ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Регулирование вихревых аппаратов из "Вихревые аппараты" Рассмотрим специфику вихревого аппарата как объекта регулирования. Полезные сведения по этому вопросу содержат материалы, относящиеся к определению длительности пускового периода. Исследователи вихревой трубы в режиме максимальной температурной эффективности обычно утверждают, что она безынерционна. Действительно, выход на стационарный режим по температуре охлажденного потока происходит за 1—3 с. Это можно объяснить следующим. Выше обсуждался вопрос об отводе теплоты от периферийных слоев через стенки камеры разделения. Показано, что температура стенок практически не влияет на Гх при малых х. Благодаря этому стационарное значение температуры охлажденного потока на входе в диафрагму устанавливается практически мгновенно. Некоторое запаздывание стабилизации температуры потока в местах установки датчиков объясняется теплообменом воздуха со стенками диафрагмы и инерционностью приборов. [c.121] При работе в режиме максимальной термодинамической эффективности температура стенок камеры разделения заметно влияет на температуру охлаждаемого потока. Во время пуска наиболее интенсивен отвод теплоты от периферийных слоев к не успевшим прогреться стенкам камеры. Температурный режим стенок полностью устанавливается за несколько минут. Практическая стабилизация температуры охлаждаемого потока происходит значительно раньше это можно объяснить тем, что охлаждаемый поток и стенка камеры взаимодействуют через промежуточное звено — периферийный слой газа. Это звено демпфирует любые отклонения от стационарного режима работы. [c.121] Из сказанного следует, что при проектировании системы регулирования процессы, происходяшие непосредственно в камере разделения, всегда можно рассматривать как квазиустановившиеся. При этом следует учитывать, что во время пускового и переходного режимов работь давления на выходе охлаждаемого и нагреваемого потоков отличаются от стационарных значений из-за отклонений гидравлических потерь на соответствующих участках трубопроводов. При расчете рассматриваемых режимов можно использовать характеристики, полученные при стационарном режиме работы и соответствующих давлениях. Длительность пускового и переходного режимов зависит главным образом от массы трубопроводов и других подсоединенных к вихревому аппарату объектов. Пренебрежение массой самого аппарата не приводит к заметной ошибке в расчете. Исключение составляет расчет установок с многоступенчатыми и многокаскадными вихревыми охладителями. Такие установки включают массивные теплообменники, работающие при пониженных температурах. [c.122] Воздействие на поток воздуха на входе в камеру разделения обычно предусматривают для регулирования расхода сжатого воздуха. В частности, для этого устанавливают дроссель-редуктор на трубопроводе перед соплом. При искусственном уменьшении давления перед соплом уменьшаются расход сжатого воздуха и перепад давлений, используемый в камере разделения. Наиболее экономичный способ регулирования основан на изменении площади проходного сечения сопл. Для этого можно использовать многосопловой аппарат, подобный по конструкции сопловым аппаратам турбины с регулируемым расходом. Опубликован ряд конструктивных вариантов сопловых аппаратов с регулируемой площадью проходных сечений. Предложены механизмы для изменения высоты или ширины соплового канала. Заслуживает внимания рычажный механизм для изменения высоты сопла [Пат. 1223595 (Англия)]. На наш взгляд, наиболее прост и достаточно эффективен способ последовательного включения сопл одинакового и разного размера. И. Л. Лейтес предложил регулировать расход газа введением дополнительного гидравлического сопротивления в сопловые каналы. [c.123] Для наглядности дальнейших рассуждений на рис. 50 показана вихревая труба с регулированием расхода охлажденного потока газа воздействием на поток сжатого воздуха и на нагреваемый поток. [c.123] В корпусе 12 вихревой трубы смонтированы сопловой аппарат 2 и камера энергетического разделения 3, в которой установлена регулирующая заслонка 4. Сопла 13 с различной площадью проходного сечения постоянно перекрываются клапанами 7 с пружинами 6. Штоки 10 клапанов 7 закреплены в жестких центрах мембран 8, установленных в крышках 11 приводов клапанов. В кольцевую камеру 1, охватывающую сопловой аппарат 2, сжатый воздух поступает по трубке 9, соединенной также с приводом 5 заслонки 4. [c.124] При наибольшем расчетном давлении открыто одно из выполненных в аппарате 2 сопл 13. Если давление в сети снижается, то усилия на мембране 8 уменьшаются и пружиной 6 открывается клапан 7, пропуская воздух в дополнительное сопло. Одновременно привод 5 изменяет положение заслонки 4. Поскольку по окружности аппарата 2 могут быть выполнены несколько сопл, пружины