Б. О. Джолдошева из Института автоматики и информационных технологий нан кр, г. Бишкек; «Cинтез кибернетических автоматических систем с использованием эталонной модели»
жүктеу/скачать 28,25 Mb.
|
| Рисунок 1. Основные схемы прямоточной (а) и противоточной (б)
вихревых труб на эффекте Ранка. Парадоксальность эффекта Ранка заключается в том, что центробежные силы во вращающемся потоке направлены наружу. Как известно, более тёплые слои газа или жидкости имеют меньшую плотность и должны подниматься вверх, а в случае центробежных сил – стремиться к центру, более холодные имеют большую плотность и, соответственно, должны стремиться к периферии. Между тем при большой скорости вращающегося потока всё происходит с точностью, да, наоборот. Эффект Ранка проявляется как для потока газа, так и для потока жидкости, которая, как известно, является практически несжимаемой и потому фактор адиабатического сжатия или расширения к ней неприменим. Тем не менее, в случае жидкости эффект Ранка обычно выражен значительно слабее. В настоящее время наиболее общепризнанным объяснением эффекта Ранка является следующее. Известно, что если измерять температуру движущегося в трубе потока двумя термометрами, то они покажут разную температуру, если один из них неподвижен относительно потока, а другой вмонтирован в трубу. При этом температура, измеренная вмонтированным в трубу термометром будет связана с температурой, измеренной термометром, движущимся вместе с потоком, следующим образом: (1) где T0 – температура, измеренная вмонтированным в трубу термометром, «температура торможения»; T – «собственная» температура потока, измеренная термометром, движущимся вместе с ним, «статическая температура»; v – скорость движения потока по трубе; Cp – удельная теплоёмкость вещества потока. Второе слагаемое в (1) описывает возрастание температуры вследствие торможения потока газа на термометре. Если торможение осуществляется не только в точке измерения, а и по всему сечению потока, то весь газ нагревается до температуры торможения Т0. При этом кинетическая энергия потока превращается в тепло. Преобразуя формулу (1), получают выражение, (2) которое говорит о том, что при увеличении скорости потока v в адиабатических условиях термодинамическая температура уменьшается. Отметим, что последнее выражения применимо не только к потоку газа, но и к потоку жидкости. В нем с увеличением скорости потока v в адиабатических условиях термодинамическая температура жидкости тоже должна уменьшается. Таким образом, мы видим, что температура торможения, измеряемая неподвижным термометром, при одной и той же собственной статической температуре этого потока будет зависеть от его скорости. Если относительно такого термометра остановить весь газ, то вся его температура поднимется до этого значения – кинетическая энергия преобразуется в тепловую. Именно это явление вызывает нагрев передних кромок крыла у скоростных самолётов (прежде всего сверхзвуковых), а также сгорание в атмосфере метеоритов и отработавших свой срок космических летательных аппаратов. В процессе экспериментального и теоретического изучения особенностей работы вихревых труб расширяется диапазон их производительности и области применения. Особенно вихревые трубы используются в химической, газовой, нефтедобывающей и других отраслях промышленности. Условно объединив области в группы, список применений можно представить так: технология машиностроения, станкостроение, промышленная электроника: создание «холодных зон» на поверхности или в объеме инструмента и/или материала; охлаждение блоков управления программных станков, автоматических линий, роботизированных участков, безлюдных производств; горячие и вредные производства: воздушные завесы в рабочих зонах покрасочных камер, кузнечных цехов, гальванических и металлургических производств; глубокие шахты: вентиляция тупиковых забоев; литейное производство: охлаждение песка в установках с быстротвердеющими смесями; хранение сельхозпродукции: охлаждение зерна и дисперсных продуктов во временных хранилищах; мебельная промышленность: вдув холодного воздуха в зону фрезерования при изготовлении облицовочных плит и в зону налива лака в лаконаливных машинах; кабинах кранов, в вагончиках бурильщиков и т.д.; производство листовых материалов: раздув холодным потоком полиэтиленовой пленки, охлаждение листовой резины; производство стекла; перевозка фруктов и овощей: малые автофруктовозы и хранилища на малых судах; пищевые производства; транспорт; горная техника; портативные транспортные холодильники, охладители воды и т.п. Вывод: Безусловно, попытки использовать эффект Ранка не только для охлаждения, но и для обогрева предпринимались неоднократно и не безрезультатно. В любом случае, исследования эффекта Ранка нельзя считать законченными, даже если предлагаемые гипотезы покажутся приемлемыми большинству исследователей. Требуется еще проведение как теоретических, так и экспериментальных изысканий с целью расширения сферы использования вихревого эффекта Ранка в будущем. А а перспективности таких изысканий можно не сомневаться [1]-[4]. жүктеу/скачать 28,25 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|