vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2018-63-3-307-317vestift-391Research ArticleЭНЕРГЕТИКА, ТЕПЛО- И МАССООБМЕНPOWER ENGINEERING, HEAT AND MASS TRANSFERО закономерностях вихревых течений в циклонно-слоевой камереInvestigation of the regularities of vortical flows in a cyclone-bed chamberПицухаЕ. А.PitsukhaE. A.

Пицуха Евгений Александрович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

Evgenii A. Pitsuha – Ph. D. (Engineering), Senior Researcher.

pit.ea@mail.ruБучилкоЭ. К.BuchilkoE. K.

Бучилко Эдуард Казимирович – научный сотрудник.

Ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Eduard K. Buchilko – Researcher.

15, Brovka Str., 220072, Minsk

ebuchilko@gmail.ruТеплицкийЮ. С.TeplitskiiYu. S.

Теплицкий Юрий Семенович – доктор технических наук, главный научный сотрудник.

Ул. П. Бровки, 15, 220072, Минск

Yurii S. Teplitskii – D. Sc. (Engineering), Chief Re searcher.

15, Brovka Str., 220072, Minsk

tep@hmti.ac.byИнститут тепло- и массообмена имени А.В. Лыкова Национальной академии наук БеларусиA.V. Luikov Heat and Mass Transfer Institute of the National Academy of Sciences of Belarus201801112018633307317Copyright © Пицуха Е.А., Бучилко Э.К., Теплицкий Ю.С., 20182018Пицуха Е.А., Бучилко Э.К., Теплицкий Ю.С.Pitsukha E.A., Buchilko E.K., Teplitskii Y.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/391

Выполнено экспериментальное исследование радиальных распределений тангенциальной и продольной скоростей воздуха, а также полного и статического давления в вихревой зоне циклонно-слоевой камеры диаметром 0,21 м. Эксперименты проведены при различных режимных (доля донного дутья, общий объемный расход воздуха) и геометрических (диаметр и форма выходного отверстия) параметрах камеры, а также при наличии неподвижного или кипящего слоя зернистого материала. Проведено исследование влияния неизотермичности донного и тангенциального дутья на характер распределения скоростей и давления в вихревой зоне циклонно-слоевой камеры. Установлено влияние температуры донного дутья на продольную скорость воздуха в центральной части вихревой зоны камеры. Показано, что размер диаметра выходного отверстия существенно влияет на величину давления в камере. Продольная скорость в центральной части камеры практически не зависит от формы выходного отверстия. Установлено, что наличие кипящего слоя оказывает влияние на аэродинамику вихревой зоны циклонно- слоевой камеры. В присутствии кипящего слоя имеет место нарушение автомодельности распределения безразмерных аэродинамических характеристик вихревой зоны. Полученные экспериментальные данные обобщены в рамках теории подобия с использованием безразмерной величины, характеризующей аэродинамику неоднородного кипящего слоя, – числа Фруда (Fr). Использование Fr позволяет исследовать влияние аэродинамики кипящего слоя на особенность распределения скорости воздуха и давления в вихревой зоне, а также учитывает влияние такого важного фактора, как доля донного дутья.

Experimental investigation of the radial distributions of tangential and longitudinal velocities, total and static pressures in the vortex zone of a cyclone-bed chamber of diameter 0.21 m has been carried out. The experiments were carried out at various regime parameters (fraction of bottom blast, total air volume flow) and geometric parameters (diameter and shape of the outlet) of the chamber, and also in the presence of a fixed or fluidized bed of granular material. The influence of nonisotherm of bottom and tangential blast on the distribution pattern of velocity and pressure in the vortex zone of the cyclone-bed chamber is investigated. There was determined the influence of bottom blast temperature on the longitudinal velocity of air in the central part of the vortex zone chamber.  It is shown that the diameter of the outlet has a significant effect on the pressure in the chamber. The longitudinal velocity in the central part of the chamber is practically independent of the shape of the outlet. The presence of the fluidized bed has an effect on the hydrodynamics of the cyclone-bed chamber vortex zone. In the presence of the fluidized bed there has been a violation of the self-similarity of hydrodynamic dimensionless parameters distribution in the vortex zone. The obtained experimental data were summarized within the framework of the similarity theory with the use of a dimensionless quantity characterizing the hydrodynamics of an inhomogeneous fluidized bed – the Froude number (Fr). The use of the Froude number makes it possible to take into account the effect of the fluidized bed hydrodynamics on the features of air velocity and pressure distributions in the vortex zone, and also takes into account the influence of such an important factor as the fraction of bottom blast.

