авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


 

Процессы и аппараты химических

и других производств. Химия

УДК 66. 047

СУШКА И ДРУГИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ

С ВИХРЕВОЙ

ТРУБОЙ РАНКА–ХИЛША: ВОЗМОЖНОСТИ

И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА

В.И. Коновалов, А.Ю. Орлов, Н.Ц. Гатапова

Кафедра «Химическая инженерия»,

ГОУ ВПО «ТГТУ»;

kvipri@ce.tstu.ru

Ключевые слова и фразы: вихревой эффект Ранка–Хилша;

вихревая труба;

горячий поток;

теплотрансформация;

холодный поток;

энергосбережение.

Аннотация: Рассматриваются возможности применения вихревых труб Ранка–Хилша в химических технологиях, прежде всего – в сушильных процессах, с целью энергосбережения, при высоких температурах и производительностях.

Показана необходимость экспериментальной проверки для всех конкретных слу чаев. Для анализа и выбора лабораторных решений приводится сводная выбороч ная таблица и опубликованные характеристики экспериментальных, реализован ных или разработанных установок.

_ 1. Подавляющее большинство течений в природе и технике являются вихре выми, в которых малые элементы (частицы) газа или жидкости перемещаются не только поступательно, но и вращаются вокруг мгновенной оси [1, 2]. При течении по стенке частицы из-за прилипания как бы катятся по ней. Далее, вследствие вязкости, вращение распространяется вглубь потока. За обтекаемым телом сохра няется затухающий след. Количественно вихревое течение характеризуется век тором вихря или завихренностью = rotw (называют также ротацией или ротором и обозначают так же как curlw или w). Если = 0, течение называют безвихре вым или потенциальным. Линия, касательная к которой в каждой точке направле на по вектору, называется вихревой линией. Совокупность вихревых линий об разует вихревую трубку. Вихревая трубка не может иметь внутри жидкости ни начала, ни конца. Она должна иметь начало и конец на границах жидкости или может быть замкнутой (вихревое кольцо).

ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

Закрученные потоки [2, 3] в технике формируются и поддерживаются «при нудительно» – конструкцией каналов и камер, входов и выходов из них, напри мер, циклонов для пылеочистки и гидроциклонов для разделения суспензий.

В природе они часто образуются «самопроизвольно» – смерчи на море, торнадо на суше, пылевые вихри в пустыне, водовороты в реках, крупномасштабные ци клоны и антициклоны в атмосфере, кольцевые вихри в океанских течениях и вплоть до космических масштабов – процессов образования спиральных туманно стей и галактик.

2. Настоящая работа касается одного из интереснейших, загадочных и техни чески важных видов вихревых течений и закрученных потоков – в так называемой вихревой трубе (ВТ). Вихревой эффект расслоения в трубе расширяющегося за крученного высокоскоростного потока газа на «холодный» центральный и на «го рячий» периферийный был открыт французским инженером Ж.Ж. Ранком [4] (Georges Joseph Ranque, 1898–1973) в 1931 г., но вначале был не понят и не при знан французским физическим обществом. Только после 1946 г., когда немецкий профессор-физик Р. Хилш (Rudolf Hilsch, 1903–1972) опубликовал [5] (ссылки на статьи [4, 5], в большинстве публикаций как русских, так и зарубежных, содер жат опечатки) результаты проведенных им экспериментов с вихревой трубой, вихревой эффект и принципиальная конструктивная схема ВТ получили мировое признание и начались их широкие исследования в разных областях техники. Уже к 1954 г. зарубежная библиография по вихревым трубам насчитывала сотни публи каций [6], а к настоящему времени в мире опубликованы тысячи работ в этой об ласти. В СССР первые исследования вихревого эффекта и других термотранс форматоров проводились с 1950 г. В.С. Мартыновским (1906–1973) в Одесском ТИПХП (в н. в. ОдесГАХ) [7, 8]. Наибольший вклад в развитие отечественных работ по вихревым трубам внес А.П. Меркулов (1921–1998), по инициативе кото рого в Куйбышевском авиационном институте (КуАИ, в н. в. СамарГАКУ) с по 1993 гг. было проведено шесть Всесоюзных конференций по вихревому эф фекту (с изданием материалов);

в 1969 г. им была выпущена, а в 1997 г. переизда на монография [9, 10];

в КуАИ были разработаны и организовано изготовление студенческих лабораторных установок с 4-мя разновидностями ВТ, которыми оснащены лаборатории многих вузов России и СНГ (напр., [11, 12]), (см. далее в Сводной таблице схему поз. 1). Многочисленные запатентованные конструкции ВТ и промышленные устройства на базе ВТ разработаны А.И. Азаровым [13] (см.

далее в таблице схему поз. 2). Всего за последние 10–20 лет в России и за рубе жом опубликованы десятки книг и защищено около сотни докторских и кандидат ских диссертаций, касающихся вихревого эффекта и его приложений. Небольшой выборочный библиографический список публикаций, применительно к целям настоящей работы, приведен в конце этой статьи [3–5, 9–13, 14–49].

3. Базовые схемы вихревых труб, помещаемые (с некоторыми модификация ми) во всех публикациях, представлены на рис. 1. Обычные размеры ВТ: диаметр 5…25 мм (бывают ВТ как меньше – до 2 мм, так и больше – до 300 м диаметром);

длина – 150…500 мм (хотя могут быть длины и 100 мм, и 5 м). Оптимальные со отношения L/D для разных конструкций и назначений ВТ, у разных авторов могут составлять, напр. 4, 9, 11, 15, 33, 50, 67 и др.

Отличительный результат вихревого эффекта Ранка–Хилша – расслоение вращающегося потока воздуха (или другого газа) со «средней» температурой (напр. комнатной) на «холодный» поток (напр., +5…–20 °С и ниже) и на 804 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

dc dc а) б) Рис. 1. Принципиальная схема вихревых труб (ВТ) (по [49]):

а) противоточный тип;

б) прямоточный тип;

1 – труба–корпус ВТ;

2 – подача сжатого газа, дросселирование и закрутка потока;

3 – выходной дроссельный клапан;

4 – выход горячего газа через периферийную кольцевую щель;

5 – выход холодного газа через центральную диафрагму «горячий» поток (напр., + 40…+ 80 °С и выше). Газ подается в трубу тангенциально под давлением (напр., 0,2…0,8 МПа, иногда выше или ниже) через сопло (сопла, другие завихрители) и закручивается с высокой скоростью (напр., 50…150 м/c).

Иногда пишут о звуковой скорости истечения, однако, как показывает практика [50], скорости на выходе из обычных сопел с внезапным расширением достигают 80…100 м/c при давлении перед соплом порядка 0,08…0,1 МПа и дальше при повышении перепада давлений растут медленно. Попытки повышения скоростей истечения в ВТ до звуковых (с применением специально профилированных сопел типа Лаваля) оказались неудачными. Внутри ВТ благодаря профилированию ули ток возможны закритические скорости с М 1. При достижении таких скоростей из-за скачков уплотнения может резко возрастать шум, хотя глушители (на одном или на обоих выходах из трубы) часто приходится применять и при меньших упомянутых скоростях. В то же время есть попытки увязывать сам эффект темпе ратурного расслоения потока со звуковыми явлениями. Иногда отмечается, что эффект охлаждения Ранка в несколько раз превышает эффект Джоуля–Томсона.

