ボルテックスチューブ。スキーム、説明

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ボルテックスチューブ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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ボルテックスチューブの動作はいわゆる「ボルテックスチューブ」に基づいています。ランク・ヒルシュ効果 (1933)。ボルテックスチューブは、接線方向のガス入口を備えたガスダイナミックデバイスです (図 2.3.1)。 XNUMX.

図2.3.1。ボルテックスチューブの図。

知られているように、旋回する粘性ガス流では、横方向の速度勾配が存在すると、接線方向の粘性力の存在により、流れの表面が互いに相互作用します。これらの力に打ち勝つために費やされる仕事は熱に変換されます。この場合、ジェットが異なれば、総エネルギーの蓄えも異なる可能性があります。

流れ内の温度勾配の存在により、ガス層間の熱交換が決まります。しかし、総エネルギーの再分配への大きな寄与は乱流伝達メカニズムに属します。

ボルテックスチューブは、最初のセクションの直径を持つ円筒形またはディフューザーチューブの形で作られた本体で構成されていますと長さ、通路領域を備えた入口ノズルの本体に対して接線方向に配置されています。、穴径のあるダイヤフラム、ノズル入口近くに位置し、ダイヤフラムとは反対側のハウジングの端に円錐形の制御バルブがあります。

渦管内でのガス分離のエネルギー強度は、通常、過剰ガス温度の依存性から推定されます。 и 冷却された流れのシェアから。この場合は、

どこ - 渦管の入口、冷却された流れと熱い流れの出口におけるよどみ温度。

и - 初期ガス流と冷却されたガス流のそれぞれの質量流量。

ボルテックスチューブ
図2.3.2。 VTの出口でのガスの温度。

量の典型的な実験的依存性 и コールドフローの相対流量について図 2.3.2.(195) に示す。

通常、曲線の各ペア実験を行うための特定の条件に対応します: ボルテックスチューブへの入口とダイヤフラムからの冷却された流れの出口におけるガス圧力の比、ボルテックスチューブ入口のガス温度、入口ノズルの無次元領域ら。

ガスのエネルギー分離の効果は、減衰渦乱流運動の再配置と密接に関係しており、ノズル入口から渦管直径の XNUMX ～数十倍の距離まで広がるかなり拡張された流れ領域で発生します。領域が長い場合、そこで起こる現象は渦管入口の流れの詳細な構造によって決まるのではなく、流れ全体を特徴付ける変数に依存するはずです。それらの。パイプに入るガスの質量流量などの整数値から、パイプ軸方向の運動量流束、ダイヤフラムの開口部を通って取り出される冷たいガスのエネルギー流と質量流量。これらの統合特性に、特性寸法、つまりパイプの直径を追加する必要があります。 .

ボルテックスチューブ内のガスの流れは発達した乱流であることに注意してください。渦管の入口ノズルから流れる噴流によって励起される乱流は、エネルギー分離領域全体において管壁の境界層で発生する乱流のレベルを超える高いレベルを有すると考えられる。

渦管の入口における圧力の作動値は、広い範囲内で変化し得る。入手可能なデータによると、ボルテックスチューブは 0,5 ～ 0,7 MPa の総入口圧力で安定して動作し、VT に最大 25 MPa の圧力のガスを流した実験が知られています。暖かい流れと冷たい流れの温度は、入口の初期ガス温度に依存します。この図は、流れの温度差を示しています。通常、この違いは残ります。 WT でのエネルギー損失は、壁に対する高速ガス流の摩擦に関連しています。

したがって、ボルテックスチューブは、加熱や冷凍の目的で使用できる高温 (+60、+800С) および低温 (-20、-400С) のガス流を得るのに非常に便利なツールです。

現在、ボルテックス技術は産業界に広く導入されており、ロケットエンジン推力制御システムのボルテックスコントロールバルブ、ボルテックスクーラー、ボルテックス洗浄システム、ガス産業におけるガス脱水、空圧およびガスオートメーションのニーズに対応したボルテックスガス処理システムなどに使用されています。

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