CC BY
416
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»,
ГОУВПО «ТГТУ»; [email protected]
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 случаев. Для анализа и выбора лабораторных решений приводится сводная выборочная таблица и опубликованные характеристики экспериментальных, реализованных или разработанных установок.
1. Подавляющее большинство течений в природе и технике являются вихревыми, 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 сохраняется затухающий след. Количественно вихревое течение характеризуется вектором вихря или завихренностью ю = хо&м> (называют также ротацией или ротором и обозначают так же как сиг1^ или Ух^). Если ю = 0, течение называют безвихревым или потенциальным. Линия, касательная к которой в каждой точке направлена по вектору ю, называется вихревой линией. Совокупность вихревых линий образует 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).
Закрученные потоки [2, 3] в технике формируются и поддерживаются «принудительно» - конструкцией каналов и камер, входов и выходов из них, например, 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 циклоны и антициклоны в атмосфере, кольцевые вихри в океанских течениях и вплоть до космических масштабов - процессов образования спиральных туманностей и галактик.
2. Настоящая работа касается одного из интереснейших, загадочных и технически важных видов вихревых течений и закрученных потоков - в так называемой вихревой трубе (ВТ). Вихревой эффект расслоения в трубе расширяющегося закрученного высокоскоростного потока газа на «холодный» центральный и на «горячий» периферийный был открыт французским инженером Ж.Ж. Ранком [4] (Georges Joseph Ranque, 1898-1973) в 1931 г., но вначале был не понят и не признан 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, содержат 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 публикаций [6], а к настоящему времени в мире опубликованы тысячи работ в этой области. В СССР первые исследования вихревого эффекта и других термотрансформаторов 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 которого в Куйбышевском авиационном институте (КуАИ, в н. в. СамарГАКУ) с 1973 по 1993 гг. было проведено шесть Всесоюзных конференций по вихревому эффекту (с изданием материалов); в 1969 г. им была выпущена, а в 1997 г. переиздана 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 рубежом опубликованы десятки книг и защищено около сотни докторских и кандидатских 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 модификациями) 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 соотношения 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
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/с). Иногда пишут о звуковой скорости истечения, однако, как показывает практика [50], скорости на выходе из обычных сопел с внезапным расширением достигают 80.100 м/с 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 улиток 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 температурного 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 приводит к эффекту Ранка - расширение газа или высокие скорости взаимодействующих 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., ДТх и ДТг и и 1.3 °С [35]). Различные конструктивные усовершенствования ВТ (сопел, за-вихрителей, развихрителей, дросселей, корпусов, диафрагм) существенно повышают эффект (на 20.30 % и более). Однако для «однорасходных» труб, когда нет расхода охлажденного либо горячего потока, температуры входа и выхода не изменяются ДТх = ДТг и 0 [21]. В жидкостях эффект Ранка тоже проявляется, хотя и меньше выражен. Количество публикаций с попытками объяснения и расчета эффекта 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, чаще ВТ используются для разного рода холодильных устройств и процессов. Наиболее распространено применение ВТ для местного (локального) охлаждения,
например: кабин машинистов в поездах; блоков и шкафов с мощной тепловыделяющей электронной аппаратурой; отдельных изделий (кондитерских, полимерных 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 «самообман», поскольку расходы на питание ВТ сжатым воздухом все равно имеются, хотя и не учитываются).
Еще более характерным в этом плане является использование эффекта охлаждения для выделения из природного и других газов конденсирующихся при охлаждении 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 разрабатывались и способы использования горячего потока и имеются конструкции разного рода осушителей, испарителей и пр. В них, наоборот, иногда выбрасывается холодный поток.
Наиболее привлекательными энергетически являются, естественно, процессы и устройства, в которых используются оба потока - и холодный, и горячий. Соответственно, разработаны конструкции комбинированных холодильно- нагревательных 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 разрабатываются в течение последнего десятилетия, и их примеры будут приведены далее в сводной таблице.
