Вихревое охлаждение газов

Турбулентный теплоперенос энергии в потоке вязкого сжимаемого газа будет иметь место всегда, пока сохраняется градиент статического давления и отличное от адиабатного закона распределение термодинамической температуры. Доказательством несомненности возникновения вихревого эффекта за счет взаимодействия двух противоположных движущихся осевых потоков считается образование нагретого и охлажденного потоков в вихревой трубе при раскручивании периферийным потоком дополнительно вводимого в центр трубы потока со стороны вывода нагретого потока [17, 18]. Однако данный эксперимент, являясь сам по себе доказательством возникновения энергообмена между самостоятельными потоками, еще не подтверждает возникающее температурное разделение при образовании вторичного потока из исходного внешнего. В данной теории явно не учитывается такой важный фактор, как формирование термодинамических параметров исходного потока в каналах сопловых вводов. Как отмечается в работе [10], величина термодинамической температуры поступающего из сопловых вводов в вихревую трубу газа является наиболее важной, так как при прочих равных условиях именно она определяет в конечном счете среднюю термодинамическую температуру в сечении С, а следовательно, и температурный эффект вихревой трубы А1х . Под сечением С имеется в виду сечение соплового ввода Д1х = 1] - 1, где 1 — температура торможения исходного газа, [c.28]

Несмотря на то, что охлаждающая способность газов невелика, учитывая высокую транспортабельность газов, продолжают попытки их использования в качестве охлаждающих сред. Так, применение дешевого и экономичного метода вихревого охлаждения газов позволяет снизить их температуру примерно до [c.182]

Перемешением вдоль оси вихревой трубы в сторону диафрагмы туманного облака удалось в зависимости от Ь ориентировочно определить границы зоны циркуляционного течения и границу поворота условных слоев воздуха, образующих основной охлажденный поток (ОП) слои находятся во взаимодействии, в состоянии тепло- и массообмена друг с другом и воздействуют на слои газа, протекающие над зоной (рис. 1.31). Кривая 1 определяет расстояние Ь от диафрагмы, на котором захвата тумана слоями обратного потока практически не происходит ( туман уносится с горячим потоком). Незначительное перемещение трубки-зонда приводит к началу захвата части тумана в обратный поток можно считать, что кривая 1 определяет границу циркуляционной зоны со стороны вывода НП. При последующем перемещении зонда выявляется зона наибольшего захвата тумана (рис. 1.31, кривая 2), являющаяся ориентировочной границей как циркуляционной зоны со стороны диафрагмы, так и завершения поворота слоев струй, образующих область ОП, напоминающую по форме параболическую воронку. Область ОП обладает эжекционным свойством, т. е. способностью подсасывать долю охлажденных газов из циркуляционной зоны. Рассматриваемая граница (кривая 2) в пределах ц от О до 0,5 не меняет своего положения и отстоит от соплового сечения на расстоянии, равном приблизительно 3,5Дт при шаге винтовой линии ВЗУ 40 мм уменьшение шага приближает эту границу к диафрагме. Протяженность циркуляционной зоны (расстояние между кривыми 1 и 2) при увеличении ц до 0,5 сокращается из-за смещения границы со стороны выхода горячего потока, а после ц = 0,5 остается приблизительно постоянной, в целом смещаясь в сторону диафрагмы. Выявленные границы определяют также зоны неустойчивого течения, генерирующие периодические пульсации в вихревой трубе. [c.51]

Были выполнены исследования влияния угла закрутки на охлаждение газа и для неадиабатных условий, т. е. на охлаждаемых вихревых трубах. Предварительно на примере ВЗУ с р = 75° было показано, что данные в табл. 1.7 рекомендации величин р для теплоизолированных вихревых труб являются вполне [c.61]

Особое внимание было уделено исследованию тепловых характеристик вихревых теплообменников-холодильников (2) и (3) [74], так как от эффективности их работы зависит остаточное содержание углеводородных компонентов в газе, направляемом на дожиг ТКР. На трехтрубном аппарате (2) при использовании энергии давления лишь для закрутки газового потока были получены значения коэффициентов теплоотдачи со стороны закрученного потока в диапазоне 97-409 Вт (м К) при изменении исходного давления от 0,66 до 3,82 МПа. Уровень снижения давления не превышал 10%, причем в межтрубное пространство аппарата подавали охлажденный газ после теплообменника (3). При работе на контактном газе (Р а 0,6 МПа) содержание фракции С5 понижалось в 1,5-2 раза, а в аппарат (3) направляли газ, практически не содержащий жидкой фазы. [c.139]