неподвижный слойкипящий слойциклонно-слоевая камеравихревая зонаавтомодельностьтангенциальная скоростьпродольная скоростьполное давлениеживое сечение сопелтемператураfixed bedfluidized bedvortex-bed chambervortical zoneself-similaritytangential velocitylongitudinal velocitytotal pressureflow section of nozzlestemperatureReferencesПицуха, Е. А. Сжигание твердого биотоплива в циклонно-слоевой топочной камере: дис. … канд. техн. наук: 05.14.04 / Е. А. Пицуха. – Минск, 2012. – 173 с.Pitsuha E. A. Combustion of solid biofuel in a vortex-bed combustion chamber. Minsk, 2012. 173 p. (in Russian).Нахапетян, Е. А. Исследование аэродинамики циклонной топки на натурной модели / Е. А. Нахапетян // Теплоэнергетика. – 1954. – № 9. – С. 10–16.Nahapetyan E. A. Investigation of aerodynamics of a cyclone furnace on the field model. Teploenergetika = Thermal Engineering, 1954, no. 9, pp. 10–16 (in Russian).Басина, И. П. К вопросу о горении и сепарации частиц топлива в циклонной топке / И. П. Басина, А. В. Тонконогий // Теплоэнергетика. – 1955. – № 5. – С. 17–21.Basina I. P., Tonkonogij A. V. To the question of combustion and separation of fuel particles in a cyclone furnace. Teploenergetika = Thermal Engineering, 1955, no. 5, pp. 17–21 (in Russian).Кнорре, Г. Ф. Циклонные топки / Г. Ф. Кнорре, М. А. Наджаров. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1958. – 216 c.Knorre G. F., Nadzharov M. A. Cyclone Furnaces. Moscow, Leningrad, Gosenergoizdat Publ., 1958. 216 p. (in Russian).Алексеенко, С. В., Введение в теорию концентрированных вихрей / С. В. Алексеенко, П. А. Куйбин, В. Л. Окулов. – Новосибирск: Ин-т теплофизики СО РАН, 2003. – 504 с.Alekseenko S. V., Kujbin P. A., Okulov V. L. Introduction to the theory of сoncentrated vortices. Novosibirsk, Institute of Thermophysics, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, 2003. 504 p. (in Russian).Митрофанова, О. В. О структурном подобии устойчивых форм спирально-вихревого движения / О. В. Митрофанова // Инженер.-физ. журн. – 2017. – Т. 90, № 5. – С. 1179–1191.Mitrofanova O. V. On the Structural Similarity of Stable Forms of Spiral-Vortex Motion. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017, vol. 90, no. 5, pp. 1119–1130. https://doi.org/10.1007/s10891-017-1666-yПицуха, Е. А. Закрученные течения в циклонных камерах с соплами малого живого сечения / Е. А. Пицуха, Ю. С. Теплицкий // Инженер.-физ. журн. – 2017. – Т. 90, № 4. – С. 850–861.Pitsuha E. A., Teplitskii Yu. S. Swirling Flows in Cyclone Chambers with Nozzles of Small Flow Section. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017, vol. 90, no. 4, pp. 806–816. https://doi.org/10.1007/s10891-017-1629-3Пицуха, Е. А. О влиянии уноса частиц из неоднородного кипящего слоя на гидродинамику вихревой надслоевой зоны / Е. А. Пицуха, Ю. С. Теплицкий // Инженер.-физ. журн. – 2017. – Т. 90, № 1. – С. 23–28.Pitsuha E. A., Teplitskii Yu. S. On the Influence of Particle Entrainment from an Inhomogeneous Fluidized Bed on the Hydro dynamics of the Vortex Over-Bed Zone. Journal of Engineering Physics and Thermophysics, 2017, vol. 90, no. 1, pp. 19–23. https://doi.org/10.1007/s10891-017-1534-9Teplitskii, Yu. S. Similarity of transport processes in disperse systems with suspended particles / Yu. S. Teplitskiy // Int. J. Heat and Mass Transfer. – 2002. – Vol. 45, iss. 2. – P. 441–449. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(01)00162-4Teplitskii Yu. S. Similarity of transport processes in disperse systems with suspended particles. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, vol. 45, iss. 2, pp. 441–449. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(01)00162-4

The authors declare that there are no conflicts of interest present.