу, позволяет эффективно отбирать тепло от
периферийных слоев, практически не влияя на центральный поток.
Список литературы:
1- Меркулов А.П., Колышев Н.Д., Исследование температурных
полей вихревой трубы, Труды Куйбушевского авиационного института вып. 22. 1965
2- Меркулов А.П., Колышев
Н.Д., Распределение скорости по высоте сопла вихревой трубы, Труды
Куйбушевского авиационного института вып. 22. 1965