Однако как видно из диаграммы T–s для воздуха [15], дросселирование с изоэн тальпическим расширением в этой области температур и давлений практически не дает эффекта охлаждения. В результате так и остается неясным, что же приво дит к эффекту Ранка – расширение газа или высокие скорости взаимодействую щих закрученных потоков? Дросселирование здесь охлаждения не дает. В то же время, для получения обычных средних для ВТ скоростей вполне достаточно упомянутых относительно небольших давлений, однако, при снижении давлений перед ВТ эффект охлаждения резко падает, и так называемые низконапорные ВТ дают температурные перепады всего в несколько градусов (напр., Tх Tг 1…3 °С [35]). Различные конструктивные усовершенствования ВТ (сопел, за вихрителей, развихрителей, дросселей, корпусов, диафрагм) существенно повы шают эффект (на 20…30 % и более). Однако для «однорасходных» труб, когда нет расхода охлажденного либо горячего потока, температуры входа и выхода не из меняются Tх = Tг 0 [21]. В жидкостях эффект Ранка тоже проявляется, хотя и меньше выражен. Количество публикаций с попытками объяснения и расчета эф фекта Ранка огромно – И.Л. Лейтес приводит даже шуточный лозунг «Каждому трудящемуся – свое уравнение вихревой трубы!» [51].

4. Поскольку более сильным эффектом Ранка в ВТ является охлаждение, ча ще ВТ используются для разного рода холодильных устройств и процессов. Наи более распространено применение ВТ для местного (локального) охлаждения, ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

например: кабин машинистов в поездах;

блоков и шкафов с мощной тепловыде ляющей электронной аппаратурой;

отдельных изделий (кондитерских, полимер ных и пр.) и их участков (человеческого тела, инструмента, лопаток турбин и пр.).

Особенно целесообразно применение ВТ, когда затраты для получения воздуха (достаточно высокого давления), подаваемого в ВТ и используемого потом для охлаждения, практически не учитываются. Например, когда воздух берется из имеющейся сети сжатого воздуха, в которой расходы (и потери!) несравнимо больше, чем требуется для работы ВТ. (Естественно, это своего рода «самооб ман», поскольку расходы на питание ВТ сжатым воздухом все равно имеются, хотя и не учитываются).

Еще более характерным в этом плане является использование эффекта охла ждения для выделения из природного и других газов конденсирующихся при ох лаждении примесей, а иногда и очистки газов (см., напр., [52]). Здесь все равно из технологических условий приходится сбрасывать имеющееся высокое давление газа, часто на десятки атмосфер, так что целевые затраты на сжатие газа вообще отсутствуют, и процесс такого газоразделения вообще оказывается энергетически «дармовым». Поэтому в этих процессах могут использоваться вихревые трубы действительно больших размеров, немыслимых для случаев, когда необходима предварительная компрессия газа.

В многочисленных «чисто холодильных» процессах и устройствах горячий поток просто выбрасывается. Поэтому параллельно с холодильными разрабаты вались и способы использования горячего потока и имеются конструкции разного рода осушителей, испарителей и пр. В них, наоборот, иногда выбрасывается хо лодный поток.

Наиболее привлекательными энергетически являются, естественно, процессы и устройства, в которых используются оба потока – и холодный, и горячий. Соот ветственно, разработаны конструкции комбинированных холодильно- нагрева тельных устройств, термостатов и пр. Иногда горячий поток используется не для нагрева, а для эжекции или др.

В процессах сублимационной сушки сначала может требоваться холод для замораживания продукта, а затем нужен подвод тепла для возгонки льда. Иногда требуется охлаждать высушенный материал. Уже давно разрабатываются разные варианты «осциллирующей» сушки, с чередованием разных температур и других условий сушки (“Intermittent drying”). Все упомянутые сушильные варианты раз рабатываются в течение последнего десятилетия, и их примеры будут приведены далее в сводной таблице.

Однако для химических технологий, в большинстве случаев, характерны бо лее высокие температуры сушки и более высокие производительности сушилок [50, 53–58]: температуры 140…220 °С и выше;

производительности по испаряе мой влаге – до 2…25 т/ч;

расходы воздуха на конвективную сушку – десятки тыс. м3/час. Особо высокие температуры встречаются при использовании сушки топочными газами (особенно она пропагандировалась в довоенные годы [57]), при проведении высокотемпературной термообработки – до 500…600 °С на входе и около 200…250 °С – на выходе.

Применение тепловых насосов (компрессионного, абсорбционного и др. ти пов) для повышения температурного уровня и возврата в цикл выходящего из сушилок воздуха в области таких температур и расходов встречается со многими затруднениями. Поэтому весьма заманчиво было бы использование вихревых 806 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

труб, для которых многие из этих сложностей отсутствуют. Примеры таких раз работок для сушильных процессов также будут даны в сводной таблице.

5. Кроме «базового» эффекта температурного расслоения в вихревых трубах Ранка–Хилша происходят еще многие другие явления – не термо-, а аэродинами ческие и гидромеханические. В ряде конструкциий вихревых устройств исполь зуются прежде всего эти явления, а не температурное расслоение. К конструкци ям такого рода относятся, диспергирующие (распылительные) устройства, вихре вые карбюраторы, топливные форсунки, горелочные и др. устройства. После дующее за диспергированием испарение мелких капель происходит, в основном, в центральном потоке, а более крупных капель, которые выносятся на периферию, – в горячем вихревом потоке.

6. Существуют также вихревые мельницы, устройства для обмолота зерна, пылеочистные аппараты, вихревые массообменные тарелки. В частности, был разработан и исследован [29] ряд вихревых труб с диаметрами 50, 80, 300, 500, 1000, 1200 и 2000 мм для обмолота початков кукурузы. При этом сообщается, что с ростом диаметра необходимое для работы давление снижается с 2 до 0,05 атм, то есть можно обойтись высоконапорным вентилятором (!).

7. В технике пылеочистки и сушки широко известны «аппараты со встреч ными закрученными потоками (ВЗП)», разрабатывающиеся в России Б.С. Сажи ным с сотрудниками [56, 59–61]. В них периферийный и центральный потоки по даются и закручиваются раздельно, сверху и снизу. Камеры достигают двухмет ровых диаметров. Используются обычные вентиляторы. Эффект температурного расслоения в камерах ВЗП невелик, в сушилках ВЗП для подогрева воздуха при меняются отдельные калориферы. Основной эффект сушилок ВЗП – значительное увеличение эффективности сушки – достигается за счет присущих вихревым по токам активных гидродинамических режимов (АГР).

