Решение задач на тему: Вихревой эффект. обзор экспериментальных данных. Сущность вихревого эффекта и конструкции вихревых

Введение

Закрученные потоки в связи с их практическими приложениями представляют собой важный раздел современной гидрогазодинамики.

Одно из технических приложений закрученных потоков основано на вихревом эффекте энергетического разделения газов, открытом в 1931 году Жозефом Ранком. Позже Р. Хилшем было разработано устройство, в котором реализуется такой эффект. Такие устройства принято называть трубкой Ранка - Хилша.

В СССР вихревой эффект изучался в Одесском технологическом институте пищевой и холодильной промышленности, а также в Куйбышевском авиационном институте, где в 1956 г. была создана лаборатория промышленного применения вихревого эффекта.

Поскольку с помощью трубки Ранка - Хилша осуществляется преобразование энергии вращающегося потока в тепло с одновременным охлаждением части потока, её называют "Вихревой термотрансформатор", или "Вихревой распределитель". Эффект теплового разделения потока оказывается полезным во многих областях техники в качестве холодильно-нагревательных установках.

В связи со сложностью математической модели (трехмерное течение вязкого теплопроводного газа на турбулентном режиме) существуют затруднения в разработке теории этого эффекта. Основные данные о работе этого устройства получены экспериментально.

Построению основ теории вихревого эффекта посвящена работа А.П. Меркулова [1].

В работе Тарунина Е.Л. и Аликина О.Н. [3] приводятся результаты численного решения задачи об осесимметричном ламинарном течении вязкого теплопроводного газа в вихревом термотрансформаторе.

Появление в арсенале исследователя прикладных программных систем инженерного анализа в области гидрогазодинамических процессов, а также современный уровень развития вычислительной техники, позволяет ставить задачу о численном исследовании процессов протекающих в вихревом термотрансформаторе.

Целью данной работы является модернизация учебной лабораторной установки для лаборатории гидравлики и теплотехники кафедры 34, МГИУ и разработка соответствующих методических материалов.

В различных курсах теплотехнического цикла на кафедре 34 проводится лабораторная работа "Вихревой термотрансформатор " для ознакомления студентов с одним из эффектов реального газа.

В данной работе поставлена задача модернизации лабораторной работы для наполнения ее более информативным методическим содержанием и обеспечения измерения параметров газа в более полном объеме с помощью современного регистрирующего оборудования и последующей их обработки с использованием современной вычислительной техники.

Поскольку на предварительной стадии проведения экспериментов, в рамках бакалаврской работы, было выявлено, что часть регистрирующего оборудования позволяет нам работать только в низком диапазоне входных давлений, нами было принято решение о покупке нового датчика расхода, и параллельном соединении уже имевшихся, что позволило нам работать в более высоких диапазонах входных давлений, и экономии денежных средств университета.

Оглавление

- Введение

- Вихревой эффект. обзор экспериментальных данных

- Сущность вихревого эффекта и конструкции вихревых труб

- Экспериментальное исследование вихревого эффекта

- Исследование структуры потока в вихревой трубе

- Основы теории вихревого эффекта

- Основные уравнения

- Гипотеза турбулентного энергообмена

- Предельная оценка вихревого эффекта

- Описание лабораторных установок

- Описание действующего лабораторного стенда

- Описание модернизированного лабораторного стенда

- Методика измерений

- Методика проведения лабораторной работы вихревой термотрансформатор

- Последовательность проведения лабораторной работы

- Результаты проведения экспериментов заключение

- Список литературы

Заключение

. Проверена работоспособность модернизированной установки

. Отлажена работа установки и проведены эксперименты на трех трубках

. Обработаны результаты экспериментов. Наилучший температурный эффект наблюдается на трубке с наименьшим удалением проходных отверстий (7.5 мм). При 5-ти атмосферах температура горячего потока составила Тг87 С, а холодного потока Тх1.9 С.

. Подготовлены материалы для написания методического пособия к лабораторной работе

. Лабораторный стенд в полном объеме готов к эксплуатации

Список литературы

1. Меркулов А. П., Вихревой эффект и его применение в технике, Машиностроение, 1969.

. Мартыновский В. С. и Алексеев В. П., Вихревой эффект охлаждения и его применение, Холодильная техника, 1953, №3

. Шейпак А. А., Методические указания к лабораторной работе по курсу "Термодинамика и теплопередача", 1980.