Однако для химических технологий, в большинстве случаев, характерны более высокие температуры сушки и более высокие производительности сушилок [50, 53-58]: температуры 140.220 °С и выше; производительности по испаряемой 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. типов) 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
труб, для которых многие из этих сложностей отсутствуют. Примеры таких разработок 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 аэродинамические и гидромеханические. В ряде конструкциий вихревых устройств используются прежде всего эти явления, а не температурное расслоение. К конструкциям такого рода относятся, диспергирующие (распылительные) устройства, вихревые карбюраторы, топливные форсунки, горелочные и др. устройства. Последующее 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 встречными закрученными потоками (ВЗП)», разрабатывающиеся в России Б.С. Сажи-ным с сотрудниками [56, 59-61]. В них периферийный и центральный потоки подаются и закручиваются раздельно, сверху и снизу. Камеры достигают двухметровых диаметров. Используются обычные вентиляторы. Эффект температурного расслоения в камерах ВЗП невелик, в сушилках ВЗП для подогрева воздуха применяются отдельные калориферы. Основной эффект сушилок ВЗП - значительное увеличение эффективности сушки - достигается за счет присущих вихревым потокам активных гидродинамических режимов (АГР).
8. Следует отметить трудности, связанные с получением современной и достоверной информации по вихревым трубам в настоящее время. Многие публикации, особенно в некоторых специфических журналах и в Интернете, носят рекламный характер, сообщаются только желательные для их авторов сведения, часто из них нельзя понять - получены публикуемые результаты реально или «виртуально», не говоря уже о полном замалчивании недостатков описываемых процессов и конструкций. Часто к ним примыкают лженаучные коммерческие сообщения, рассчитанные на невежество инвесторов и покупателей, о торсионных полях, вихревых теплогенераторах с КПД более 100 % и прочее. Обзор публикаций 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, существенно сложнее.
Недостатки ВТ: требующиеся высокие давления (компрессоры); низкий коэффициент температурного преобразования (по сравнению с холодильным коэффициентом холодильных машин и тепловых насосов и, особенно, с термодинамически 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 отложения на стенках.
При возможности уменьшить требующееся давление питающего ВТ воздуха, вместо высоконапорных вентиляторов могут рекомендоваться безприводные аэ-
родаинамические устройства этого же рода - струйные инжекторы, работающие на сжатом воздухе из сети [15, 63, 64], например, забирающие отходящий из сушилки воздух и нагнетающие его в вихревую трубу для термотрансформации и возврата в сушилку [31-33].
10. Все вышеизложенное определяет необходимость обязательной экспериментальной лабораторной проверки разрабатываемых решений с применением вихревых труб. Особенно это необходимо для специалистов, которые ранее вихревыми явлениями профессионально не занимались. Это касается и авторов данной статьи, начавших заниматься вихревыми трубами (а также тепловыми насосами и другими возможными вариантами) в связи с поставленными задачами водо- и энергосбережения в производстве пигментов [58]. При этом должны решаться вопросы: выбора базового варианта ВТ и его конструктивного усовершенствования, поскольку эффективность ВТ сильно зависит от казалось бы незначительных особенностей внешне простых элементов конструкции; масштабирования, 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 требующегося давления при увеличении ее размеров (последнее делает вихревую трубу исключением из большинства процессов и аппаратов химической технологии, для которых при увеличении размеров эффективность всегда падает из-за гидродинамических неравномерностей, причем показана несостоятельность применения 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 возможностью применения их в других, «соседних» аппаратах и теплоаккумуляции при перерывах в работе.
Практически важнейшим для экспериментирования, во всяком случае на начальном 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 разработанных 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 данных нет - указывается «ЭД нет»). Используются сокращения: автореферат -АРеф; кандидатская диссертация - КД; докторская диссертация (в том числе зарубежные Thesis) - ДД. (Некоторые сводки характеристик вихревых труб есть в книге А.В. Меркулова 1969 г. [9] и в статье А.Д. Григи по результатам публикаций в трудах конференций по вихревому эффекту 1976-1992 гг. [69]).