8. Следует отметить трудности, связанные с получением современной и дос товерной информации по вихревым трубам в настоящее время. Многие публика ции, особенно в некоторых специфических журналах и в Интернете, носят рек ламный характер, сообщаются только желательные для их авторов сведения, час то из них нельзя понять – получены публикуемые результаты реально или «вир туально», не говоря уже о полном замалчивании недостатков описываемых про цессов и конструкций. Часто к ним примыкают лженаучные коммерческие сооб щения, рассчитанные на невежество инвесторов и покупателей, о торсионных полях, вихревых теплогенераторах с КПД более 100 % и прочее. Обзор публика ций такого рода дан А.И. Азаровым [62].

9. Основное достоинство «базовых» вариантов вихревых труб – простота и отсутствие движущихся частей (если имеется сжатый воздух или компрессия – газа не требуется). Специализированные конструкции ВТ, естественно, сущест венно сложнее.

Недостатки ВТ: требующиеся высокие давления (компрессоры);

низкий ко эффициент температурного преобразования (по сравнению с холодильным коэф фициентом холодильных машин и тепловых насосов и, особенно, с термодинами чески максимальным коэффициентом преобразования обратного цикла Карно, реализуемым в лучших конструкциях детандеров);

шум;

загрязняемость ВТ при работе на газах, содержащих дисперсные частицы или дающих разного рода от ложения на стенках.

При возможности уменьшить требующееся давление питающего ВТ воздуха, вместо высоконапорных вентиляторов могут рекомендоваться безприводные аэ ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

родаинамические устройства этого же рода – струйные инжекторы, работающие на сжатом воздухе из сети [15, 63, 64], например, забирающие отходящий из су шилки воздух и нагнетающие его в вихревую трубу для термотрансформации и возврата в сушилку [31–33].

10. Все вышеизложенное определяет необходимость обязательной экспери ментальной лабораторной проверки разрабатываемых решений с применением вихревых труб. Особенно это необходимо для специалистов, которые ранее вих ревыми явлениями профессионально не занимались. Это касается и авторов дан ной статьи, начавших заниматься вихревыми трубами (а также тепловыми насо сами и другими возможными вариантами) в связи с поставленными задачами водо- и энергосбережения в производстве пигментов [58]. При этом должны ре шаться вопросы: выбора базового варианта ВТ и его конструктивного усовершен ствования, поскольку эффективность ВТ сильно зависит от казалось бы незначи тельных особенностей внешне простых элементов конструкции;

масштабирова ния, увеличения размеров до планируемых промышленных и улучшения при этом характеристик ВТ, особенно с учетом вышеупомянутых (и ряда других) сведений о возможных принципиальных улучшениях эффективности ВТ и снижении тре бующегося давления при увеличении ее размеров (последнее делает вихревую трубу исключением из большинства процессов и аппаратов химической техноло гии, для которых при увеличении размеров эффективность всегда падает из-за гидродинамических неравномерностей, причем показана несостоятельность при менения теории подобия при крупномасштабном переходе [66]);

максимального использования всех полезных эффектов вихревой трубы (горячего и холодного потоков, активности гидродинамических режимов и пр.), в том числе с возможно стью применения их в других, «соседних» аппаратах и теплоаккумуляции при перерывах в работе.

Практически важнейшим для экспериментирования, во всяком случае на на чальном этапе, является приобретение или изготовление базовой лабораторной вихревой трубы. Все зарубежные исследователи (в области сушки) пользуются покупными трубами, которые недешево, но оперативно поставляются рядом фирм (США, Германия) по доступным в Интернете прайс-листам. Любопытно также сообщение [67], в котором молодой канадец с восторгом подробно рассказывает и приводит фотографии, как он своими руками в домашних условиях изготовил вихревую трубу, затратив всего 35 долларов на покупку деталей в магазине, и что труба действительно работает! Мы также в начале работы сделали пару вариантов самодельных труб, но потом воспользовались имевшейся в ТГТУ на кафедре «Гидравлика и теплотехника» вышеупомянутой вихревой трубой, изготовленной в КуАИ в лаборатории А.П. Меркулова [9].

11. Далее приводится сводная выборочная таблица, включающая схемы, ссылки, некоторые характеристики экспериментальных, реализованных или раз работанных ВТ и установок на их основе, основные результаты и рекомендации.

Такая сводка полезна для анализа и выбора лабораторных решений. Сведения даются по данным, приведенным в публикациях (если экспериментальных дан ных нет – указывается «ЭД нет»). Используются сокращения: автореферат – АРеф;

кандидатская диссертация – КД;

докторская диссертация (в том числе за рубежные Thesis) – ДД. (Некоторые сводки характеристик вихревых труб есть в книге А.В. Меркулова 1969 г. [9] и в статье А.Д. Григи по результатам публика ций в трудах конференций по вихревому эффекту 1976–1992 гг. [69]).

808 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

Сводная таблица экспериментально-промышленных установок с вихревой трубой №. Наименование. Характеристики, результаты Схема (фото) установки Ссылки и рекомендации (по данным авторов) 1 2 1. Лабораторная экс- Установка настольного типа;

периментальная установка питание от сети сжатого воздуха с 4-мя видами вихревых или компрессора.

труб. Производство КуАИ, схема А.П. Меркулова ДВТ – внутр. диам. 18…22 мм;

[11]. длина 180 мм;

с крестовиной рас крутки.

Для эксперименталь ных работ, в т.ч. для сту- Получаемые результаты опре денческих лабораторных деляются регулируемыми условия занятий. ми работы, прежде всего: давлени ем воздуха на входе (обычно См. также [9, 10, 12]. 0,1…0,6 МПа);

общим расходом;

соотношением потоков;

степенью См. также далее фо- расширения.

тографию немецкой лабо раторной установки с ВТ Рекомендуется для стартовых ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU (поз. 16) [45] экспериментов всех видов Схема экспериментальной установки с 4-мя видами вихревых труб:

ДВТ – делящая ВТ;

ОВТ – охлаждаемая ВТ;

СВТ – самовакуумирующаяся ВТ;

ВВН – вихревой вакуум-насос Продолжение 1 2 2. Теплотех хноло- Диаметры ВТ – 50…200 мм и бо гические виххревые лее. Давление 0,12…0,14 МПа. Темпе установки А.И. А Азаро- ратура 60…150 °С.

ва для сушки зерна и Осциллирующ щая сушка пооче дисперсных мат териа- редным воздействи на частицы дис ием лов [13] персного материал горячего и холод ла ного потоков. При многократно повто ряющемся кратковременном нагреве и охлаждении частиц материала отда цы ют влагу циклическ – «порциями», не ки подвергаясь нежеллательному перегре ву, отрицательно в влияющему на каче ство получаемого ппродукта (например, Многокамерная вихр ревая самоходная зерносушилка (П 842363):

Пат. снижающему всхож жесть зерна).