Проведена промышленная проверка эффективности работы блока вихревых аппаратов, состоящего из последовательно соединенных аппаратов (2) и (3), на контактном газе, содержащем инертные газовые компоненты от 8 до 44% об. и фракцию углеводородов С2-С5 от 92 до 46% об., при давлении 0,26 МПа и 0,58 МПа на входе в первый аппарат, В вихревом теплообменнике (2) давление снижалось с 0,26 МПа до 0,21 МПа, при этом выделялось около 97 л/ч конденсата, состоящего на 99,7% из фракции С5. Усредненное давление после теплообменника (3) соответствовало 0,11 МПа, количество отобранного конденсата того же состава — до 58 л/ч. Расход газа составлял 52 м ч, в аппаратах было установлено по одной трубе с внутренним диаметром 20 мм, а в вихревом теплообменнике (2) труба имела оребрение (к = 14,6). При повышении исходного давления до 0,58 МПа и снижении по аппаратам (2) и (3) соответственно до 0,54 и от 0,20 до 0,28 МПа конденсат в первом аппарате не выделялся, а в6 втором отбирался в количестве от 96 до 144 л/ч при общем расходе контактного газа около 102 м /ч. В межтрубное пространство второго аппарата подавали рассол в количестве 350 л/ч с температурой минус 4°С, а в первый — охлажденный газ после второго теплообменника. Анализ результатов показал, что остаточная конден- [c.139]

Угол ввода газового потока через ВЗУ является определяющим параметром эффективности работы вихревой трубы, оптимальное значение его связано с масштабом трубы. Для достижения максимального охлаждения газа холодного потока практически для всего диапазона исследованных адиабатных труб (от 16,0 мм до [c.112]

ВЛИЯНИЕ МАСШТАБА ВИХРЕВЫХ ТРУБ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА [c.147]

Анализ изменения расхода охлажденного газа, проходящего через камеру холодного потока, показал, что на общую производительность вихревой трубы оказывает влияние не только площадь сечения дополнительных винтовых каналов, но и их размещение [c.219]

Рис. 50. Вихревая труба с одновременным регулированием расхода сжатого и охлажденного газов

Небольшие размеры и масса в ряде случаев являются определяющими критериями преимущественного применения вихревого аппарата. Эти качества позволяют создавать не только компактные, легко транспортируемые, но в некоторых случаях и экономичные установки. Вихревую трубу можно размещать рядом с охлаждаемым объектом, а иногда непосредственно включать в конструкцию устройства или системы с охлаждаемыми элементами. Источник сжатого рабочего тела можно располагать на значительном (более сотни метров) расстоянии от объекта (в системах термостатирования с холодильной машиной такой возможности нет при этом потери холода на трассе охлажденного газа требуют увеличения холодопроизводительности установки). [c.173]

Углеводородный газ очищают его охлаждением и отделением конденсата. На рис. 76 приведена схема первой в СССР опытной установки, разработанной в МЭИ. Природный газ из скважины проходит сепаратор 1, где отделяются содержащиеся в газе капельная влага и углеводородный конденсат, и поступает д теплообменник 2. Здесь газ охлаждается с выделением конденсирующихся компонентов. Образовавшаяся двухфазная смесь подается в вихревую трубу 3, где происходят два процесса — отделение жидкой фазы и охлаждение части газа в результате вихревого эффекта. При охлаждении газа часть составляющих его компонентов конденсируется. Охлажденный поток из вихревой трубы поступает в сепаратор 4, где отделяется конденсат. Часть очищенного газа из сепаратора 4 возвращается в теплообменник 2 для охлаждения исходной газовой смеси. Нагретый поток из вихревой трубы поступает в теплообменник 5, где охлаждается частью охлажденного газа, выходящего из сепаратора 4. В сепараторе 6 из нагретого потока выделяется жидкая фаза. Очищенный газ из сепаратора 6 полностью или частично выводится из установки, а также может подаваться вместе с охлажден- [c.196]