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 809
Сводная таблица экспериментально-промышленных установок с вихревой трубой
№. Наименование. Ссылки
Схема (фото) установки
Характеристики, результаты и рекомендации (по данным авторов)
1
3
1. Лабораторная экспериментальная установка с 4-мя видами вихревых труб. Производство КуАИ, схема А.П. Меркулова [11].
Для экспериментальных работ, в т.ч. для студенческих лабораторных занятий.
См. также [9, 10, 12].
См. также далее фотографию немецкой лабораторной установки с ВТ (поз. 16) [45]
Схема экспериментальной установки с 4-мя видами вихревых труб:
ДВТ - делящая ВТ; ОВТ - охлаждаемая ВТ; СВТ - самовакуумирующаяся ВТ; ______________________ВВН - вихревой вакуум-насос_____________________
Установка настольного типа; питание от сети сжатого воздуха или компрессора.
ДВТ - внутр. диам. 18.. .22 мм; длина 180 мм; с крестовиной раскрутки.
Получаемые результаты определяются регулируемыми условиями работы, прежде всего: давлением воздуха на входе (обычно 0,1...0,6 МПа); общим расходом; соотношением потоков; степенью расширения.
Рекомендуется для стартовых экспериментов всех видов
810 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU
1
2. Теплотехнологические вихревые установки А.И. Азарова для сушки зерна и дисперсных материалов [13]
дисперсных материалов (Пат. 796626):
I - загрузочная камера; 4,5- ВТ, камера вихревого
энергоразделения;
6 - диафрагма;
7 - циркуляционная трубка; 8 - кольцевая щель (эжектор); 10 - разгрузочная течка;
II - подъемный канал
Многокамерная вихревая самоходная зерносушилка (Пат. 842363):
7, 5, 7 - сушильные камеры; 2 - загрузочный бункер; 4, 6,8- вихревые трубы; 9,10,11 -каналы холодного воздуха; 12.13,14 -пневмотрубы; 15 - разгрузочный бункер; 16,17, 18 - сопловые вводы; 19- напорная магистраль; 20 - воздуходувка; 24 - двигатель; 26 - редуктор; 27 - самоходное шасси; 28 - радиатор;
32 - теплообменник-нагреватель;
33 - газовый канал; 34 - выхлопной тракт;
35 - металлические ребра; 36,37 - рукава
Диаметры ВТ - 50...200 мм и более. Давление 0,12...0,14 МПа. Температура 60... 150 °С.
Осциллирующая сушка поочередным воздействием на частицы дисперсного материала горячего и холодного потоков. При многократно повторяющемся кратковременном нагреве и охлаждении частицы материала отдают влагу циклически - «порциями», не подвергаясь нежелательному перегреву, отрицательно влияющему на качество получаемого продукта (например, снижающему всхожесть зерна).
Крупную ВТ, питаемую от мощной высоконапорной воздуходувки, можно применить не только как сушилку, но, когда это потребуется, также и как источник холодного воздушного потока, эпизодически вдуваемого в слой дисперсного материала для устранения «саморазогрева» его при длительном хранении (например, зерна в элеваторах).
ЭД нет______________________________
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 811
3. Конвективная сопловая сушилка для тканей с воздушным инжектором и вихревой трубой.
КД Т.Н. Бирюковой, ИвГХТУ [32, 33].
Предложена также аналогичная по тепловой схеме барабанная тканевая кондук-тивно-конвективная сушилка, КД
Н.В. Чугуновой [34].
По итогам работ выполнена также ДД: В.Ю. Волынский [31], научный консультант В.А. Зайцев
1 - струйный компрессор;
2 - вихревая камера;
3 - циркуляционный вентилятор;
4 - вытяжная труба
А - сушильный агент;
Б - сжатый воздух;
В - сжатый поток из струйного компрессора; Г - горячий поток из вихревой камеры;
Д - холодный поток из вихревой камеры;
Е - ткань
Давление свежего воздуха для струйного компрессора 0,12...0,35 МПа (подача из сети сжатого воздуха). Диаметр ВТ 100 мм.
