Испытания вихревой трубы с наклонными соплами

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

А. Д. Грига, д-р техн. наук, К. В. Худяков, канд. техн. наук ИСПЫТАНИЯ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ С НАКЛОННЫМИ СОПЛАМИ
Волгоградский государственный технический университет,
Московский энергетический институт (филиал), г. Волжский
(e-mail: Constan@volgodom. ru)
Рассматриваются характеристики вихревых труб с наклонными соплами. Приведены результаты экспериментальных исследований и регрессионное соотношение для основных параметров вихревой трубы. Ключевые слова: вихревая труба, наклонные сопла, характеристики.
The characteristics of wortex tubes with tilted nozzles are considered in the article. The results of experimental researches and regressive equation for the basic parameters of the wortex tube are given.
Keywords: Vortical pipe, inclined nozzles, characteristics
Для создания комфортных условий работы в кабине водителя необходимо обеспечить соответствующие параметры микроклимата с помощью системы кондиционирования и вентиляции. Ведущими научно-исследовательскими организациями России, МВТУ, СГАУ и других разработаны современные системы кондиционирования для всех видов транспорта.
Однако остается не решенной задача создания недорогого, простого в конструкции, в обслуживании, ремонтопригодного и экологически безопасного автомобильного кондиционера для обеспечения комфортных условий работы водителя.
Вихревые трубы удовлетворяют всем перечисленным требованиям и для некоторых задач локального охлаждения они успешно используются в настоящее время, но их более широкое распространение сдерживает низкая термодинамическая эффективность.
В статье рассматриваются характеристики вихревых труб (ВТ) с наклонными соплами. Цель исследования — определить максимальную холодопроизводительность в зависимости от изменения угла наклона сопла к оси камеры энергоразделения и доли холодного воздуха.
Устройство экспериментальной ВТ с наклонными соплами показано на рис. 1. Развих-рители в конструкции ВТ не предусмотрены. Вихревая труба проектировалась как классическая вихревая труба, рассчитывалась по методике Меркулова и имеет геометрические параметры, которые в настоящее время считаются близкими к оптимальным (с такими параметрами изготовляют большинство вихревых труб).
Диаметр камеры разделения 6 Do = 6 мм- относительная длина камеры разделения Ь = 15- относительный диаметр диафрагмы Бх = 0,45- диафрагма выполнена со скосом по внутренней стенке, угол скоса у = 10°- отверстие в диафрагме выполнено в виде диффузора с углом раскрытия, а = 6° и относительной длиной Ьх = 3. Сопловой аппарат 4 изготовлен в виде спирали Архимеда с соотношением высоты и ширины 1: 2- относительная площадь сопла ^.= 0,16. Сопловой аппарат выполнен так, что при вставке в трубу необходимых деталей можно добиться изменения угла наклона сопла, а к оси камеры разделения, ВТ испытывалась при значении угла, а = 5°, 10°, 15°.
Рис. 1. Устройство В Т для исследования влияния угла наклона сопел
Для испытаний экспериментальной ВТ с наклонными соплами использовался опытный стенд [Комплекс для проведения внутреннего эксперимента вихревого эффекта / А. Д. Грига, М. В. Дьяков, В. Е. Костин, К. В. Худяков // межрегион. науч. -практ. конф. «Взаимодействие научно-исследовательских подразделений промышленных предприятий и вузов по повышению эффективности производства»: тез.
докл., 2004 г. — С. 101−107].
Перед планированием и проведением многофакторного эксперимента был проведен ряд опытов по методике однофакторного эксперимента. На рис. 2 и 3 приведены результаты предварительных испытаний.
Итоговые эксперименты для исследования характеристик ВТ были запланированы как двухфакторные (угол наклона сопла, доля холодного потока).
Обработка опытных данных производилась по методике ортогонального центрального композиционного планирования. Степень расширения (отношение полного давления на входе в сопло к полному давлению на & quot-холодном конце& quot-) потока п = 4.
Величины принятых факторов в многофакторном эксперименте по испытанию вихревой трубы с изменяющимся углом наклона сопел сведены в таблицу.
Параметр оптимизации вихревой трубы (функция отклика) — ее холодопроизводитель-ность Q, Вт. В условных обозначениях факторов он обозначен как У. Эта величина рассчитывается по исходным данным: расходу сжатого воздуха Gc, относительной доле холодного потока ц, температуре сжатого воздуха Тс, температуре охлажденного воздуха Тх, измеряемым в процессе эксперимента.
Цель испытаний заключалась в выяснение геометрических и режимных параметров работы ВТ, при которых достигается максимальная холодопроизводительность.
т
т
а
?
с
о
н
о
в
м
К
о
про
доп
о
л
о
X
Доля холодного потока
Рис. 2. Зависимость холодопроизводительности ВТ со сменными соплами от доли холодного потока при степени расширения п = 3 и углах наклона сопла:
¦ - а = 5°
^ 10°, ^ - а = 15°
т
т
а
ть
с
нос
льн
о
в
з
из
о
про
доп
о
л
о
X
Доля холодного потока
Рис. 3. Зависимость холодопроизводительности ВТ со сменными соплами от доли холодного потока при степени расширения п = 4 и углах наклона сопла:
¦ - а = 5°, ¦ -а = 10°, ^ - а = 15°
Уровни и интервалы варьирования факторов эксперимента
Фактор Услов- ное обозна- чение Уровни Интер- вал варьи- рова- ния Размер- ность
— 1 0 1
Угол наклона сопла к плоскости, перпендикулярной оси камеры энергоразделения 5 10 15 5 Град.
Доля холодного потока 0,2 0,5 0,8 0,3
¦
а
Задача испытаний: построение математической модели зависимости холодопроизводитель-ности ВТ от угла наклона сопел к оси ее камеры энергоразделения и доли холодного потока.
Количество параллельных опытов для получения среднего значения функции отклика с требуемой точностью при характерной для инженерной практики мере изменчивости V = 5% и доверительной вероятности в = 0,95 принимается равным семи.
Для уменьшения влияния систематических ошибок от действия внешних факторов опыты производились в рандомизированном порядке.
Уравнение регрессии получено в виде:
У = 30,874 + 2,997Хх + 0,715Х2 —
-5,469Х1 -12,354X 2 (1)
Проверка адекватности полученного уравнения регрессии проводилась по критерию Фишера.
Для перехода к описанию модели в физических переменных в уравнение (1) подставлялись формулы кодирования неизвестных и производился перерасчет. Получено следующее уравнение регрессии:
Q = -2,528 + 4,979а + 140,05ц — 0,219а2 —
-137,267ц2, (2)
где Q — холодопроизводительность вихревой трубы, Вт-а — угол наклона сопла к плоскости, перпендикулярной оси камеры энергоразделения ВТ- ц — доля холодного потока.
Таким образом, при оптимальном угле наклона сопла 5… 10° холодопроизводительность вихревой трубы может быть увеличена на 12. 15%. Дальнейшие исследования, направленные на оптимизацию геометрических и режимных параметров ВТ, могут открыть новые перспективы для их использования как локальных источников холода.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой