Модульная вихревая установка для холодо- и теплоснабжения

  • -
  • Автор: admin
  • Просмотров 2237

При полном или частичном цитировании гиперссылка на сайт www.vyatsu.ru обязательна!

Бурмистров А.П., Шемпелев А.Г.

Вятский государственный университет,

г. Киров

На этапе выхода из экономического кризиса государство всерьёз задумалось об энергосбережении и энергоэффективности в экономике, и поэтому сейчас разрабатываются новые законы и государственные проекты в области энергосбережения, которые позволят жилищному сектору, промышленности более широко начать применять у себя эти технологии. В итоге платить будут меньше те, кто смог добиться наибольшего энерго- и ресурсосбережения.

Одним из перспективных направлений в энергосбережении является использование установок и аппаратов, использующих вихревой эффект разделения газа на горячую и холодную составляющие. Вихревой эффект (эффект Ранка-Хилша) – это эффект разделения газа или жидкости при закручивании в цилиндрической или конической камере на две фракции. На периферии образуется закрученный поток с большей температурой, а в центре – закрученный охлажденный поток, причем вращение в центре происходит в другую сторону, чем на периферии.

 На кафедре теплотехники и гидравлики мы создаём установку, использующую вихревой эффект разделения сжатого газа, подаваемого компрессором в вихревую трубу, на горячий и холодный поток. С помощью данной установки будет экспериментально исследована эффективность такого разделения путем получения ряда эмпирических зависимостей, характеризующих различные режимы ее работы. Студенты на практике смогут изучить вихревой эффект и широкие возможности применения данного эффекта в технических аппаратах, применяемых в различных отраслях народного хозяйства.

Как вариант применения данной установки мы предлагаем использовать её для отопления двухэтажного жилого дома площадью 100 м2. Вихревая труба со всем вспомогательным оборудованием располагается в подвальном помещении. Теплый поток на выходе из трубы подаётся по коробам во все помещения дома для обогрева, а холодный поток используется в морозильной камере. В неотопительный период можно включить холодный поток вместо горячего для создания комфортной температуры в помещениях. При разработке установки мы уделяли внимание следующим факторам:

¾   эффективность;

¾   компактность;

¾   надёжность;

¾   простота изготовления и эксплуатации.

Применение компрессора ограничивает производительность вихревых труб по воздуху, что не позволяет использовать их для нагревания больших объёмов, таких как жилые и производственные помещения. Поэтому вместо компрессора установлен вентилятор. В результате этого технического решения появилась возможность регулировать производительность устройства в широких пределах, а также значительно упростить конструкцию и повысить её надёжность.

В качестве основы для проектирования и проведения исследований на первом этапе нами были использованы прямой и поверочный методы расчета вихревой трубы [1-3].

Прямой метод расчёта позволяет определить геометрические характеристики вихревой трубы по заданной температуре холодного потока, температуре и давлении сжатого газа на входе в трубу. Обратный метод расчёта является поверочным и позволяет рассчитать по заданным размерам наиболее эффективный способ работы вихревой трубы. Представленные методики позволяют получать заданные размеры и характеристики трубы в зависимости от необходимой температуры горячего и холодного газа, температуры и давления газа на входе в трубу, а при изменении доли расхода холодного газа получить необходимые температуры его на выходе из трубы и максимальные показатели эффективности.

       -температура и давление воздуха на входе в сопло.

       -температура и давление горячего воздуха на выходе из трубы.

       -температура и давление холодного воздуха на выходе из трубы.

Вихревые трубы являются наиболее простыми и надёжными техническими устройствами генерации тепла и холода, вследствие чего их применение в качестве холодильников и тепловых насосов было бы наиболее эффективно.

 

Библиографический список

1.     Меркулов, А.П. Вихревой эффект и его применение в технике. / А.В. Меркулов. – М.: Машиностроение, 1969. – 174 с.

2.     Дейч, М.Е. Техническая газодинамика. / М.Е. Дейч. – М.: Госэнергоиздат, 1961.

3.     Соколов, Е.Я. Характеристика вихревой трубы / Е.Я. Соколов / Журнал Теплоэнергетика. – 1969 - №7. - с. 62-67.

4.     Ш.А. Пиралишвили, В.М. Поляев, М.Н. Сергеев. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. / Под редакцией А.И. Леонтьева. – М.: УНПЦ “Энергомаш”, 2000. – 412 с.

 

Версия для печати