1, 5, 7 – сушильные каме, еры;

2 – загрузочный Крупную ВТ, питаемую от мощ Вихрева сушилка ая буункер;

4, 6, 8 – вихревы трубы;

9, 10, 11 – ые ной высоконапор рной воздуходувки, дисперсны материалов ых каналы холодного воз здуха;

12, 13, 14 – можно применить не только как су (Пат. 796626): пнеевмотрубы;

15 – разгруз зочный бункер;

16, 17, шилку, но, когда это потребуется, так 1 – загрузоочная камера;

18 – сопловые вводы;

19 – напорная магистраль;

же и как источник холодного воздуш к 4, 5 – ВТ, кам мера вихревого 20 – воздуходувка;

24 – дв вигатель;

26 – редук ного потока, эпизо одически вдуваемого энергорразделения;

тор;

27 – самоходное ша т асси;

28 – радиатор;

в слой дисперсного материала для уст о 6 – ди иафрагма;

32 – теплообменник-нагреватель;

7 – циркуляц ционная трубка;

ранения «саморазоогрева» его при дли 3 – газовый канал;

34 – выхлопной тракт;

810 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 8 – кольцевая щель (эжектор);

35 – металлические реб 36, 37 – рукава бра;

тельном хранении (например, зерна в 10 – разгру узочная течка;

элеваторах).

11 – подъе емный канал ЭД нет 3. Конвективная Давление свежего воздуха для сопловая сушилка для струйного компрессора 0,12…0,35 МПа тканей с воздушным (подача из сети сжатого воздуха). Диа Д В инжектором и вихре- метр ВТ 100 мм.

Б вой трубой.

Г Температуры циркулирующего КД Т.Н. Бирюко- воздуха: на выходе из сушилки 140 °С, А вой, ИвГХТУ [32, 33]. после вихревой трубы 150…188 °С.

В барабанной машине – от 75 до Предложена так- 90…130 °С соответственно.

же аналогичная по те пловой схеме барабан- Холодный поток может быть ис Е ная тканевая кондук- пользован для охлаждения ткани после тивно-конвективная сушилки.

сушилка, КД Н.В. Чугуновой [34]. Характеристики инжектора и вих ревой трубы – расчетные, по методике По итогам работ А - сушильный агент;

1 - струйный компрессор;

В.М. Бродянского [15].

Б - сжатый воздух;

2 - вихревая камера;

выполнена также ДД:

В - сжатый поток из струйного компрессора;

3 - циркуляционный вентилятор;

В.Ю. Волынский [31], ЭД нет Г - горячий поток из вихревой камеры;

4 - вытяжная труба научный консультант Д - холодный поток из вихревой камеры;

Е - ткань В.А. Зайцев ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU Схема конвективно-сопловой тканевой сушилки с воздушным инжектором и вихревой трубой Продолжение 1 2 4. Установка для а ВТ «типа Максв велла», изготовитель изучения и моделлиро- «Exair Corporation», м модель 3240.

вания аэродинам миче- Диаметры: вход дной части наружн. – ских и температур рных 28 мм;

горячего о/холодного конца характеристик В и ВТ внутр. – 6 мм. Длина 115 гор + 29 хол = а для эксперименто по ов = 144 мм общ.

сушке. Давление возду уха 2…3 бар. Рас ход 0,019 м3/с.

Фотография вихревой трубы я Лаборатория я Производительн ность по холоду А.С. Муджумдараа, 0,82 кДж/с (!).

Компрес ссор Регулятор давле ения Сингапурский НУ [43].

Выполнено коммпьютерное модели Выполнена с серия рование потоков с п помощью коммерче исследований ра азных ского 3D-CFD пакет Fluent 6.2 на базе та Сжатый воздух вариантов суушки Датчик вин нта вихревой RNG k- ммодели турбулентно С.М.А. Раманом и м микрометраа сти. Приведены даннные по пространст Горячий воздух й А.С. Муджумд даром венным распределенниям скоростей, тем Холодный воздух (см., напр., поз. 5 и 6) ператур и давлений приемлемо согла й, сующиеся с экспер риментальными ре зультатами Вихре евая труба Исследу уемый 812 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU образец ц Подст тавки Регистрир рующее устройство Схема эксперименталь С ьной сушильной устан новки 5. Эксперимен- Сушильная камера – горизонтальный ба тальная сублимацион- рабан из акрила, диаметр 200 мм, длина ная атмосферная су- 300 мм.

шильная установка с Лоток 300150 мм из алюминия.

использованием хо- Сушка производилась четырьмя вариан лодного потока от ВТ и тами, с кондуктивным, ИК и конвективным с вариантами тепло- теплоподводами.

подвода для испарения. ВТ – модель 3240 (см. поз. 4), холодиль ная мощность 822 Вт. Давление на входе С.М.А. Раман и 4,4 бар. Температура сушильного агента – 16 °С.

А.С. Муджумдар, Син- Выполнены модельные эксперименты с Схема экспериментальной сублимационной гапурский НУ [68]. картофельными пластинками размером атмосферной сушильной установки:

1 – ВТ;

2 – вихревой глушитель;

3 – керамический кварцевый 1551 мм радиационный нагреватель;

4 – кондуктивная пластина с силиконовым Для сушки фар- Рекомендуется как альтернатива вакуум нагревателем – лоток для продукта;

5 – выхлопной глушитель;

мацевтических, био- сублимационной сушке 6 – термопары;

7 – выход логических и продо вольственных продук тов 6. Эксперимен- Сушильная камера, ВТ и схемы тепло тальная сублимаци- подвода аналогичны поз. 5. Сушка атмосфер онная сушильная ус- ная и вакуумная.

тановка. Исследовалась сушка бананов, моркови и картофеля в сахарозе, а также печени, мяса и С.М.А. Раман и рыбы в рассоле. Образцы продуктов были А.С. Муджумдар, Син- диаметром 26 и толщиной 1 мм.

ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU гапурский НУ [70]. Предварительная осмотическая обработ ка уменьшает начальное влагосодержание и Для сушки про- может улучшить кинетику сушки. Однако ее довольственных про- влияние на качество продукта может быть дуктов отрицательным. Тогда такая обработка не ре Схема экспериментальной сублимационной сушильной установки комендуется Продолжение 1 2 7. Эксперимен- Размеры разрезных колонок с травой:

тальная установка для диаметр 150, высота 500 мм.

осциллирующей суш ки травы с низкона- Вихревая труба: диаметр Dтр = 100 мм, порной вихревой тру- длина 2500 мм, степени расширения бой. 1,01…1,11, питание от вентилятора.

КД И.П. Грима- Величина повышения/понижения темпе ловской [35], 2006 г., ратуры в ВТ на режиме = 0,5 Тх = Тг = НижегорГАСУ, науч. = 0,2…3 °С.

рук. Л.М. Дыскин Применение низконапорной ВТ для суш Схема экспериментальной установки для сушки травы:

ки травы при температуре Т 25 °С и относи 1, 3 – охлажденный (нагретый) воздух от вихревой трубы;

2, 4, 6 – тельной влажности 45 % нецелесообразно колонки с травой;

5 – воздуха от вентилятора;

7 – сопло Вентури 8. Установка для ВТ: диаметр 16 мм, длина 800 мм гор., одновременного ото- 400 мм хол.