Диаметр использованной в установке вихревой трубы >0 = 0,045 м, площадь соплового ввода Рс — 102 10 2 м , длина камеры энергетического разделения 1 = 0,4 м, диаметр отверстия диафрагмы Ох— = 0,025 м. Испытания установки проводили при следующих параметрах природного газа на входе в вихревую грубу рс=14,5 МПа, 7с = 328 К. Давление охлажденного потока на выходе из вихревой трубы рх = 2,8 МПа. Суточный расход природного газа через установку 390 тыс. м при нормальных условиях. При испытаниях установки изучали эффективность выделения конденсата, а также исследовали его распределение по охлажденному и нагретому потокам, выходящим из вихревой трубы. Максимальный эффект охлаждения газа в вихревой трубе А7 х=55...60 К при относительном расходе охлажденного потока [1 = 0,6...0,8. В установке выделялось 22—29 м конденсата в сутки из них 12—18 м выделялось в сепараторе 1, а остальная часть при охлаждении газа в теплообменнике 2 и вихревой трубе 3. [c.197]

МПа). Этот перепад давлений можно утилизировать в вихревых аппаратах для осушки, очистки и предварительного разделения перерабатываемого газа. Группа сотрудников ГИАП под руководством И. Л. Лейтеса разработала и внедрила установки с вихревым холодильным аппаратом, используемые в различных химических процессах. В этих установках вихревую трубу применяют преимущественно для получения охлажденного газа, который используют для охлаждения исходной смеси. Выделяющийся при этом конденсат отделяется, как правило, в сепараторе, установленном перед вихревой трубой. [c.199]

Большой вклад в изучение в СССР вихревого эффекта внес А.П. Меркулов. В предложенной им гипотезе процесса энергетического разделения большое внимание уделено турбулентному энер-гообмену. Энергия турбулентности используется для осуществления работы охлаждения вынужденного вихря, так как за счет радиальной составляющей турбулентной пульсационной скорости элементарные турбулентные моли перемещаются по радиусу в поле высокого радиального градиента статического давления . При адиабатном сжатии или расширении турбулентные моли изменяют свою температуру, соответственно вызывая нафев или охлаждение газа при смешении со своим слоем. Передавая тепло из зоны низкого в зону высокого статического давления, они осуществляют элементарные турбулентные циклы. Охлаждение имеет место только в приосевом потоке, так как в нем и статическая температура, и окружающая скорость падают, обеспечивая снижение полной температуры . Основная доля кинетической энергии исходного потока зафачивается на закрутку вынужденного вихря и дисси-пирует в турбулентность. Энергия на закрутку передается до тех пор, пока не наступит равновесие со свободным вихрем в сопловом сечении . Считается, что формирование центрального потока происходит по всей длине фубы и завершается в сопловом сечении. Учет поля центробежных сил проводится через радиальный фадиент статического давления. Передача кинетической энергии направлена от периферии к оси, и часть ее расходуется на турбулентность. Термодинамическая температура в приосевой области ниже, чем в периферийной области вихревой трубы. [c.23]

На рис. 79 приведена зависимость степени извлечения углеводородов ф= (увх-концентрация углеводородов соответственно в исходном газе и в охлажденном газовом потоке) от температуры охлажденного потока на выходе и вихревой трубы. Эффективное извлечение углеводородов с шестью и более молекулами углерода достигается при температуре охлажденного потока Гх=213...233 К и составляет 92— 98% (рис. 79, кривая 2). Полученные при испытании установки данные дают полезную информацию об изменении компонентного состава выделяемого конденсата в зависимости от степени охлаждения газа. Кривая 1 на рис. 79 отражает зависимость ф=/(Гх) для группы углеводородов Се—Се, имеющих 1 наиболее низкую температуру конденсации. Сравнение значений ф по кривым 1 и 2 показывает, что по мере снижения Тх конденсат, сначала содержащий тяжелые компоненты, обогащается более легкими компонентами, имеющими более низкую температуру конденсации. Таким образом, варьируя температуру охлажденного потока, можно получать конденсат с заданным компонентным, составом. [c.201]