Температуры циркулирующего воздуха: на выходе из сушилки 140 °С, после вихревой трубы 150... 188 °С.
В барабанной машине - от 75 до 90... 130 °С соответственно.
Холодный поток может быть использован для охлаждения ткани после сушилки.
Характеристики инжектора и вихревой трубы - расчетные, по методике В.М. Бродянского [15].
ЭД нет
Схема конвективно-сопловой тканевой сушилки с воздушным инжектором и вихревой трубой
812 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU
1
4. Установка для изучения и моделирования аэродинамических и температурных характеристик ВТ и для экспериментов по сушке.
Лаборатория А. С. Муджумдара, Сингапурский НУ [43].
Выполнена серия исследований разных вариантов сушки С.М. А. Раманом и А. С. Муджумдаром
(см., напр., поз. 5 и 6)
ГГ355
Фотография вихревой трубы Компрессор Регулятор давления
Сжатый воздух Г орячий воздух
Вихревая труба
«
■о X
ч о ч о
~г~
Исследуемый
образец
Датчик винта микрометра
Подставки
Регистрирующее устройство
ВТ «типа Максвелла», изготовитель «Exair Corporation», модель 3240.
Диаметры: входной части наружн. -28 мм; горячего/холодного конца внутр. - 6 мм. Длина 115 гор + 29 хол = = 144 мм общ.
Давление воздуха 2...3 бар. Расход 0,019 м3/с.
Производительность по холоду 0,82 кДж/с (!).
Выполнено компьютерное моделирование потоков с помощью коммерческого 3D-CFD пакета Fluent 6.2 на базе вихревой RNG к-е модели турбулентности. Приведены данные по пространственным распределениям скоростей, температур и давлений, приемлемо согласующиеся с экспериментальными результатами
Схема экспериментальной сушильной установки
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 813
5. Экспериментальная сублимационная атмосферная сушильная установка с использованием холодного потока от ВТ и с вариантами тепло-подвода для испарения.
С.М.А. Раман и А.С. Муджумдар. Сингапурский НУ [68].
Для сушки фармацевтических, биологических и продовольственных продуктов
л
Схема экспериментальной сублимационной атмосферной сушильной установки:
1 - ВТ; 2 - вихревой глушитель; 5 - керамический кварцевый радиационный нагреватель; 4 - кондуктивная пластина с силиконовым нагревателем - лоток для продукта; 5 - выхлопной глушитель; б - термопары; 7 - выход
Сушильная камера - горизонтальный барабан из акрила, диаметр 200 мм, длина 300 мм.
Лоток 300х 150 мм из алюминия.
Сушка производилась четырьмя вариантами, с кондуктивным, ИК и конвективным теплоподводами.
ВТ - модель 3240 (см. поз. 4), холодильная мощность 822 Вт. Давление на входе 4,4 бар. Температура сушильного агента - 16 °С.
Выполнены модельные эксперименты с картофельными пластинками размером 15x5x1 мм
Рекомендуется как альтернатива вакуум-сублимационной сушке
6. Экспериментальная сублимационная сушильная установка.
С.М.А. Раман и А.С. Муджумдар. Сингапурский НУ [70].
Для сушки продовольственных продуктов
Схема экспериментальной сублимационной сушильной установки
Сушильная камера, ВТ и схемы тепло-подвода аналогичны поз. 5. Сушка атмосферная и вакуумная.
Исследовалась сушка бананов, моркови и картофеля в сахарозе, а также печени, мяса и рыбы в рассоле. Образцы продуктов были диаметром 26 и толщиной 1 мм.