пления и вентиляции Нагрев – за счет сжатия в компрессоре помещения с вихре- (qк) и горячего потока ВТ (qг). Воздух из по вой трубой. мещения удаляется с холодным потоком.

Мартынов ский В.С., Алексе- Эффективность ВТ возрастает с увели ев В.П., Одесский чением ее размеров.

814 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU ТИПХП, 1953 г. [7].

Несмотря на малую энергоэффектив Одна из первых ность (в 8 раз больше детандера) дотигается Схема одновременного отопления и вентиляции помещения:

схем с ВТ существенная экономия по сравнению с непо 1 – турбокомпрессор;

2 – ВТ;

3 – электродвигатель средственным электрообогревом 9. Экспериимен- В диаметр 12 мм, длина 108 мм.

ВТ:

тальная ВТ с опт тиче ски прозрачным кор- В Визуализация потока производилась по а пусом. дачей в воздух небольши количеств крася й их щей жжидкости, оставляющ следы на внут щей А.В. Тарноп поль- ренне поверхности каме ей еры, и фотографиро ский, ДД, Пен нзГУ, вание ем.

2009 г. [24, 25] Т Траектория перифери ийного потока пред ВТ с оптически прозрачны корпусом с крестовиной о ым ставля собой винтовую линию с перемен яет ю ным по длине корпуса шагом. Изменение разме еров основных элеменнтов вихревой каме ры (длины камеры, диаметра диафрагмы, длины лопастей тормоза, величины открытия ы дросс селя) приводит к изм менению траектории движеения периферийного потока и позволяет управ влять параметрами ос севого потока.

Имеют место резона И ансные явления, при ( 1) котор повышается эффе рых ективность темпера турно разделения ого ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU (2) Траект тории движения периф ферийного вихревого п потока Продолжение 1 2 10. Цикличе еская Техническое предлоожение на цикличе зерносушилка Ко онст- скую зерносушилку для с ю сушки семян и зерна рукторского б бюро (прод довольственного и фу уражного).

«ЧКЗ-ЮГСОН», г. Екатеринбург [ 71] Обработка производ дится горячим и хо лодны потоками, подаваемыми поочередно ым в бун нкеры.

Технические возможности рассматри ваемы труб: сжатый газ давлением на входе ых 0,5… …100 атм;

минима альная температура холод дного потока: –90 °С;

максимальная темпе ература горячего потока: +300 °С;

КПД 40…60 %.

Для зерносушилки ииспользуются регла ментн (меньшие) темпе ные ературы.

ЭД нет 816 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU Принципиальная сх хема зерносушилки А 11. Вакуум-суб- Сжатый газ из компрессора холодильной 6 лимационная сушилка машины 1 направляется в вихревую трубу 2, с вихревой трубой. где разделяется на холодный и горячий пото Нагретый ки. Холодный поток используется для охлаж газ Сжатый Добромиров В.Е., дения десублиматора 5, а горячий направля 7 газ Холодный газ ВоронежГТА, 2010 г. ется в теплопередающее устройство 6 для А [72] сублимации влаги из продукта.

Схема вихревой трубы:

ЭД нет 1 – тангенциальное сопло;

2 – улитка;

3 – диафрагма;

4, 5 – насадки;

6 – лопаточный диффузор;

7 – сетка;

8 – щелевой диффузор 1 К вакуум 8 насосу ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU Схема экспериментальной вакуум- сублимационной сушильной уста новки: 1 – компрессор холодильной машины;

2 – ВТ;

3 – терморегули рующий вентиль;

4 – корпус сушилки;

5 – десублиматор;

6 – теплопере дающее устройство;

7 – перфорированный барабан;

8 – весы Продолжение 1 2 12. Вихревы ус ые У Установки на базе вихревых труб ис тановки для ни изко- польззуют избыточное дав вление технологиче температурного раз- ского газа, которое безвоззвратно теряется при деления газовых сме- дроссселировании.

сей. Опыт промышленног применения:

О го ООО «Техн нова- – ВТ (расход до 50 000 м3/ч) с изменяемой куум (струйная тех- геомеетрией соплового ввода в составе ника)», г. Мо осква, холоддильной станции на ГРС г. Оренбурга 2006 г. [73]. См. т также (1993 г.);

разработки ООО « «ЭПК – установка с ВТ для очистки попутного я ЭКМОН», г. Мо осква, газа н нефтедобычи от тяже елых углеводородов, 2010 г. [74]. ООО «Сервиснефтегаз», Н Нагуманское место Схема вихревой установки:

См. также в выше рожде ение (1998 г.);

1 – теплообме енник;

2 – сепаратор;

п. 4 и книгу И.Л. Лей- – выделение компонен нтов из продувочно 3 – вихревая труба;

I – исходный теса [52] и ниже ффото- го газ производства мета за анола, ОАО Новомо газ;

II – газ потребителю;

г графию немецкой га-й сковс акц. комп. «Азот» (1998 г.) и из отхо ск. »

Установка для разд деления газа III – конденсат зоразделительной ус й дящих газов производств бутиловых спир х ва тановки (поз. 13) [45] тов, О ОАО «СибурХимпром (2003 г.) м»

13. Вихревая ус я Д Давление и температтуры газа: на входе – тановка осушки при- го 1 °С, 72 бар;

охлажденног потока после ВТ – родного газа “T Thys- 8 °С, 54 бар;

теплого потока после ВТ – –5 °С, sengas GmbH” в Гро- 54 барр нау, Германия, 20 г.

818 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU [45] Промы ышленная установка д осушки природног газа для го 14. Вихревой Техническая характеристика термостата:

термостат для нагрева – минимальная и максимальная температуры и охлаждения. – 55…+105 °С (!);

– рабочий объем термостатируемой камеры Описан А.В. Мер- 150 л;

куловым в 1969 г. [9]. – точность поддержания температуры – 3 K;

– холодопроизводительность Схема для ЦНИЛ до 30900 кДж/час;

(г. Липецк) описана – габариты: высота 1,8;

длина 2,0;

ширина Ш.А. Пиралишвили 0,9 м;

[20] – питание: сжатый воздух 0,6 МПа, 2000 м3/ч.

Смена режима с охлаждения на подогрев осуществляется перемещением вихревых труб вниз и сменой подключения вихревых труб ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU Вихревой термостат ВТ-4:

1 – сжатый воздух от сети: корпус;

2 – спиральный противоточный теплообменник;

3, 5 – вихревые трубы;

4 – диафрагма;

6 – рубашка термостатируемой камеры;

7, 8 – полость и отсасывающий эжектор, использующий горячий поток;

9 – глушитель Продолжение 1 2 ТО 15. Комбиниро- Эксперименты проводились на малой ВТ ванная система охла- диаметром 6 мм, длиной 120 мм, при напоре ждения, нагрева, очи- до 0,18 МПа.