клапанов которых настроены на открытие при различных давлениях, то клапаны совместно с заслонкой 4 могут обеспечить различные температуру и расход охлажденного потока независимо от давления на входе. [c.124] В данном случае тепловой режим в термостате можно регулировать, не воздействуя на режим работы вихревого аппарата. Для этого необходимо снабдить установку смесителем, в котором к охлаждаемому воздуху подмешивается часть нагретого. Такое устройство широко распространено в авиационных системах кондиционирования. Оно позволяет поддерживать постоянную температуру на входе в кондиционируемый объем при любых изменениях температуры потоков перед смесителем. Для регулирования расхода нужно предусмотреть перепускную линию, через которую вытекает часть охлажденного потока в обход термостата. Такая установка проста в изготовлении и надежна в работе. Ее недостаток заключается в том, что при уменьшении полезной холодопроизводительности расход сжатого воздуха не только не уменьшается, а даже растет. В связи с этим основное назначение устройств, воздействующих на режим работы вихревого аппарата, состоит в снижении расхода при уменьшенной холодопроизводительности. [c.125] Во всех системах регулирования с изменением расхода сжатого воздуха через сопло в смеситель нужно подавать сжатый воздух. Подвод в смеситель нагретого воздуха после камеры разделения не уменьшает, а увеличивает суммарный расход сжатого воздуха через установку. Как уже отмечено, в рассматриваемой системе одновременно с уменьшением расхода сжатого воздуха через аппарат снижается и перепад давлений в камере разделения. Для исключения этого недостатка нужно применять устройство, в котором расход сжатого воздуха регулируется изменением площади проходного сечения сопла. При использовании такого устройства достигается максимальная экономия сжатого воздуха. Например, при уменьшении требуемого значения АГх в 3 раза удается сократить расход воздуха в 2,0— 2,2 раза. Но реализация устройства сопряжена с заметным повышением стоимости вихревого аппарата из-за необходимости применения сложных конструкций соплового аппарата и исполнительного механизма регулятора. [c.126] При больших колебаниях давления в пневмосети основные размеры вихревого аппарата определяют из условия обеспечения заданных параметров при минимальном давлении сжатого воздуха. Если нет системы регулирования, то при увеличении давления растет расход сжатого воздуха. Перепад температур ДГх сначала растет, а потом начинает уменьшаться. При некотором давлении прекращается рост холодопроизводительности. Затем она начинает уменьшаться, так как влияние уменьшения ЛГх превалирует над влиянием роста расхода. И если давление в 2—4 раза превышает расчетное, то возможен переход в режим реверса , когда через диафрагму вытекает не охлаждаемый, а нагреваемый поток. Такой переход может вызвать возникновение аварийной ситуации. Из сказанного следует, чта при больших колебаниях давлений нерегулируемые установки потребляют избыточное количество сжатого воздуха. Для исключения аварийной ситуации необходимо ограничивать максимальное давление перед соплом. [c.127] Наиболее простой способ, который можно применять при колебаниях давления в сети, заключается в дросселировании сжатого воздуха перед соплом. В частности, независимо от давления в пневмосети можно поддерживать постоянное давление перед соплом. Тогда расход сжатого воздуха будет постоянным. Но наиболее экономичен способ, основанный на согласовании изменения площадей проходного сечения сопл и дросселя нагреваемого потока. Такой способ позволяет уменьшать расход при повышении давления в пневмосети. [c.127] Известные способы регулирования и механизмы их реализации позволяю , решать практически любые задачи. Однако уместно напомнить следующее обстоятельство. Сложная система регулирования лишает вихревой аппарат одного из его основных преимуществ — простоты изготовления. Цель применения сложной системы — уменьшение расхода сжатого воздуха. При периодическом использовании вихревого аппарата экономия сжатого воздуха не влияет существенно на суммарные затраты. Нельзя рассчитывать на большой экономический эффект от регулирования вихревого аппарата, использующего бросовую энергию. Не всегда рационально регулирование в установках, к надежности которых предъявляют повышенные требования. В связи с этим относительно редки случаи, когда применение регулирования обязательно. Более того, при разработке установок с вихревыми аппаратами стремятся избегать применения регулирования, т. е. выбирают размеры и режимные параметры вихревогс аппарата таким образом, чтобы возможные отклонения температур и расходов потоков от их номинальных значений не выходили за пределы допустимых, не нарушающих нормальный режим работы термостатируемых объектов. [c.128] Вернуться к основной статье