Б. О. Джолдошева из Института автоматики и информационных технологий нан кр, г. Бишкек; «Cинтез кибернетических автоматических систем с использованием эталонной модели»
§ 1. Сущность кавитирующе-вихревого процесса-явления
жүктеу/скачать 28,25 Mb.
|
| § 1. Сущность кавитирующе-вихревого процесса-явления
Все гидродинамические теплогенераторы, несмотря на многообразие их конструкций, отличаются двумя общими особенностями. Во-первых, в качестве рабочего тела в них используется только жидкость, преимущественно – вода. Во-вторых, вода подвергается специальной механической обработке – механоактивации. Именно в результате специальной механической обработки происходит нагревание рабочего тела – воды и производство тепла теплогенератором. Процесс механоактивации, независимо от конкретных способов его осуществления, заключается в том, что воду путем механического воздействия на нее приводят в состояние сложного неравномерного движения. Выбор вида движения, сообщаемого воде, производится эмпирически, как правило, по принципу «чем сложней, тем эффективней». Тем не менее, при самом общем подходе, во всем многообразии конструкторских решений можно выделить три существенно различающиеся между собой разновидности теплогенераторов: · пассивные тангенциальные, · пассивные аксиальные и · активные. К пассивным здесь отнесены теплогенераторы статического типа, не содержащие подвижных частей в устройствах формирования потока жидкости. Механическая активация рабочего тела в этих генераторах происходит в процессе и в результате взаимодействия движущейся жидкости с неподвижными элементами рабочей камеры, выполненными и расположенными таким образом, чтобы наиболее эффективно формировать поток с резко выраженной нелинейностью пространственного распределения мгновенных скоростей жидкости как по величине, так и по направлению. Принцип действия пассивного теплогенератора в значительной мере определяется способом ввода потока жидкости в его рабочую камеру – тангенциальным или аксиальным, поэтому генераторы этого вида целесообразно разделить на две подгруппы: с тангенциальным и с аксиальным вводами потока. К активным здесь отнесены теплогенераторы динамического типа, в которых механическая активация рабочего тела происходит в результате воздействия на жидкость подвижных активирующих элементов генератора – вращающихся, колеблющихся или совершающих сложное движение. Способ ввода потока жидкости в рабочую камеру активного теплогенератора не имеет принципиального значения и не использован в качестве классификационного признака. Более существенным для этой разновидности генераторов является характер движения подвижного активирующего элемента. Пассивный гидродинамический теплогенератор с тангенциальным вводом потока жидкости, часто называемый вихревым, фактически является модификацией широко известной вихревой трубы, основанной на эффекте Ранка-Хильша и предназначенной для охлаждения газового потока. Основное отличие вихревого теплогенератора от вихревой трубы Ранка состоит в замене газообразного рабочего тела (воздуха) жидким – водой. Существенными элементами этого генератора служат струезакручивающий аппарат 1, рабочая или вихревая камера 2 с выходным патрубком 3 и тормозное устройство 4 (см. рис.1). Иногда теплогенератор дополнительно содержит перепускную магистраль 5. В простейшем случае струезакручивающий аппарат генератора выполнен в виде входного патрубка, обеспечивающего тангенциальный ввод потока холодной воды из нагнетательного насоса в пристеночную область цилиндрической вихревой камеры. В вихревой камере тангенциально введенный поток закручивается, ускоряется и, вращаясь, движется вдоль камеры по направлению к выходному патрубку, где тормозится тормозным устройством и поступает наружу потребителю через выходной патрубок. В процессе вихревого движения и торможения жидкость в рабочей камере активируется, нагревается, и из выходного патрубка поступает горячая вода. Часть горячей воды для повышения эффективности работы теплогенератора может отводиться с его выхода на вход через перепускную магистраль. В модификациях вихревых генераторов струезакручивающие аппараты выполняются с винтовым или спиральным профилями рабочих камер, с постоянным или сужающимся сечениями патрубков, с одной или более рабочими камерами, с одним или несколькими тангенциальными вводами, с вводами типа вихревых форсунок и т.п. Рабочие камеры этих теплогенераторов могут быть одинарными прямоточными, двойными противоточными, цилиндрическими, коническими, сложной формы (вплоть до тороидальной) и т.д. Вихревые теплогенераторы статичны и достаточно просты, они не содержат подвижных элементов, за исключением, разумеется, самого рабочего тела. Еще проще выглядит пассивный гидродинамический теплогенератор с аксиальным вводом потока жидкости. Основными элементами такого генератора служат рабочая камера 1 с входным патрубком 2 и сужающее устройство 3 с выходным патрубком 4 (см. рис.2). Иногда теплогенератор дополнительно содержит формирователь 5 потока. Сужающее устройство (диафрагма, сопло, дроссель, фильера и т.п.) такого генератора обычно представляет собой установленную в рабочей камере перегородку с отверстием. Как правило, используют поперечную перегородку с аксиальным цилиндрическим отверстием, диаметр которого значительно меньше внутреннего диаметра цилиндрической рабочей камеры. При подаче холодной воды под большим давлением в рабочую камеру через входной патрубок, вода, двигаясь к отверстию и сквозь отверстие сужающего устройства, ускоряется, активируется, нагревается и через выходной патрубок поступает потребителю. Формирователь потока применяют для более результативного активирования путем организации желаемого распределения местных скоростей жидкости на входе в сужающее устройство. В конструкциях пассивных аксиальных теплогенераторов используют различные типы сужающих устройств: с цилиндрическими, коническими, щелевидными или спиральными отверстиями, с одним и более отверстиями, с аксиальным или смещенным отверстиями, с одной или несколькими последовательно установленными перегородками и т.д. Помимо пассивных генераторов с тангенциальным и аксиальным вводами, применяются и генераторы смешанного типа, в которых для повышения эффективности работы одновременно используются как вихревые трубы, так и сужающие устройства. В генераторах третьей группы – активных – механоактивация рабочего тела производится с помощью размещенных в их рабочих камерах подвижных активирующих элементов, как правило – элементов ротационного типа с принудительным вращением. Основным узлом активного ротационного генератора служит ротор 1, вал 2 которого подсоединен к внешнему приводу (см. рис. 3). Ротор устанавливается внутри цилиндрической рабочей камеры 3, снабженной входным 4 и выходным 5 патрубками, а также тормозным устройством 6. Ротор и тормозное устройство могут быть выполнены в виде крыльчатых колес (турбин). При подаче во входной патрубок активного генератора холодной воды она раскручивается принудительно вращающимся ротором, ускоряется, частично активируется и нагревается, движется в направлении неподвижного тормозного устройства, где затормаживается, дополнительно активируется и нагревается и через выходной патрубок поступает наружу. Разновидности активных теплогенераторов отличаются между собой, в основном, конструкциями роторов и тормозных устройств. Роторы и тормозные устройства могут выполняться в виде турбин с прямыми или профилированными лопастями, тел вращения с продольно профилированными поверхностями, перфорированных цилиндрических или конических барабанов, однонаправленных или противоположно вращающихся перфорированных дисков и пр. жүктеу/скачать 28,25 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|