стки воздуха от пыли и осушки (КСОНО) на Рекомендуется для разных применений:

3x базе вихревой трубы – охлаждения промышленной электроники;

низкого напора. – создания воздушных завес и вентиляции КМ тупиковых забоев;

Тарасова Л.А., – охлаждение песка в литейном производстве, 3с ВТ МГУ ИЭ, ДД, 2010 г. зерна во временных хранилищах;

[30] – охлаждения рабочих зон в кабинах;

– в производстве полиэтиленовой пленки;

ТО Воздух из – для малотоннажной перевозки фруктов и 3г атмосферы овощей и т.п. [75] Очищенный Контейнер для воздух сбора пыли Пыль 820 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU Принципиальная схема КСОНО воздуха на базе вихревого аппарата:

ВТ вихревая труба;

КМ воздушный компрессор;

ТО теплообменник;

3с сжатый воздух;

3г горячий поток воздуха;

3х охлажденный поток воздуха 16. Экспери имен- У Установка настольного исполнения.

тальная вихревая тру ба для лабораторрных Проведены обширны исследования раз П ые и исследователь ьских ных п процессов.

работ.

В исследованных об бразцах ВТ эффек Ю.У. Келллер, тивно ость использования в вихре энергии, по Университет Зиген, даваемой на компрессор, с составляла 10–15 %.

Германия, 2003 г. [45] Р Работы следует продолжать, поскольку возмо ожно значительное ув величение КПД Испытательный стенд c ви ы ихревой трубой, прибор рами и компьютерной записью результатов ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU В заключение данной статьи отметим, что дальнейшие работы и публикации планируется выполнять с учетом выработанных на кафедре «Химическая инжене рия» ТГТУ общих подходов к энергосбережению [50, 58] и методологии исследо вания сушильных процессов на базе температурно-влажностных зависимостей [76, 77].

Список литературы 1. Ландау, Л.Д. Гидродинамика / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – 3-е изд. – М. :

Наука, 1986. – 736 с. 2. Бондарев, Е.Н. Аэрогидромеханика : учеб. для вузов / Е.Н. Бондарев, В.Т. Дубасов, Ю.А. Рыжов. – М. : Машиностроение, 1993. – 607 с.

3. Халатов, А.А. Теория и практика закрученных потоков / А.А. Халатов. – Киев :

Наукова думка, 1989. – 190 с. 4. Ranque, G.J. Expriences sur la dtente giratoire avec productions simultanes d'un echappement d'air chaud et d'un echappement d'air froid / G.J. Ranque // J. de Physique et de Radium. – 1933. – Vol. 7, No. 4. – S. 112–115. 5. Hilsch, R. Die Expansion von Gasen im Zentrifugalfeld als Klteproze / R. Hilsch // Z.f.

Naturforschung. – 1946. – Bd. 1. – S. 208–213 (Перевод этой статьи на английский язык был сразу опубликован в американском журнале : The Use of the Expansion of Gases in a Centrifugal Field as Cooling Process, The Review of Scientific Instruments,1947. – Vol. 18, No. 2. – Pp. 108–113). 6. Westley, R. A bibliography and survey of the vortex tube / R. Westley. – Cranfield : College of Aeronautics (England), 1954. – 38 p. 7. Мартыновский, В.С. Тепловые насосы / В.С. Мартыновский. – М. – Л. : Госэнергоиздат, 1955. – 192 с.

8. Мартыновский, В.С. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов / В.С. Мартыновский. – М. : Энергия, 1979. – 288 с. 9. Меркулов, А.П. Вихревой эф фект и его применение в технике / А.П. Меркулов. – М. : Машиностроение, 1969. – 182 с.

10. Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике / А.П. Меркулов. – Изд 2-е, перераб. и дополн. – Самара : Оптима, 1997. – 344 с.

11. Черепенников, И.А. Вихревая труба : лаб. раб. для студентов / И.А. Черепенни ков, Б.В. Панков, В.И. Быченок. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 1991. – 21 с.

12. Буренин, В.В. Исследование вихревой трубы : метод. указ. к лаб. работам / В.В. Буренин ;

Моск. автомобил.-дорож. ин-т. – М. [б. и.], 1993. – 28 с. 13. Азаров, А.И.

Вихревые трубы в промышленности / А.И. Азаров. – СПб. : Лемма, 2010. – 170 с.

14. Мартынов, А.В. Что такое вихревая труба? / А.В. Мартынов, В.М. Бродянский. – М. : Энергия, 1976. – 152 с. 15. Соколов, Е.Я. Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения / Е.Я. Соколов, В.М. Бродянский. – М. : Энергоиздат, 1981. – 320 с. 16. Лейтес, И.О. Теория и практика химической энерготехнологии / И.О. Лейтес, М.Х. Сосна, В.П. Семенов. – М. : Химия, 1988. – 279 с. 17. Гупта, А. За крученные потоки / А. Гупта, Д. Лилли, Н. Сайред. – М. : Мир, 1987. – 588 с.

18. Гольдштик, М.А. Вязкие течения с парадоксальными свойствами / М.А. Гольдштик, В.Н. Штерн, Н.И. Яворский. – Новосибирск : Наука, 1989. – 336 с.

19. Гольдштик, М.А. Вихревые процессы и явления / М.А. Гольдштик. – Новосибирск :

Изд-во ИТФ, 1990. – 70 с. 20. Пиралишвили, Ш.А. Вихревой эффект. Эксперимент, тео рия, технические решения / Ш.А. Пиралишвили. – М. : УНПЦ «Энергомаш», 2000. – 415 с.

21. Пиралишвили, Ш.А. Термотрансформаторы / Ш.А. Пиралишвили, В.В. Шу валов, М.Н. Жорник. – Рыбинск : РГАТА, 2002. – 126 с. 22. Вихревые аппараты / А.Д. Суслов [и др.]. – М. : Машиностроение, 1985. – 256 с. 23. Чижиков, Ю.В. Разви тие методов расчета и промышленного использования вихревого эффекта : автореф.

дис. … д-ра техн. наук : 05.04.03 / Ю.В. Чижиков. – М., 1999. – 29 с.

24. Тарнопольский, А.В. Вихревые теплоэнергетические устройства / А.В. Тарнополь ский. – Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. – 184 с. 25. Тарнопольский, А.В. Совер шенствование теплового технологического оборудования на основе вихревых тепло технических устройств : автореф. дис. … д-ра техн. наук / А.В. Тарнопольский. – Пен за, 2009. – 34 с. 26. Косенков, В.Н. Вихревая труба и ее применение в технике разде ления газовых смесей / В.Н. Косенков. – М. : ЦИНТИхимнефтемаш, 1983. – 37 с.

27. Кузнецов, В.И. Теория и расчет эффекта Ранка / В.И. Кузнецов. – Омск : Изд-во Омского гос. техн. ун-та, 1995. – 215 с. 28. Кузнецов В.И. Оптимизация параметров 822 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

вихревой трубы и методы ее расчета : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.04.03 / В.И. Кузнецов. – Л., 1999. – 31 с. 29. Сафонов, В.А. Исследование, выбор оптималь ных параметров и расчет вихревых холодильно-нагревательных устройств : автореф.