Поверхностные теплообменники для нагрева (охлаждения) газов отличаются большими рабочими поверхностями из-за низких коэффициентов теплоотдачи со стороны газового потока. Примером могут служить топки современных мощных котлоагрегатов. где высокоинтенсивные устройства для сжигания топлива (циклонные илп вихревые камеры) сочетаются с камерами охлаждения огромных размеров. [c.479]

Несмотря на относительно низкую термодинамическую эффективность этого способа получения холода, вихревые трубы перспективны для одновременного производства тепла н холода в тех случаях, когда требуется периодически получать небольшие количества холода или если имеются дешевые ресурсы ежатах газов, например природных или отходящих. Основным преимуществом вихревого охлаждения является простота устройства и надежность эксплуатации вихревых труб. [c.654]

Холодильные установки могут работать на принципах испарения некоторых сжиженных газов (паровые) или расширения газов (газовые), эффекта Пельтье (термоэлектрическое охлаждение), эффекта Ранка (вихревое охлаждение). [c.140]

Однако часть мельчайших капелек остается в газе, и осаждение их путем дальнейшего охлаждения газа невозможно в силу того, что, как это показывают расчеты, скорость их падения незначительна по сравнению со скоростью вихревого движения газового потока. Эти оставшиеся в газе в виде смоляного тумана мельчайшие капельки смолы требуют для осаждения из газа применения особых способов и аппаратуры. [c.88]

Одновременно в результате разноименного вращения роторов и потери устойчивости потоками в полостях 9 и 10 возникают мощные вихревые течения, сопровождающиеся разрушением пограничного слоя на поверхности ротора 2, что приводит к резкой интенсификации теплопередачи между теплоносителями. Пройдя теплообменник, охлажденные газы уходят в атмосферу, а нагретая вода направляется по назначению. [c.109]

Вихревой эффект был изучен для воздуха, метана, водорода, аргона, гелия, аммиака, двуокиси углерода, водяного пара и других газов и паров. Установлено, что величина охлаждения газа в вихревой трубе мало зависит от его состава. В табл. П1-1 приведены примерные значения коэффициентов пересчета а величины эффекта охлаждения А/хол = 1 — хол Д я различных газов (эффект охлаждения для метана принят за единицу). [c.52]

Электрокрекинг заключается в быстром пропускании углеводородов через электрическую дугу, с помощью которой создается высокая температура в зоне реакции. Электродуговая печь состоит из верхней цилиндрической камеры (диаметр 1000 мм, высота 400 мм) и реакционной трубы (диаметр 95 мм, длина 1000 мм). На камере установлен медный катод (гильза), анод находится на реакционной трубе ближе к камере. Катодная гильза и реакционная труба имеют рубашки для охлаждения. Газ при давлении 0,05 МПа поступает тангенциально в камеру, приобретает вихревую скорость примерно 100 м/с от периферии к реакционной трубке и попадает в зону действия электрической дуги, нагреваясь до 1600°С при температуре дуги 2000°С. [c.25]

Эффективны предварительная ранжировка параметров в рамках принятой модели вихревого эффекта и выбор переменных, наиболее существенных для процесса. В работе Б. Н. Калашникова такими переменными приняты расход сжатого газа Ос, момент количества движения потока ЛГь внутренняя, энергия потока расход охлажденного газа Сх, плотность газа перед диафрагмой дг, диаметр вихревой трубы в сопловом сечении [c.20]

Образующийся в камере фосфорный ангидрид вместе с газами поступает в вертикальный газоход 7. Температура газов в верхней части газохода поддерживается в пределах 950—1030 °С и регулируется подачей фосфора и воздуха на сжигание. Далее газы, пройдя горизонтальный водоохлаждаемый газоход 8, поступают в башню охлаждения-гидратации 9. Башня футерована диабазовой плиткой и угольно-графитовыми блоками корпус башни выполнен из стали марки Х18Н10Т, водоохлаждаемый. Бода в систему подается в горизонтальный газоход (0,12—0,14 м ч) и в верхнюю часть башни охлаждения-гидратации (0,4— 0,65 м /ч). Для обеспечения тонкодисперсного распыла вода подается вихревым насосом под давлением около 600 кПа. За счет испарения воды происходит охлаждение газов с одновременной гидратацией фосфорного ангидрида. В башне гидратации происходит образование тумана, часть которого (25%) конденсируется в башне и отводится в сборник башенной кислоты 10. [c.107]