Предварительная осмотическая обработка уменьшает начальное влагосодержание и может улучшить кинетику сушки. Однако ее влияние на качество продукта может быть отрицательным. Тогда такая обработка не ре-комендуется__________________________________
814 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU
1
7. Экспериментальная установка для осциллирующей сушки травы с низконапорной вихревой трубой
КД И.П. Грима-ловской [35], 2006 г., НижегорГАСУ, науч. рук. Л.М. Дыскин
Схема экспериментальной установки для сушки травы:
1,3 — охлажденный (нагретый) воздух от вихревой трубы; 2,4, 6-колонки с травой; 5 - воздуха от вентилятора; 7 - сопло Вентури
Размеры разрезных колонок с травой: диаметр 150, высота 500 мм.
Вихревая труба: диаметр Д р =100 мм, длина 2500 мм, степени расширения 1,01... 1,11, питание от вентилятора.
Величина повышения/понижения температуры в ВТ на режиме ц = 0,5 АТх = АТг = = 0,2...3 °С.
Применение низконапорной ВТ для сушки травы при температуре Т > 25 °С и относительной влажности ф < 45 % нецелесообразно
8. Установка для одновременного отопления и вентиляции помещения с вихревой трубой.
Мартыновский B.C., Алексеев В.П., Одесский
ТИПХП, 1953 г. [7].
Одна схем с ВТ
из первых
7 5,
Схема одновременного отопления и вентиляции помещения:
1 - турбокомпрессор; 2 - ВТ; 3 - электродвигатель
ВТ: диаметр 16 мм, длина 800 мм гор., 400 мм хол.
Нагрев - за счет сжатия в компрессоре (с/к) и горячего потока ВТ (дг). Воздух из помещения удаляется с холодным потоком.
Эффективность ВТ возрастает с увеличением ее размеров.
Несмотря на малую энергоэффективность (в 8 раз больше детандера) дотигается существенная экономия по сравнению с непо-средственным электрообогревом________________
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 815
9. Экспериментальная ВТ с оптически прозрачным корпусом.
А.В. Тарнопольский, ДД, ПснзГУ. 2009 г. [24, 25]
ВТ с оптически прозрачным корпусом с крестовиной
ВТ: диаметр 12 мм, длина 108 мм.
Визуализация потока производилась подачей в воздух небольших количеств красящей жидкости, оставляющей следы на внутренней поверхности камеры, и фотографированием.
Траектория периферийного потока представляет собой винтовую линию с переменным по длине корпуса шагом. Изменение размеров основных элементов вихревой камеры (длины камеры, диаметра диафрагмы, длины лопастей тормоза, величины открытия дросселя) приводит к изменению траектории движения периферийного потока и позволяет управлять параметрами осевого потока.
Имеют место резонансные явления, при которых повышается эффективность температурного разделения
(2)
Траектории движения периферийного вихревого потока
816 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU
___________1___________
10. Циклическая зерносушилка Конструкторского бюро «ЧКЗ-ЮГСОН», г. Екатеринбург [71]
4^.6 (хтхферу
5/юк суши и консербшш сельскохозяйственной продукции
К2Ъ кЯ
М-Ъ К5у
погретый поток
охлажденный поток
^/\ осушенный боздух
ВТ
источник
сжатого
Воздуха
Принципиальная схема зерносушилки
Техническое предложение на циклическую зерносушилку для сушки семян и зерна (продовольственного и фуражного).
Обработка производится горячим и холодным потоками, подаваемыми поочередно в бункеры.
Технические возможности рассматриваемых труб: сжатый газ давлением на входе 0,5... 100 атм; минимальная температура холодного потока: -90 °С; максимальная температура горячего потока: +300 °С;
КПД 40..’.60%.
Для зерносушилки используются регламентные (меньшие) температуры.
ЭД нет
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 817
11. Вакуум-суб-лимационная сушилка с вихревой трубой.