дис. … д-ра техн. наук (в форме научного доклада) / Сафонов В.А. – М., 1991. – 55 с.

30. Тарасова, Л.А. Повышение технологической эффективности аппаратов вихревого типа в системах газоочистки : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.17.08 / Л.А. Тарасова. – М., 2010. – 34 с.

31. Волынский, В.Ю. Моделирование процессов термической обработки сыпучих и листовых материалов с целью повышения их эффективности : дис. … д-ра техн. наук :

05.17.08 / Волынский Владимир Юльевич. – Иваново, 2006. – 394 с. 32. Бирюкова Т.И.

Повышение энергетической эффективности промышленного сушильного оборудова ния конвективного типа для полотенных материалов : автореф. дис. … канд. техн.

наук : 05.17.08 / Т.И. Бирюкова. – Иваново, 2003. – 17 с. 33. Бирюко-ва, Т.Н. Термиче ская обработка полотенных материалов в установках конвективного типа / Т.Н. Бирю кова, В.Ю. Волынский ;

под ред. В.А. Зайцева ;

Иван. гос. хим.-технол. ун-т. – Ивано во : [б. и.], 2003. – 132 с. 34. Чугунова, Н.В. Повышение эффективности энергоисполь зования промышленного сушильного оборудования барабанного типа для полотенных материалов : автореф. дис. … канд. техн. наук : 05.17.08 / Чугунова Н.В. – Иваново, 2001. – 17 с. 35. Грималовская, И.П. Обоснование и разработка режимов сушки травы с использованием низконапорной вихревой трубы : автореф. дис. … канд. техн. наук :

05.23.03 / И.П. Грималовская. – Н. Новгород, 2006. – 25 с. 36. Пархимович А.Ю. Ими тационное моделирование температурной стратификации закрученных потоков в вих ревых хладогенераторах : дис. … канд. техн. наук. : 05.04.13 / Пархимович Александр Юрьевич. – Уфа, 2008. – 124 c. 37. Соловьев, А.А. Численное и физическое моделиро вание процессов энерго и фазоразделения в вихревых трубах : дис. … канд. техн. наук. :

05.04.13 / Соловьев Алексей Александрович – Уфа, 2008. – 155 c. 38. Saffman, P.G.

Vortex dynamics / P.G. Saffman. – Cambridge : University Press, 1995. – 311 p. 39. Lugt, Hans J. Introduction to vortex theory / Hans J. Lugt. – Potomac : Vortex Flow Press, 1996. – 627 p. 40. Maurel, A. Vortex structure and dynamics : lectures of a workshop held in Rouen, France, April 27–28, 1999 / Agns Maurel ;

Petitjeans Philippe (eds.). – Berlin : Springer, 2000. – 319 p.

41. Majda, A.J. Vorticity and incompressible flow / Andrew J. Majda, Andrea L. Ber tozzi. – Cambridge : University Press, 2002. – 545 p. 42. Wu, J.-Z. Vorticity and vortex dynamics / J.-Z. Wu, H.-Y. Ma, M.-D. Zhou. – Berlin ;

New York : Springer, 2006. – 776 p.

43. Rahman, S.M.A. Aerodynamic and thermal characteristics of a Maxwell type Vortex tube / S.M.A. Rahman, A.S. Mujumdar // Mathematical modeling of Industrial transport processes / P. Xu, Z. Wu, A.S. Mujumdar (Eds.). – Singapore, 2009. – P. 35–46.

44. Cockerill, Т. Ranque-Hilsch vortex tube : M.S. Thesis / Т. Cockerill. – Cambridge Uni versity, Eng. Dept. : 1995. – 237 p. 45. Keller, J.U. Das Wirbelrohr : Bemerkungen zu den Grundlagen und neuen energietechnischen Anwendungen / J.U. Keller, M.U. Gbel, R. Staudt // Moderne Wege der Energieversorgung. – Leipzig, 2002. – P. 125–161.

46. Gao, C. Experimental study on the Ranque-Hilsch vortex tube : doct. thesis / C. Gao. – Eindhoven : Technishe Universitt, 2005. – 159 p. 47. Wirbelrohr : Grundpraktikum Verfah renstechnik. – Brandenburg : BTU, 2005. – 12 s. 48. Алексеенко, С.В. Введение в теорию концентрированных вихрей / С.В. Алексеенко, П.А. Куйбин, В.Л. Окулов. – Новоси бирск : Изд-во ИТФ СО Рос. акад. наук, 2003. – 504 с. (Alekseenko, S.V. Theory of con centrated vortices : an introduction / S.V. Alekseenko, P.A. Kuibin, V.L. Okulov. – Berlin ;

New York : Springer, 2007. – 488 p.). 49. Гуцол, А.Ф. Эффект Ранка / А.Ф. Гуцол // Успехи физ. наук. – 1997. – Т. 167, № 6. – С. 665–687. 50. Коновалов, В.И. Пропиточно сушильное и клеепромазочное оборудование / В.И. Коновалов, А.М. Коваль. – М. :

Химия, 1989. – 224 с.

51. Лейтес, И.Л. Второй закон и его 12 заповедей. Популярная термодинамика и химическая энерготехнология / И.Л. Лейтес. – М. : Изд-во Моск. ун-та, 2002. – 176 с.

52. Лейтес, И.Л. Очистка технологических газов / И.Л. Лейтес, Ю.В. Аксельрод, Т.А. Семенова. – 2-е изд. – М. : Химия, 1977. – 488 с. (1-е изд., 1969 г., 392 с.).

53. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

А.Г. Касаткин. –10-е изд., стер., дораб., перепеч. с 9-го изд. 1973 г. – М. : Альянс, 2004. – 753 с. 54. Лыков, М.В. Сушка в химической промышленности / М.В. Лыков. – М. : Химия, 1970. – 430 с. 55. Лыков, А.В. Теория сушки / А.В. Лыков. – Изд. 2-е. – М. :

Энергия, 1968. – 472 с. 56. Сажин, Б.С. Научные основы техники сушки / Б.С. Сажин, В.Б. Сажин. – М. : Наука, 1997. – 448 с. 57. Лурье, М.Ю. Сушильное дело : общ. курс / М.Ю. Лурье. – Л. : Кубуч, 1934. – 406 с. 58. Конова-лов, В.И. Основные пути энерго сбережения и оптимизации в тепло- и массообменных процессах и оборудовании / В.И. Коновалов, Н.Ц. Гатапова // Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. – 2008. – Т. 14, № 4. – С. 796–811. 59. Сажин, Б.С. Пылеуловители со встречными закрученными потоками / Б.С. Сажин, Л.И. Гудим ;

ОАО «Науч.-исслед. ин-т технико-экон. исслед.». – М. :

[б. и.], 1982. – 47 с. 60. Белоусов, А.С. Гидродинамика процессов с неоднородными структурами закрученных гетерогенных потоков в вихревых аппаратах : автореф. дис.

