Введение к работе
Актуальность темы. Потребность современной промышленности в создании высокоинтенсивных технологий обработки различного рода материалов, в том числе и топлив, обуславливает широкое применение технических устройств, реализующих свойства сильно закрученных вихревых потоков: пылеотделительные циклоны, газификационные циклонные камеры, химические реакторы вихревого типа, циклонные нагревательные устройства и др. В энергетике вихревой принцип сжигания твердого топлива также получил достаточно широкое распространение, особенно эти тенденции приобрели остроту в последние годы в связи с повышенным вниманием к проблемам экологичности оборудования и эффективного использования органического топлива в нашей стране и в мире в целом. Поэтому этот принцип должен составить основу при разработке новых конструкций камер сгорания и паровых котлов, как элемент экологически более чистых угольных ГЭС. Снижение вредных выбросов NOx и SOx непосредственно связано с управлением технологическими процессами горения, на которое в свою очередь оказывает огромное влияние аэродинамическая сторона процесса. Следовательно, аэродинамическими методами есть возможность регулировать процессы горения. Однако аэродинамика вихревых потоков недостаточно полно изучена. Изучению аэродинамики конкретного устройства (вихревой камеры) посвящена данная работа.
Цель работы состоит в изучении закономерностей течения в камерах, в которых реализуется взаимодействие вихревого движения с прямоточным осенаправленным потоком, получении обобщающих зависимостей и разработке инженерной методики вихревых смесителей.
Конкретные задачи исследопаний. Основные задачи, которые решались в работе:
обобщение экспериментальных данных для вихревой камеры,
изучение влияния торцевого ввода среды в вихревую камеру на закономерности течения в ее объеме,
исследование условий смешения в вихревой камере с торцевым подводом среды,
установление влияния соотношения геометрических факторов и расходов через тангенциальный и торцевой подводы на основные закономерности развития течения,
разработка математической модели описывающей распределение компонентов скорости в объеме камеры,
разработка инженерной методики расчета смесителей, базирующихся на взаимодействии вихревого движения среды с прямоточной струей.
Научная новизна работы состоит в:
-
Установлении обобщенной картины течения в объеме вихревой камеры, в том числе и при наличии в ней торцевого подвода;
-
Определении влияния соотношений геометрических размеров камеры на формирование аэродинамической картины течения и интенсивность процессов смешения в ней;
-
Создании математической модели течения, адекватно описывающей изменения компонентов скорости в объеме вихревой камеры.
Практическая значимость работы заключается:
- в разработке инженерной методики, позволяющей оценить качество смешения сред в вихревой камере при заданных ее геометрических размерах;
в получении данных о влиянии геометрических факторов и
расходов сред на характер протекания аэродинамического взаимодействия и распределения скоростей в объеме камеры;
- установлении факторов, влияющих на общее сопротивление камеры.
Достоверность и обоснованность результатов работы и выводов обеспечивается в работе применением при экспериментальных исследованиях различных апробированных методов измерения и регистрации, проверкой повторяемости результатов, тарировкой первичных датчиков, сопоставлением с результатами других авторов; при математическом описании течения использованием фундаментальных дифференциальных уравнений.
Личный вклад автора заключается в проведении экспериментальных исследований, их обработке и обобщении. В разработке инженерной методики расчета вихревой камеры и в решении уравнений математической модели.
Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на всероссийской научно-технической конференции "Экологически чистая энергетика" (г. Новочеркасск, 1994 г.), на заседаниях кафедр парогенераторостроения МЭИ и НГТУ (1997 г.)
Автор защищает результаты экспериментальных исследований вихревой камеры с торцевым подводом среды и их обобщение. Инженерную методику расчета вихревой камеры с торцевым подводом среды. Результаты математического описания течения в вихревой камере.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 5 статей, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы. Диссертация включает в себя введение, семь глав, заключение, перечень использованной литературы из 104 наименований, содержит 194 страницы машинописного текста, 61 рисунок, 3 таблицы.
