ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ЭНЕРГОРАЗДЕЛИТЕЛЬ ГАЗОВОГО ПОТОКА ЛЕОНТЬЕВА из "Расширительная холодильная техника для газовой и нефтегазовой промышленности" В 1919 г. Гартман, проводя исследования высокоскоростных газовых потоков, обнаружил, что полузамкнутая полость, обращенная к натекающему потоку открытой стороной, может быть источником мощного акустического излучения. Обнаруженное явление послужило впоследствии основой для разработки генераторов акустических колебаний, главным образом ультразвукового диапазона, которые нашли широкое применение в самых различных отраслях промышленности [31]. [c.16] Значительно расширить представления о механизме возникновения резонансных колебаний в полузамкнутых полостях позволили работы Ю.Б.Елисеева и А.Я.Черкеза [34,35]. Ими обнаружен эффект нагрева газа в полостях с косым входныи срезом, обтекае-мьк стационарным потоком. Исследования, выполненные в широком диапазоне изменения конструктивньк и режимных параметров, показали, в частности, возможность реализации эффекта при очень низких скоростях потока, вплоть до чисел Маха М = 0,3. [c.17] К настоящему времени накоплен значительный объем исследований эффекта Гартмана-Шпренгера и Елисеева-Черкеза [36]. Установлено, что процесс в полости состоит из двух фаз. [c.17] В работе [33] приведены сравнительные характеристики охлаждения воздуха и гелия с помощью генератора Гартмана и трубы Г-Ш. Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что с помощью указанных устройств было достигнуто охлаждение воздуха соответственно на 5и 16К при расширении с 0,5 до 0,1 МПа. [c.19] Оригинальный энергоразделитель, использующий эффект Елисеева-Черкеза, предложен в 1982 г. Г.Н. Гальпериным [41]. Суть изобретения заключается в том, что внутрь полости вдоль ее короткой стороны вводится дополнительный патрубок на глубину равную 0,5... 1,5 диаметра полости. Этот патрубок предназначен для отвода из полости охлажденного газа. Вследствие этого предотвращается смешение исходного высокоскоростного потока с охлажденным газом. Указывается, что при температуре исходного потока 293 К и отводе из донной части полости нагретого газа с температурой 330 К достигается охлаждение газа, удаляемого из полости, до температуры 283 К. Для обеспечения указанного эффекта число Маха потока воздуха должно составлять М = 0,9, а соответствующее отношение давлений не менее 1,72. [c.19] Анализ научно-технических публикаций показал, что эффективность описанных выше энергоразделителей (газоохладителей) находится на очень низком уровне. Поэтому на сегодняшний день сколь-нибудь обоснованно рассматривать возможности их внедрения на объектах газовой и нефтяной промышленности не представляется целесообразным. Причины низкой эффективности этих устройств достаточно подробно изложены в [36]. [c.19] Оригинальный газодинамический метод энергоразделения газового потока и устройство для его осуществления предложено в 1996 г. А.И.Леонтьевым [42]. Суть метода сводится к тому, что исходный газовый поток делят на две части. Одну из них после разгона в сверхзвуковом сопле вынуждают двигаться со сверхзвуковой скоростью в канале, из которого ее выводят через сверхзвуковой диффузор. Другую часть газового потока вынуждают двигаться вдоль внешних стенок канала с дозвуковой скоростью. В общем случае равновесная температура стенок канала, омываемых сверхзвуковым потоком, будет отличаться от температуры торможения этого потока. Ее значение определяется коэффициентом восстановления температуры, являющимся функцией критерия ,. [c.20] Равновесная температура внещних стенок канала, омываемых дозвуковым потоком, практически совпадает с температурой торможения. В случае выполнения стенок канала из теплопроводного материала происходит переток теплоты от одного потока к другому. При этом направление теплового потока определяется значением критерия Рг. При Рг 1 тепловой поток направлен от дозвукового потока к сверхзвуковому. Следствием этого является охлаждение дозвукового и нагрев сверхзвукового потока. При Рг 1 будет иметь место противоположная ситуация, а при Рг = 1 энергообмена между потоками за счет теплопроводности стенки их разделяющей не происходит. Однако в случае выполнения стенок канала газопроницаемыми эффект энергетического разделения потока может иметь место и для значений критерия Рг = 1. Основные положения газодинамического метода энергоразделения газового потока, а также оценки термодинамических характеристик трубы А.И. Леонтьева освещены в работах [43,49]. [c.20] Способ низкотемпературной сепарации природного газа с использованием энергоразделителя А.И. Леонтьева описан в [50]. Согласно изобретению, после предварительной сепарации исходного потока, его разделяют на две части, одну из которых охлаждают в рекуперативном теплообменнике и в энергоразделителе (в качестве дозвукового потока), затем окончательно охлаждают дросселированием и направляют в низкотемпературный сепаратор. [c.20] Уместно отметить, что также, как и вихревая труба, энергоразделитель А.И.Леонтьева является полностью статичным устройством, имеет столь же простую конструкцию и обеспечивает аналогичный технологический эффект - разделение исходного потока на два, с температурами выше и ниже температуры исходного потока. Но при этом, в отличие от вихревой трубы, в которой происходит снижение давления обоих выходящих из нее потоков, в рассматриваемом устройстве имеет место снижение давления только сверхзвукового потока, увеличивающего свою температуру в процессе газодинамического энергообмена. Потери давления в дозвуковом, охлаждаемом, потоке определяются лишь гидравлическими потерями в проточной части устройства и могут быть минимизированы. Это расширяет возможности применения энергоразделителя в схемах низкотемпературной обработки углеводородных газов. [c.21] В заключении отметим, что рассматриваемый метод газодинамического энергоразделения газового потока находится на начальном этапе своего развития. Поэтому реальные оценки перспективности его внедрения в технологию низкотемпературной обработки углеводородных газов мохуг быть сделаны только на основе анализа результатов дальнейших, главным образом экспериментальных исследований этого процесса. [c.22] Вернуться к основной статье