… д-ра техн. наук : 05.17.08 / А.С. Белоусов. – М., 2010. – 32 с.

61. Лазарев, В.А. Циклоны и вихревые пылеуловители : справочник / В.А. Лазарев. – 2-е изд. – Н. Новгород : ОЗОН-НН, 2006. – 320 с. 62. Азаров, А.И.

Вихревые трубы : от эффекта Ранка до «эффекта Ранке» [Электронный ресурс] / А.И. Азаров // Демиург. – 2007. – № 1. – Режим доступа : http://att-vesti.narod.ru/ J23 2.HTM. – Загл. с экрана. 63. Матвеенко, П.С. Струйные аппараты в пищевой промыш ленности / П.С. Матвеенко, В.Н. Стабников. – М. : Пищевая пром-ть, 1980. – 224 с.

64. Соколов, Е.Я. Струйные аппараты / Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер. – 3-е изд. – М. :

Энергоатомиздат, 1989. – 350 с. 65. Цегельский, В.Г. Двухфазные струйные аппараты / В.Г. Цегельский. – М. : Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана, 2003. – 405 с.

66. Розен, А.М. К вопросу о масштабном переходе в химической технологии / А.М. Розен, А.Е. Костанян // Теорет. основы хим. технологии. – 2002. – Т. 36, № 4. – С. 339–346. 67. Buchan, P.D. Ranque-Hilsh effect tube (“Vortex tube”) [Электронный ресурс] / P.D. Buchan. Режим доступа : http://www. pdbuchan.com/ranque-hilsch/ranque hilsch.html. – Загл. с экрана. 68. Rahman S.M.A., Mujumdar A.S. A vortex tube assisted atmospheric freeze drying system using multimode heat input / 4th Nordic Drying Conference, Reykjavik, Iceland. 17–19 June, 2009. – PS 3. 69. Обобщения эмпирических данных для проектирования вихревых труб / А.Д. Грига [и др.] // Изв. Волгогр. гос. техн. ун-та. – 2008. – Т. 6, № 1. – С. 28–32. 70. Rahman, S.M.A. Vortex tube assisted atmospheric freeze drying of osmotically pretreated biological materials / S.M.A. Rahman, A.S. Mujumdar // 16th International Drying Symposium (IDS 2008), Hyderabad, India, 9–12 November, 2008 :

proceedings of symposium. – India, 2008. – P. 1872–1879.

71. Циклическая зерносушилка [Электронный ресурс] / конструкт. бюро «ЧКЗ ЮГСОН». – Режим доступа : http://www.chkz-yugson.ru/zerno.php. – Загл. с экрана.

72. Разработка способа вакуум-сублимационного обезвожживания с использованием эффекта Ранка / В.Е. Добромиров [и др.] // Междунар. науч.-техн. семинар «Актуаль ные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов», Воронеж, 11–13 мая 2010 г. / Воронеж. гос. лесотехн. акад. – Воронеж, 2010. – С. 497–498. 73. Вихревые установки для низкотемпературного разделения смесей [Электронный ресурс] / ООО «Техновакуум». – Режим доступа : http://www. technovacuum. com.ru/vortex units.html. – Загл. с экрана. 74. Вихревая труба [Электронный ресурс] / ООО ЭПК «ЭКМОН». – Режим доступа : http://ekmon.ru/ utilization_gas/vortex_pipe/. – Загл. с эк рана. 75. Тарасова, Л.А. Комбинированная система очистки, нагрева и охлаждения воз духа / Л.А. Тарасова, М.А. Терехов, О.А. Трошкин // Экология и пром-сть России. – 2003. – Окт. – С. 17–19. 76. Konovalov V.I. Guest Editorial. Drying R&D needs : basic research in drying of capillary-porous materials / V.I. Konovalov // Drying Technology – an Intern. Journal. – 2005. – Vol. 23, No. 12. – P. 2307–2311. 77. Konovalov, V.I. Some gene ralized and particular issues on modeling of complex drying processes based on temperature moisture relationships : in 3 parts / V.I. Konovalov, T. Kudra, N.Z. Gatapova // 17th Intern. drying symposium (IDS-2010), Magdeburg, Germany, 3–6 October 2010. – Mag deburg, 2010. – 1. General statements. – Vol. A. – P. 478–485 ;

2. Specific targets. Thermal ly-thin bodies. – Vol. A. – P. 248–256 ;

3. Specific targets. Drying with essential tempera ture kinetics. – Vol. B. – P. 786–794.

824 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.

Drying and Other Engineering Processes with Ranque-Hilsch Vortex Tube: Possibilities and Experimental Technique V.I. Konovalov, A.Yu. Orlov, N.Ts. Gatapova Department “Chemical Engineering”, TSTU;

kvipri@ce.tstu.ru Key words and phrases: cold flow;

energy-saving;

heat transformation;

hot flow;

Ranque-Hilsch vortex effect;

vortex tube.

Abstract: The paper studies the possibilities of the application of Ranque-Hilsch vortex tubes in chemical engineering, primarily in energy-saving drying processes under high temperature and productivity. The need for the experimental testing of the specific cases is justified. The selected data table and the published characteristics of experimental, working in practice and developed plants are used to analyze and select the lab solutions.

Trocken und andere technologische Prozesse mit dem Wirbelrohr von Ranque-Hilsch: Mglichkeiten und experimentelle Technik Zusammenfassung: Es werden die Mglichkeiten der Benutzung der Wirbelrhre von Ranque-Hilsch in den chemischen Technologien, vor allem – in den Trockenprozessen mit Zweck der Energiesparung bei den hohen Temperaturen und Produktivitten, betrachtet. Es ist die Notwendigkeit der experimentellen Prfung fr allen kokreten Fllen gezeigt. Fr die Analyse und die Auswahl der Laborbeschlsse wird die Aufstellung und die verffentlichten Charakteristiken der experimentellen realisierten und erarbeiteten Anlagen angefhrt.

Schage et autres processus technologiques Vortex tube Ranque-Hilsch: possibilits et technique exprimentale Rsum: Sont examines les possibilits de l’application des Vortex tubes Ranque-Hilsch dans les technologies chimiques, avant tout – dans les processus de schage, dans le but de la conservation de l’nergie lors de la haute temprature et de hautes productivits. Est montr la ncessit du contrle exprimental pour tous les cas concrets. Pour l’analyse et pour le choix des solutions de laboratoire est donn le bordereau rcapitulatif et les caractristiques publies des installations exprimentales, ralises ou labores.

Авторы: Коновалов Виктор Иванович – доктор технических наук, профес сор кафедры «Химическая инженерия»;

Орлов Андрей Юрьевич – аспирант ка федры «Химическая инженерия»;

Гатапова Наталья Цибиковна – доктор тех нических наук, профессор, заведующая кафедрой «Химическая инженерия», ГОУ ВПО «ТГТУ».

Рецензент: Дмитриев Вячеслав Михайлович – доктор технических наук, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности», ГОУ ВПО «ТГТУ».

ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU.



 




 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.