Эффективны предварительная ранжировка параметров в рамках принятой модели вихревого эффекта и выбор переменных, наиболее существенных для процесса. В работе Б. Н. Калашникова такими переменными приняты расход сжатого газа Ос, момент количества движения потока М, внутренняя, энергия потока Е, расход охлажденного газа Сх, плотность газа перед диафрагмой дг, диаметр вихревой трубы в сопловом сечении /)о, удельные теплоемкости при постоянном давлении Ср и при постоянном объеме с . Из этих восьми переменных составлено четыре независимых безразмерных комплекса [и,= Сх/Сс м = д2ЛГ1/)о/С2с т = ЛГ1/ЛоУ 10с) М = Ср1 Си. [c.20]

Суммарное количество конденсата, I выводимого из сепараторов 4 п 6, зависит от режима работы вихревой трубы и достигает максимума при [хг= 0,6 (рис. 77) д = = Qк G, где Рк — количество выделенного конденсата, м /сут О —расход газа через установку, м /сут. Значение [х=0,6 соответствует режиму максимальной холодопроизводительности неохлаждаемой трубы. Абсолютное максимальное количество конденсата, выделяемого в теплообменнике и в вихревой трубе, составляло 10,6 м /сут, что, как указывают создатели установки, на 30—35% больше, чем при охлаждении газа дросселированием. Испытания установки показали, что основная масса конденсата (до 90%), вносимого в вихревую трубу и выделяющегося в ней, выводится с нагретым потоком. Количество конденсата, выделяющегося из охлажденного потока, составило 1,5—2,5 м /сут при [х>0,5 и слабо зависело от параметра [х. Содержание конденсата в нагретом потоке существенно определяется его расходом. Макеимальное количество конденсата выводится при [1<0,5. При уменьшении расхода нагретого потока содержание конденсата в нем уменьшается. Так, при увеличении ц с 0,53 да 0,98 количество конденсата [c.197]

Угловая тангенциальная компоновка горелок (рис. 14.34, г) характеризуется организацией вихревого движения газов в топке котла, вызванного пьшевоздушными потоками, направленными из горелок 2 по касательной к условному кругу в центре топки. Как и в топках с встречной компоновкой, в этих топках после соударения и закрутки потоки из отдельных горелок хорошо перемешиваются и заполняют сечение топки выше горелок. К корню факела в этих топках эжектируются значительно охлажденные у стен топочные газы, и поэтому горение в них несколько затянуто, а температура горения невысока. При сжигании высоковлажных топлив приходится применять специальные меры для повышения устойчивости горения, например, пьшеконцентраторы [14.29], позволяющие отделить большую часть пьши от влажного сушильного агента перед подачей ее на горелки. [c.107]

В соответствии с тепловым балансом величину максимального охлаждения газа в вихревой трубе (с учетом предварительного охлаждения его в теплообменнике отходящим холодным потоком при условии, что Ср = onst) можно определить по формуле [c.202]

Наконец пришли к мысли вызвать вихревое движение газов, вводя их в тангенциальном направлении к стенка.м камеры, имеющей круглое основание. Эта идея, вызвавшая много возражений, положена в основ - конструкции тангенциальных камер Майера. В процессе дискуссии выявилось, что эта конструкция не обеспечивает достаточно полно постоянную смену нагрева и охлаждения, являющуюся необходимым лхловием в процессе образования серной кислоты. [c.151]

С целью интенсификации процессов охлаждения газов, конденсации паров, сепарации жидких аэрозолей Уфимским нефтяным институтом совместно с Уфимским филиалом ВНИИнефтемаш, центральным конструкторским бюро по нефтеаппаратуре ЦКБН (г. Подольск) и заводами-изготовнтелями создан ряд теплообменников вихревых кожухотрубчатых конденсационно-сепарирующего типа ТВКС с винтовыми закручивающими устройствамн (ВЗУ 71], представленных в табл. 13. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология