Вихревая гипотеза

Особенности формирования системы понятий учения о периодичности определяются тем, что в XIX веке не были раскрыты состав и строение атомов, а также физические аспекты взаимосвязи свойств с составом и строением молекул и кристаллов. Не случайно применительно к молекулярной форме организации вещества соответствующая теория — бутлеровская— называлась химической. Неудивительно также, что здесь широкий простор открывался мысленным экспериментам , моделям (наподобие вихревой гипотезы Томсона и Гельмгольца или мирового эфира Кельвина и Менделеева). [c.106]

В книге изложены основы теории вихревых компрессоров. Представлен сравнительный анализ существующих гипотез рабочего процесса. Классифицированы основные виды потерь. Показано влияние определяющих критериев подобия на эффективность вихревых компрессоров. Определены границы автомодельности по этим критериям. Предложены зависимости для пересчета характеристик компрессоров, работающих на газах с различными физическими свойствами при различных числах Маха и Рейнольдса. Особое внимание уделено определению рациональных форм и геометрических соотношений проточной части, разработке конкретных рекомендаций для расчета и проектирования вихревых компрессоров. Приведены примеры наиболее характерных конструкций и апробированных инженерных методов расчета. [c.374]

Гипотезы и модели эффекта температурного разделения газа в вихревых трубах [c.16]

Дальнейшие исследования вихревых труб привели к накоплению факторов, не подтверждающих выдвинутую гипотезу. В исследованиях обнаружено существенное изменение температурной эффективности при размещении в трубе спрямляющих поток устройств. Установлен факт аномального увеличения угловой скорости в приосевой области. [c.24]

В последние годы возник ряд оригинальных гипотез, направленных на объяснение природы вихревого эффекта и всех сопутствующих ему процессов. [c.24]

В основу всех гипотез и моделей процесса температурного разделения газа в вихревой трубе положены в различных сочетаниях следующие процессы [c.26]

В первой главе дан исторический обзор развития известных гипотез и моделей процесса энергетического разделения газа в вихревой трубе. Из него следует, что до настоящего времени нет не только единого мнения исследователей о природе эффекта, но и отсутствует ясное представление о механизме поведения газов в условиях наличия поля центробежных сил, градиентов температуры и давления и всего комплекса проявляемых свойств этого эффекта. Для использования свойств закрученного расширяющегося газового потока в технологических процессах с целью интенсификации теплообмена и химических превращений требуются знания механизмов-. [c.34]

Рассматривая экспериментальные данные авторов [14], можно отметить некоторые явления, не укладывающиеся в известные гипотезы и модели вихревого эффекта, но хорошо объяснимые с позиций струйного течения газовых потоков. [c.52]

На рис. 2.12 показано изменение температуры по четырем точкам окружности измерительной вставки в пяти сечениях на расстоянии от соплового сечения ВЗУ (1,5-2,5) калибра [3]. Полученные результаты указывают на зависимость поля температур от //, а также на смещение струй газа по длине вихревой трубы. Учитывая полученные данные и выдвинутую гипотезу о структуре закрученных потоков, мы провели опыты и с использованием традиционных приемов и оборудования по зондированию вихревых труб. [c.60]

Вторая гипотеза заключается в том, что сжатый исходный газ в сопловом канале имеет низкую термодинамическую температуру, определяющую процесс конденсации, который происходит в сопловом канале, а далее в вихревой трубе осуществляется только процесс сепарации и частичного испарения в зависимости от температуры потоков и их давления. [c.162]

В камере смешения С происходит передача энергии от рабочей жидкости к перекачиваемой. Механизм этой передачи окончательно не выяснен. Наибольшее распространение пока имеет гипотеза, согласно которой передача энергии происходит за счет передачи количества движения частицами рабочей жидкости в процессе турбулентного перемешивания. Высказана также гипотеза, по которой в камере смешения на границе двух потоков образуются неустойчивые вихревые системы, воздействующие на перекачиваемую жидкость как лопатки лопастного насоса. Существенным является то, что с помощью закона сохранения импульса можно полу шть нужные соотношения между параметрами насоса без использования какой-либо гипотезы о механизме передачи энергии от рабочей жидкости к перекачиваемой. [c.692]

Введение гипотезы о том, что переработка жидкого ВВ, сорванного потоком завихренного газа, происходит в турбулентном высокотемпературном пламени, позволяет решить вопрос о величине скорости возмущенного горения. Дело в том, что в турбулентном пламени кинетические особенности ВВ отступают на второй план, скорость реагирования в пламени очень велика и не лимитирует переработку исходного вещества. Лимитирующей стадией становится нарастание возмущений, неровностей, которые срезаются вихревым потоком и уносятся на сжигание в пламя. Отсюда следует, что скорость сгорания на возмущенном режиме мт ограничена скоростью роста возмущений, т. е. [c.221]

К началу теоретических исследований объем экспериментальных материалов был недостаточен для формирования даже качественной картины процессов, протекающих в камере разделения. В связи с этим первые исследователи обычно предлагали простые модели, которые давали качественное совпадение расчетных результатов с отдельными участками экспериментальных характеристик вихревой трубы. Стимулом для выдвижения новых гипотез и расчетных моделей были большие количественные расхождения результатов расчета и эксперимента, а также обнаруженные в экспериментах новые явления, которые не удавалось объяснить в рамках существующих гипотез. Простота конструкции часто рождала ложное представление о простоте процессов, происходящих в рассматриваемых вихревых аппаратах. [c.15]

При современном понимании вихревого эффекта не составляет особого труда выявление недостатков рассмотренной гипотезы. В явном противоречии с предложенной моделью процесса находится тот факт, что внутренний поток при движении от дросселя к диафрагме не передает, а получает кинетическую энергию от периферийного потока. Вместе с тем этот процесс сопровождается уменьшением энтальпии внутреннего потока (см. рис. 5). Но, несмотря на несовершенство, гипотеза была одной из наиболее полезных для изучения вихревого эффекта. Она показала, что столь упрощенная зависимость для определения сил трения между слоями не позволяет получить надежную модель процесса, а также что для получения значений ДГ, зафиксированных в экспериментах, необходимы сверхзвуковые скорости течения газа в камере разделения. Возможность существования сверхзвукового течения ставили под сомнение большинство исследователей. Это обстоятельство стимулировало проведение замеров поля скоростей. Факт существования сверхзвукового течения потом был подтвержден экспериментально. [c.16]

Гипотеза конвективного теплообмена при противо-точном взаимодействии вихрей предложена Ж- С. Ше-пером в 1951 г. Вихревой эффект объяснен наличием теплового потока от центральных слоев газа к периферийным. Температура торможения периферийных Г центральных Т слоев соответственно [c.17]

Охладитель другого типа изготовлен по схеме, показанной на рис. 20,6, и отличается от( предыдущего наличием сеток-развихрителей 5, установленных на границе вихревых труб. Трубы обмениваются заторможенными потоками воздуха. Благодаря этому расширен диапазон изменения параметров нормального режима работы дополнительной вихревой трубы. Второй причиной повышения эффективности следует считать интенсификацию энергообмена между приосевым и периферийным потоками в основной вихревой трубе. Испытания охладителей этого типа проводили только для подтверждения факта, что установка сетки-развихрителя приводит к повышению КПД. Одновременно результаты экспериментов явились одним из наиболее убедительных подтверждений справедливости гипотезы взаимодействия вихрей. [c.44]

Другим интересным моментом с точки зрения стабилизации пламени встречными струями является то, что пламена в сильно вихревом потоке стабилизируются, по-видимому, посредством аналогичного механизма. Установлено [1-3], что обратный поток вдоль оси вихря является характерной особенностью пламен в сильно вихревом потоке. Следовательно, в свежей горючей смеси существует такая же застойная зона, как и в случае стабилизации встречной струей. В работе [3] установлено, что скорости срыва пламен в сильно вихревом потоке согласуются с гипотезой о том, что для стабилизации пламени требуется застойная зона (А. Е, Портер). [c.332]

Очень интересным представляется рассмотрение одновременного течения жидкой пленки и газового потока в том случае, когда последний является турбулентным. Оценка распределения скорости в этом случае является весьма трудоемкой задачей. Здесь будет продемонстрирована лишь первая ее стадия, состоящая в получении асимптотического решения для больших значений к. Краевая задача формулируется аналогично рассмотренным выше на основе уравнений (2.20) — (2.22). Используя гипотезу Прандтля для длины пути перемешивания и предполагая, что вихревая вязкость зависит только от поперечной координаты, можно записать [c.26]

В вихревой трубе обеспечивается эффективное температурное разделение поступающего сжатого газа на охлажденный и нагретый потоки. Данное явление, открытое еще в 1931 г. Жозефом Ранком, до настоящего времени полностью не раскрыто, хотя предложено много гипотез для его объяснения [9, 10, 12-14]. Так, сущность вихревого эффекта пытались объяснить только перестроением в сечении соплового ввода ВТ свободного вихря в вынужденный, под действием сил трения, расширением истекающей струи из соплового ввода в осевую зону и сжатием ее в периферийной зоне ВТ за счет центробежных сил. Наиболее глубокое теоретическое объяснение вихревого эффекта в противоточной трубе, подтверждаемое экспериментами, дано А. П. Меркуловым [9], принявшим за основу гипотезу взаимодействия вихрей Г. Шепера [13] и теоретические предположения Ван Димтера [14] об энергетическом обмене в вихревой трубе за счет турбулентного перемешивания потоков. Многие специалисты по вихревому эффекту у нас в стране считают данную теорию наиболее полной. А. В. Мартынов и В. М. Бродянский [10] дали несколько иное толкование механизма вихревого процесса в трубе. [c.27]

Значительное исследование вихревого эффекта выполнено С.Д. Фултоном и Р. Хилшем. В гипотезе Р. Хилша сжатый газ, перемещаясь к оси трубы, расширяется до давления в осевой области. По закону сохранения момента импульса угловая скорость газа увеличивается с уменьшением радиуса. За счет внутреннего трения это приводит к передаче кинетической энергии периферийным слоям, которые нафеваются и выходят через дроссель. Охлажденные при-осевые слои газа выходят через диафрагму. Поток энергии, направленный от оси к периферии, уменьшает энтальпию газа в приосе-вой области и увеличивает ее в периферийной области. [c.18]

Из уравнения следует, что температурная эффективность зависит от числа Прандтля, чем оно выше, тем выше температурный эффект. Теоретические и экспериментальные данные показывают, что при N<0,5 реверс вихревой трубы по гипотезе С.Д. Фултона невозможен. Экспериментальные значения перепада в охлажденном потоке оказались в четыре раза выше теоретических. [c.18]

В гипотезе, вьщвинутой С.В. Шепером, причина вихревого эффекта сводится к теплопередаче в радиальном направлении от ядра вихря из-за наличия градиента статической температуры, при отсутствии механической работы. Передача тепла осуществляется внешними слоями газа, которые в результате расширения в сопле имеют более низкую статическую температуру. [c.19]

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]

Большое число вьщвинутых гипотез и моделей процесса температурного разделения объясняет и существование не меньшего числа различных полуэмпирических и эмпирических методик расчета вихревых фуб. Основная доля этих методик базируется на конкретном экспериментальном материале, полученном для различных консфуктивных и технологических параметров, и применима к выполнению расчетов в исследованном диапазоне изменения этих параметров. Созданные некоторыми авторами [14, 15] методики успешно применяются для расчета вихревых Фуб, предназначенных для получения низких температур, или для расчета холодиль- [c.27]

Известно экспериментальное исследование, доказывающее состоятельность гипотезы взаимодействия вихрей, выполненное А.И. Гуляевым, заключавшееся в подаче в приосевую область со стороны дросселя дополнительного потока газа, который затем образовывал обратный поток в вихревой трубе. Через диафрагменное отверстие ТЗУ вытекал холодный поток, а через дроссель — подогретый, а при отсутствии дополнительного потока через диафрагменное отверстие газ не вытекал, а входящий газ вытекал через дроссель без изменения первоначгшьной температуры. [c.90]

Нужин С. Р. показал (К теории обтекания тел газом при больших дозвуковых скоростях.— ПММ.— 1945.— Т. 10, вып. 5—6), что задача о безотрывном обтекании данного тела безвихревым потоком сжимаемой жидкостью может быть сведена к задаче обтекания данного тела вихревым потоком несжимаемой жидкости. При этом оказывается, что линии тока в обоих течениях останутся неизменными. При пренебрежении завихренностью мы приходим к подтверждению гипотезы затвердевания линий тока. [c.36]

Наличие температурного градиента по радиусу вращающегося газового потока обнаружено Д.Ранком в 1931 г. В 1933 Т. Он публикует результаты своих исследований, предложив конструкцию вихревого разделителя и выдвинув гипотезу обнаруженного явления. Всесторонние исследования вихревого эффекта начались спустя почти полтора десятка лет после публикации Хилша (1946 г.), и в настоящее время количество публикаций по указанной проблеме исчисляется сотнями. Уместно отметить, что существенный вклад в изучение вихревого эффекта и расширение областей его практического применения был сделан на различных этапах российскими учеными. Это связано с именами В.М.Бродянского, Л.А.Вулиса, Т.С.Алексеева, И.А.Чарного, А.П.Меркулова, А.Д.Сус-лова, Ю-В.Чижикова, И.Л.Лейтеса, Ш.А.Пиралишвили, М.А.Жид-кова и ряда других. [c.6]

