Робочий процес і характеристики вихрової ежекторної ступені вакуумного агрегату

Abstract

У дисертаційній роботі наведені результати експериментального і теоретичного дослідження робочого процесу вихрової ежекторної ступені вакуумного агрегату. Визначено вплив основних геометричних параметрів проточної частини ежектора на його характеристики. Основним змістом роботи є отримання основного розрахункового рівняння, що об’єднує три режимних параметри вихрової ежекторної ступені (ступінь розширення активного потоку, ступінь стиснення пасивного потоку і коефіцієнт ежекції) з геометричними параметрами проточної частини ежекторної ступені. Розрахункова модель базується на законі збереження імпульсу у розрахункових перетинах. Показано суттєву відмінність у роботі вихрової ежекторної ступені вакуумного агрегату і автономно працюючого ежекторного пристрою, що визначається наявністю примусового відкачування вакуумним насосом. Визначено, що розподіл швидкостей у вихровій камері вихрової ежекторної ступені підпорядковується закону розподілу вільного і вимушеного вихорів. Закон розподілу вільного вихору відповідає степеневому закону розподілу швидкості. Наведено результати розрахункового моделювання взаємодії потоків за допомогою програмного комплексу FlowVision. Отримано розподіл поля швидкостей і тиску в розрахункових перетинах проточної частини вихрової ежекторної ступені. Проведено аналіз енергоефективності вакуумного агрегату на базі ексергетичної ефективності. Наведено методику розрахунку вакуумного агрегату для системи вакуумного охолодження водних розчинів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3285

В диссертационной работе приведены результаты экспериментальных и теоретических исследований рабочего процесса вихревой эжекторной ступени вакуумного агрегата. Определено влияние геометрических параметров проточной части эжектора на его характеристики. Основным содержанием работы является получение расчетного уравнения, что объединяет три режимных параметра вихревой эжекторной ступени (степень расширения активного потока, степень сжатия пассивного потока, коэффициент эжекции) с геометрическими параметрами проточной части эжекторной ступени. Расчетная модель базируется на законе сохранения импульса в расчетных сечениях. Учет потери импульса, что обусловлен диссипационными процессами, выполняется путем введения коэффициентов, которые характеризуют уменьшение абсолютной скорости. Для течений, в которых вектор абсолютной скорости газа составляет некоторый угол с осью потока, используются так называемые сложные газодинамические функции. Главной особенностью вихревых эжекторов в отличие от прямоосных является неравномерность распределения скоростей и давлений по радиусу рассматриваемых сечений. Это обуславливает введение в расчетные зависимости среднеинтегральных величин газодинамических функций, импульсов потоков и их кинематических и динамических составляющих. Показано существенное отличие в работе вихревой эжекторной ступени вакуумного агрегата и автономно работающего эжекторного устройства, которое состоит в наличии принудительной откачки потоков через предусмотренные конструкцией сопловые вводы или каналы. В частности, при работе вихревой эжекторной ступени в составе вакуумного агрегата отсутствует приосевая область неразрушаемого вихревого шнура, что имеет место при работе автономного эжектора. Экспериментальной частью исследования являлось получение расходных характеристик компонентов вакуумного агрегата (вихревой эжекторной ступени и жидкостно-кольцевого вакуумного насоса) в зависимости от геометрического соотношения проточной части эжекторной ступени. Выявлено, что использование вихревой эжекторной ступени позволяет расширить диапазон работы вакуумного агрегата по давлению всасывания и по объемной производительности. Моделирование взаимодействия потоков в проточной части вихревой эжекторной ступени производилось с помощью программного комплекса FlowVision. В результате проведенных исследований получены зависимости распределения тангенциальной и осевой составляющих 19 скорости взаимодействующих потоков в расчетных сечениях. Анализ результатов позволил подтвердить предположения, принятые при рассмотрении расчетной модели. Представлена методика расчета характеристик вихревой эжекторной ступени на основании экспериментальных данных. Предложен степенной закон изменения скорости взаимодействующих потоков. Путем введения показателя степени в закон изменения скорости удалось достичь удовлетворительных результатов сопоставления расчетных и экспериментальных зависимостей. Проведен эксергетический анализ энергоэффективности расчетных схем, таких, как: вакуумный агрегат в целом, жидкостно-кольцевой вакуумный насос и вихревая эжекторная ступень. Выявлено, что вакуумный агрегат с вихревой эжекторной ступенью имеет большее значение эксергетического коэффициента полезного действия, чем жидкостно-кольцевой вакуумный насос без эжектора. Представлено методику расчета системы вакуумного охлаждения водных растворов, которая позволяет определять минимальную объемную производительность вакуумного насоса, а также определять время охлаждения раствора. При цитировании документа, используйте ссылку http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3285

Results of the working process and performance curves for vortex ejection stage of vacuum pump unit are given in this dissertation paper. It is determined an influence of the ejector internals geometry parameters on its characteristics. The main task of the study is to obtain design dependences of the components distribution in speed field of interacting flows on the base of the experimental data processing. It is demonstrated basic distinction in operation of vortex ejection stage of vacuum pump unit and autonomous operating ejector unit. Experimental part of study was shown the reception of expense features of components of vacuum unit (the of vortex ejection stage and liquid ring vacuum pump vacuum pump) depending on geometric correlation of running part an of vortex ejection stage. It is revealled that use an of vortex ejection stage allows to increase the range of functioning (working) the vacuum unit on pressure of suction and on three-dementional capacity. 20 Exergy analysis energy efficiency accounting schemes is organized. It is presented strategy of calculation of system of vacuum cooling the water solutions which allows to define the minimum volume productivity of the vacuum pump, and also to define time of cooling of a solution. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3285