Россия
Вихревые аппараты являются эффективными устройствами для интенсификации процессов тепломассообмена и сепарации в химической технологии, энергетике и других отраслях промышленности. Одной из ключевых задач при их проектировании является точная оценка гидравлического сопротивления, определяющая энергетические затраты. Особую сложность представляют многоступенчатые системы, в которых закрученный поток на выходе с нижележащей ступени поступает на вход последующей. Целью работы является развитие аналитического метода расчета гидравлического сопротивления на основе теории центробежной форсунки для случая двух последовательно установленных вихревых элементов с учетом предварительной закрутки потока. В основе метода лежит расчетная схема, разделяющая поток на четыре характерных сечения. Положения поверхностей разрыва сплошности определялись исходя из критерия максимального расхода. Получена расчетная зависимость для коэффициента гидравлического сопротивления системы двух идентичных вихревых элементов, устанавливающая связь с безразмерным коэффициентом сохранения закрутки Φ2. Показано, что сопротивление системы изменяется от суммы сопротивлений отдельных элементов при Φ2 = 0 до сопротивления одного элемента при Φ2 = 1. Анализ зависимости показал, что сохранение на входе во вторую ступень 50% крутки потока позволяет снизить общее сопротивление системы на 20-40% по сравнению с режимом полного затухания вихря. Сравнение с независимыми экспериментальными данными подтвердило адекватность предложенного метода. Регулирование степенью сохранения закрутки между ступенями является эффективным способом снижения гидравлических потерь. Разработанная методика предназначена для инженерных расчетов и оптимизации конструкции многоступенчатых вихревых аппаратов с последовательно установленными идентичными ступенями.
ПЕРЕПАД ДАВЛЕНИЯ, ЦЕНТРОБЕЖНАЯ ФОРСУНКА, ЗАКРУЧЕННОЕ ТЕЧЕНИЕ, ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ
1. S. Pandey, M. Wasilewski, A. Mukhopadhyay, O. Prakash, A. Ahmad, L.S. Brar, Applied Sciences, 14, 5, Article 2034 (2024). DOI:https://doi.org/10.3390/app14052034.
2. A. Kourou, S. Chen, Y. Ouyang, Current Opinion in Chemical Engineering, 46, Article 101056 (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.coche.2024.101056.
3. G. Chen, G. Jiang, L. Tang, N. Li, International Communications in Heat and Mass Transfer, 158, Article 107907 (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.107907.
4. O.S. Dmitrieva, V.V. Kharkov, A.N. Nikolaev, Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 58, 1755–1759 (2024). DOI:https://doi.org/10.1134/S0040579525601165.
5. T.C. Hsiao, D.R. Chen, L. Li, P. Greenberg, K.W. Street,Aerosol Science and Technology, 44(4), 253–261 (2010). DOI:https://doi.org/10.1080/02786820903575394.
6. В.В. Харьков, К.З. Лаврова, А.Н. Николаев, Вестник Технологического университета, 28, 8, 106–109 (2025). DOI:https://doi.org/10.55421/3034-4689_2025_28_8_106.
7. K. Bakhronov, A. Akhmatov, J. Dadakhon, Chemistry and Chemical Engineering, 4, Article 8 (2021). DOI:https://doi.org/10.51348/RGIR9524.
8. В.Г. Рябых, В.Я. Кожухарь, Л.В. Иванченко, В.Л. Савич, Труды Одесского политехнического университета,1(43), 242-248 (2014).
9. А.Н. Мусинский, В.Г. Островский, С.Н. Пещеренко, Территория Нефтегаз, 9, 38-49 (2019).
10. Р.Р. Усманова, Г.Е. Заиков, Энциклопедия инженера-химика, 5, 29-35 (2014).
11. В.Э. Зинуров, В.В. Харьков, И.Н. Мадышев, Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 10-1, 173–181 (2022). DOI:https://doi.org/10.25018/0236_1493_2022_101_0_173.
12. A.L. Tukmakov, V.V. Kharkov, A.A. Akhunov, Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 95, 4, 902-908 (2022). DOIhttps://doi.org/10.1007/s10891-022-02549-0.
13. А.Н. Николаев, О.В. Козулина, А.А. Овчинников, Р.Р. Фатыхов, Вестник Казанского технологического университета, 11, 82-89 (2010).
14. Е.С. Вязовкин, Автореф. дисс. канд. техн. наук, КХТИ, Казань, 1972. 24 с.
15. А.С. Карпенков, Н.А. Николаев, А.М. Николаев, Труды КХТИ, 1, 48-52 (1970).
16. А.Н. Николаев, Дисс. докт. техн. наук, КГТУ, Казань, 1999. 287 с.
