CC BY
3
УДК 621.432.3
Кувшинов Н.Е.
инженер научно-исслед. лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет
Россия, г. Казань
РАСЧЕТЫ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА Аннотация: В данной статье проводились расчеты параметров двухфазного потока, образующегося в процессе адиабатного истечения капельной жидкости через сопла Лаваля.
Ключевые слова: Двухфазного потока, численного исследования, дисперсный поток, жидкость-пар, сопла Лаваля
Kuvshinov N.E. engineer laboratory "FHPE" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan
CALCULATIONS TWO-PHASE FLOW Annotation: In this paper, the calculations carried out a two-phase flow conditions, produced during adiabatic expiration droplet through the Laval nozzle.
Keywords: two-phase flow, numerical study, particulate flow, liquid-vapor, the Laval nozzle
Проводились расчеты параметров двухфазного потока, образующегося в процессе адиабатного истечения капельной жидкости (насыщенной или недогретой до состояния насыщения) через сопла Лаваля. Рассматривались только критические режимы истечения вскипающих жидкостей. Результаты численного исследования показали, что трение жидкой фазы о стенку канала в условиях данного эксперимента можно не учитывать. На результатах расчетов это практически не сказывается.
Для сравнения приведены результаты расчета критического расхода по равновесной модели. Значения равновесного расхода, как и следовало ожидать, меньше значений расхода по предлагаемой модели. Имеет место некоторое завышение расчетных значений критического расхода по сравнению с собственными экспериментальными данными.
В сужающейся части сопла реализуется слабоградиентное течение. В районе минимального сечения градиент давления резко возрастает, что связано с зарождением паровой фазы и интенсивными фазовыми превращениями. В расширяющейся части сопла градиент давления стабилизируется. С момента зарождения паровой фазы происходит резкое увеличение объемного паросодержания и при значении F/Fr=3 паросодержание достигает значений ф=0,8.
Скорость потока, монотонно возрастает по тракту сопла. Расчетные значения статического давления оказались систематически завышенными по сравнению с экспериментальными данными (опыты с H2O). Это можно
объяснить как недостатком одномерной модели расчета, так и методической погрешностью измерения статического давления в тракте сопла Лаваля. В опытах с плоскими соплами Лаваля обнаружен градиент давления в поперечном сечении канала. По мере удаления от осевой линии сопла к стенке, задающей профиль сопла, давление уменьшается ( расхождение достигает 9%).
Границы применимости методики расчета. Основные ограничения разработанной методики расчета связаны с особенностями физической модели течения, в рамках которой строится расчетная схема. Методика пригодна для расчета параметров двухфазного потока, образующегося при адиабатном истечении вскипающих жидкостей черезсопла Лаваля с протяженностью расширяющейся части сопла не менее трех калибров, l > 3dr.
Поскольку используется одномерная модель течения, то не рекомендуется использовать предлагаемую методику для расчета параметров потока в соплах с углами раствора расширяющейся части более
0.2.рад.
Результаты обобщения по перегревам жидкостей, используемые в расчетах, получены для начальных параметров потока л> 0,1. Этой величиной и определяется нижний предел методики по начальным параметрам потока. Верхний предел ограничивается значениями приведенного давления п< 0,9.
Использованные источники:
1.Мисбахов Р.Ш. Влияние добавок водорода на технико- экономические и экологические показатели газовых и дизельных двигателей. // диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева. Казань, - 2010
2.Гуреев В.М., Мисбахов Р.Ш., Москаленко Н.И., Ермаков А.М. Исследование эфективности применения спиральных и полукольцевых выемок для интенсификации теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах. // Вестник машиностроения. - 2015. - № 11. - С. 22-24.
3.Сафин А.Р., Мисбахов Р.Ш., Гуреев В.М. Обоснование радициональной модели тележки трамвая на основе паралельного моделирования в среду Matlab/Simulink и Cad, Cae - системе Catia V5. // Электроника и электрооборудование транспорта. - 2015. - № 5-6. - С. 28-32.
4.Копылов А.М., Ившин И.В., Сафин А.Р., Гибадуллин Р.Р., Мисбахов Р.Ш. Определение предельных эффективных конструктивных параметров и технических характеристик обратимой электрической машины возвратно-поступательного действия. // Энергетика Татарстана. 2015. № 4 (40). С. 75 -81.
5.Тукмаков А.Л., Тонконог В.Г., Арсланова С.Н. Акустическая коагуляция аэрозоля в технологии газификации криогенных жидкостей. // В сборнике:
Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках. Пятая международная конференция : Тезисы докладов. - 2015. - С. 96-98.
6.Баянов И.М., Тонконог В.Г., Гортышов Ю.Ф., Арсланова С.Н., Тонконог М.И., Мубаракшин Б.Р. Сепарация фаз при газификации сжиженного природного газа. // В сборнике: Труды Шестой Российской национальной конференции по теплообмену 2014. С. 802-805.
7.Тонконог В.Г., Коченков А.Г., Кусюмов С.А. Кавитационный парогенератор для опреснительной установки. // Труды Академэнерго. 2011. - № 2. - С. 33-39.
УДК 621.352
Кувшинов Н.Е.
инженер научно-исслед. лаборатории «ФХПЭ» Казанский государственный энергетический университет
Россия, г. Казань ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА В АДИАБАТНОм расширении КАПЕЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ Аннотация: В экспериментах измерялись: расход вскипающей воды, параметры потока Р0 и Т0, импульс тяги, создаваемый при истечении струи, а также проводилась фоторегистрация потока, за срезом канала. Продолжительность одного режима в опытах с Н2О зависела от начальных параметров воды и составляла 30^90 с.
Ключевые слова: Параметры потока Р0 и Т0, расход вскипающей воды, струя, фоторегистрация потока, роторегстрации
Kuvshinov N.E. engineer laboratory "FHPE" Kazan State Power Engineering University
Russia, Kazan CONDUCTING EXPERIMENTS IN ADIABATIC EXPANSION OF LIQUID DROPS Annotation: In the experiments, we measured consumption of boiling water flow parameters P0 and T0, thrust impulse generated at the expiration of the jet, and photo registration was carried out the flow, the channel cut. The duration of one mode with H2O experiments depended on the initial parameters and the water was 30 ^ 90 seconds.
Keywords: flow parameters P0 and T0, rate of boiling water, jet, photo registration flow rotoregstratsii
В экспериментах производилось измерение среднего массового и объемного расходов.
Средний массовый расход жидкости через рабочий участок определялся весовым способом (по разнице залитой и оставшейся массе воды в баке и времени истечения, определяемом электронным
