О закономерностях вихревых течений в циклонно-слоевой камере

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.

1. Пицуха, Е. А. Сжигание твердого биотоплива в циклонно-слоевой топочной камере: дис. … канд. техн. наук: 05.14.04 / Е. А. Пицуха. – Минск, 2012. – 173 с.

2. Нахапетян, Е. А. Исследование аэродинамики циклонной топки на натурной модели / Е. А. Нахапетян // Теплоэнергетика. – 1954. – № 9. – С. 10–16.

3. 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.

4. Кнорре, Г. Ф. Циклонные топки / Г. Ф. Кнорре, М. А. Наджаров. – М.; Л.: Госэнергоиздат, 1958. – 216 c.

5. 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.

6. Митрофанова, О. В. О структурном подобии устойчивых форм спирально-вихревого движения / О. В. Митрофанова // Инженер.-физ. журн. – 2017. – Т. 90, № 5. – С. 1179–1191.

7. Пицуха, 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.

8. Пицуха, 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.

9. Teplitskii, 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)00162-4