Многдчпсленные теоретические и экспериментальные исследования вихревого эффекта начались после его вторичного открытия Р. Хильшем, который, как и Ж. Ранк, считал, Ч то определяющую роль в энергетическом разделении играют силы трения между слоями газа. Действие их приводит к перестройке свободного вихря в вынужденный. Эта гипотеза получила дальнейшее развитие в работе И. А. Чарного, опубликованной в 1962 г. Факт снижения температуры торможения был объяснен передачей энергии за счет трения, возникающего нри захвате осевыми слоями периферийных, формирующих нагреваемый поток . [c.16]

Гипотеза С. Д. Фултона, выдвинутая в 1950 г., также объясняет вихревой эффект перестройкой свободного вихря в вынужденный вследствие взаимодействия центробежного потока кинетической энергии и центростремительного потока тепловой энергии. При передаче энергии от центральных слоев к периферийным под действием внутреннего трения в слоях температура периферийного слоя повышается, или, другими словами, поток кинетической энергии превышает поток тепловой [c.16]

Одним из первых вопрос об условиях подобия процессов в камере энергетического разделения рассмотрел А. И. Гуляев. Разрабатывая гипотезу противоточного-теплообмена, он принял допущение, что в подобных вихревых трубах с установившимся адиабатным ламинарным течением вязкого газа имеют одинаковые значения показатель адиабаты Л = ср/с , числа Маха М= = ку/а (а — скорость звука), Рейнольдса Ее, Прандтля Рг. Величина A задана краевыми условиями. Поскольку перенос теплоты в вихревой трубе обусловлен в основном свободной турбулентностью, не зависящей от характера течения в ядре потока, в геометрически подобных трубах интенсивность переноса слабо зависит от числа Рейнольдса Ке, влияние которого можно учесть через число Стантона 81 = ф(Ке), не включая Ке в определяющие критерии. Не является определяющим и число Рг, изменения которого не влияют на характер процессов переноса в газах. При числе Маха М=1с1ет следует, что в геометрически подобных трутбах должны [c.19]

Одно из первых и наиболее плодотворных предложений сделал А. П Меркулов в середине 50-х годов.. Оно заключается в искусственном торможении вихревого потока на нагретом конце камеры разделения,, которое, по гипотезе А. П. Меркулова, создает благоприятные условия для формирования приосевого потока, направленного к диафрагме, и, следовательно, позвбляет, уменьшить длину камеры разделения. Кроме того, торможение увеличивает радиальный градиент тангенциальных составляющих скоростей в зоне интенсивного энергообмена между закрученными потоками, т. е. приводит к повышению КПД. [c.31]

Сравнением характеристик охлаждаемых и неохлаж-даемых вихревых труб авторы работы [15] установили, что различие их КПД возрастает с увеличением л. Это обстоятельство они объясняют с позиции гипотезы конвективного теплообмена. В экспериментах с увеличением р. возрастала разность температур газа и стенки на начальном участке камеры разделения. В рамках этой ги- [c.35]

То обстоятельство, что коэффициент повышения эффективности зависит от трудно объяснить изменением коэффициента теплоотдачи от воздуха к стенке. Не согласуется это также с результатами исследований влияния акустических колебаний на теплообмен газа со стенкой при турбулентном режиме течения. По мнению авторов, рост КПД следует объяснить влиянием пульсаций на процесс энергетического разделения, т. е. на интенсивность энергообмена между приосевым и периферийными потоками. Этот вывод хорошо согласуется с тем, что применение развихрителей позволило не только уменьшить длину камеры разделения, но и повысить эффективность вихревых труб. При торможении в развихрителе неизбежно возникают пульсации, которые интенсифицируют процесс энергоразделения. В трубе Парулейкара отвод нагретого потока под прямым углом к оси вихря неизбежно порождает интенсивные пульсации. Следует заметить, что с позиции гипотезы взаимодействия вихрей процесс энергоразделения основан на пульсациях частиц газа в радиальном направлении. В связи с этим увеличение интенсивности пульсации нужно считать одним из перспективных путей повышения КПД вихревых аппаратов. [c.46]