Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Адіабатні закипаючі потоки у соплах: вплив режимних характеристик на релаксаційне пароутворення

##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##

PDF (English)
Опубліковано чер 10, 2019
DOI https://doi.org/10.15673/ret.v55i1.1347

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

O. Chekh
Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007
http://orcid.org/0000-0003-2500-481X
S. Sharapov
Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, м. Суми, 40007
http://orcid.org/0000-0002-8433-8580
V. Arsenyev
Сумський державний університет, вул. Римського-Корсакова, 2, Суми, 40007
http://orcid.org/0000-0002-0247-8767

Анотація

Двофазні  сопла,  в  яких  відбувається  процес фазового  переходу,  можуть  працювати  в  струминних нагнітачах різного призначення, включаючи струминні термонасоси (пароводяні інжектори) та       термокомпресори. У подібних  схемах  термотрансформаторів, ежектор виконує функцію попереднього ступеня компресії з метою зниження навантаження на стискання робочої речовини в основному компресорі. Використання закипаючих потоків рідини у якості енергоефективних робочих тіл гальмується через відсутність достовірного опису  механізму  їх  течії. Знаходження залежності паровмісту  від  тиску і температури на виході з сопла дасть можливість визначити варіант початкових параметрів, при якому перевиробництво пари буде найбільшим. Також варто визначити зміну коефіцієнта швидкості, а також зміну тяги сопла в дослідженому діапазоні параметрів, з метою з'ясування, чи є тиск  на  виході  з  сопла визначальним фактором  при  виборі  розрахункових параметрів сопел. Встановлено, що коефіцієнт швидкості в досліджуваному  діапазоні  параметрів  значно  варіює. Це значення знаходиться в діапазоні значень 0.4–0.8 та має максимум тисках 40–60 кПа. У статті пропонується досліджувати закипаючі  потоки  в  таких соплах  методом математичного моделювання за допомогою моделі, яка враховує релаксаційний характер пароутворення. У дослідженні використовувалася модель стисливого двофазного середовища, кінетична модель  випаровування / конденсації.  Модель також враховує динамічну та механічну рівноважність процесу випаровування-конденсації.  Обчислення виконувалися за допомогою комерційного CFD  продукту  Ansys CFX.  Величина середньої квадратичної відносної похибки вимірювання тиску не перевищує 0,119%. Середня розбіжність отриманих даних між математичною моделлю і натурних експериментом не перевищує 3%.

Ключові слова:
енергоефективність, струминний термокомпресорний модуль, рідинно-паровий струминний компресор, сопло Лаваля, CFD-моделювання

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Chekh, O., Sharapov, S., & Arsenyev, V. (2019). Адіабатні закипаючі потоки у соплах: вплив режимних характеристик на релаксаційне пароутворення. Refrigeration Engineering and Technology, 55(1), 10-14. https://doi.org/10.15673/ret.v55i1.1347
Номер
Том 55 № 1 (2019)
Розділ
ХОЛОДИЛЬНА ТЕХНІКА ТА ЕНЕРГОТЕХНОЛОГІЇ

Посилання

1. Hemidi, A., Henry, F., Leclaire, S., Seynhaeve, J. M., Bartosiewicz, Y. (2009). CFD analysis of a supersonic air ejector. Part I: Experimental validation of single-phase and two-phase operation. Applied Thermal Engineering, 29(8), 1523-1531. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2008.07.003
2. Qin, Z., Bremhorst, K., Alehossein, H., Meyer, T. (2007). Simulation of cavitation bubbles in a convergent–divergent nozzle water jet. Journal of Fluid Mechanics, 573, 1-25. https://doi.org/10.1017/s002211200600351x
3. Guoyi, P., Congxin, Y., Oguma, Y., Shimizu, S. (2016). Numerical analysis of cavitation cloud shedding in a submerged water jet. Journal of Hydrodynamics, Ser. B, 28(6), 986-993. https://doi.org/10.1016/s1001-6058(16)60700-x
4. Ma, J., Sun, W., Liu, C., Hou, Y. (2013). Numerical simulation of decompression expansion of subcritical CO2 through converging-diverging nozzle. Dongbei Daxue Xuebao. Journal of Northeastern University, 34(8), 1175-1178.
5. Bulinski, Z., Smolka, J., Fic, A., Banasiak, K., & Nowak, A. (2010). A comparison of heterogenous and homogenous models of two-phase transonic compressible CO2 flow through a heat pump ejector. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 10(1), 012019. https://doi.org/10.1088/1757-899x/10/1/012019
6. Smolka, J., Bulinski, Z., Fic, A., Nowak, A. J., Banasiak, K., Hafner, A. (2013). A computational model of a transcritical R744 ejector based on a homogeneous real fluid approach. Applied Mathematical Modelling, 37(3), 1208-1224. https://doi.org/10.1016/j.apm.2012.03.044
7. Colarossi, M., Trask, N., Schmidt, D.P., Bergan-der, M.J. (2012). Multidimensional modeling of conden¬sing two-phase ejector flow. International Journal of Refrigeration, 35(2), 290-299. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2011.08.013
8. Zhang, H., Han, B., Yu, X. G., Ju, D. Y. (2013). Numerical and experimental studies of cavitation behavior in water-jet cavitation peening processing. Shock and Vibration, 20(5), 895-905. https://doi.org/10.1155/2013/910613
9. Bai, W., Duan, Q., Zhang, Z. (2016). Numerical investigation on cavitation within letdown orifice of PWR nuclear power plant. Nuclear Engineering and Design, 305, 230-245. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2016.05.013
10. Aung, N. Z., Li, S. (2014). A numerical study of cavitation phenomenon in a flapper-nozzle pilot stage of an electrohydraulic servo-valve with an innovative flapper shape. Energy Conversion and Management, 77, 31-39. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.09.009
11. ANSYS, INC. (2009). CFX-Solver Theory Guide. 390 p.