Добромиров В.Е., ВоронежГТА, 2010 г. [72]
Схема вихревой трубы:
1 - тангенциальное сопло; 2 - улитка; 3 - диафрагма; 4, 5 - насадки; б - лопаточный диффузор; 7 - сетка; 8 - щелевой диффузор
Схема экспериментальной вакуум- сублимационной сушильной установки: 1 - компрессор холодильной машины; 2 - ВТ; 3 - терморегулирующий вентиль; 4 - корпус сушилки; 5 - десублиматор; б - теплопере-дающее устройство; 7 - перфорированный барабан; 8 - весы________
Сжатый газ из компрессора холодильной машины 1 направляется в вихревую трубу 2. где разделяется на холодный и горячий потоки. Холодный поток используется для охлаждения десублиматора 5, а горячий направляется в теплопередающее устройство 6 для сублимации влаги из продукта.
ЭД нет
818 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU
12. Вихревые установки для низкотемпературного разделения газовых смесей.
ООО «Техновакуум (струйная техника)», г. Москва, 2006 г. [73]. См. также разработки ООО «ЭПК ЭКМОН», г. Москва, 2010 г. [74].
См. также выше п. 4 и книгу И.Л. Лей-теса [52] и ниже фотографию немецкой газоразделительной ус-тановки (поз. 13) [45]
13. Вихревая установка осушки природного газа “Тііув-ве^ав СтЬН" в Гро-нау, Германия, 2003 г. [45]
Схема вихревой установки:
1 - теплообменник; 2 - сепаратор; 3 - вихревая труба; I - исходный газ; II - газ потребителю;
III - конденсат
Установка для разделения газа
Установки на базе вихревых труб используют избыточное давление технологического газа, которое безвозвратно теряется при дросселировании.
Опыт промышленного применения:
- ВТ (расход до 50 000 м3/ч) с изменяемой геометрией соплового ввода в составе холодильной станции на ГРС г. Оренбурга (1993 г.);
- установка с ВТ для очистки попутного газа нефтедобычи от тяжелых углеводородов, ООО «Сервиснефтегаз», Нагуманское месторождение (1998 г.);
- выделение компонентов из продувочно-
го газа производства метанола, ОАО Новомосковск. акц. комп. «Азот» (1998 г.) и из отходящих газов производства бутиловых спир-тов, ОАО «СибурХимпром» (2003 г.)__________
Давление и температуры газа: на входе -1 °С, 72 бар; охлажденного потока после ВТ -8 °С, 54 бар; теплого потока после ВТ —5 °С, 54 бар
Промышленная установка для осушки природного газа
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 819
14. Вихревой термостат для нагрева и охлаждения.
Описан А.В. Меркуловым в 1969 г. [9].
Схема для ЦНИЛ (г. Липецк) описана Ш.А. Пиралишвили [20]
у' 'iL—ІЛ-
Вихревой термостат ВТ-4:
1 - сжатый воздух от сети: корпус;
2 - спиральный противоточный теплообменник; 3,5- вихревые трубы; 4 - диафрагма; б - рубашка термостатируемой камеры; 7,8 - полость и отсасывающий эжектор, использующий горячий поток; 9 - глушитель
Техническая характеристика термостата:
- минимальная и максимальная температуры -55...+105 °С (!);
- рабочий объем термостатируемой камеры 150 л;
- точность поддержания температуры - 3 К;
- холодопроизводительность до 30900 кДж/час;
- габариты: высота 1,8; длина 2,0; ширина 0,9 м;
- 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
820 ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU
1
3
15. Комбинированная система охлаждения, нагрева, очистки воздуха от пыли и осушки (КСОНО) на базе вихревой трубы низкого напора.
Тарасова Л. А., МГУ ИЭ, ДД, 2010 г. [30]
ТО
Эксперименты проводились на малой ВТ диаметром 6 мм, длиной 120 мм, при напоре до 0,18 МПа.
Рекомендуется для разных применений:
- охлаждения промышленной электроники;
- создания воздушных завес и вентиляции тупиковых забоев;
- охлаждение песка в литейном производстве, зерна во временных хранилищах;
- охлаждения рабочих зон в кабинах;
- в производстве полиэтиленовой пленки;
- для малотоннажной перевозки фруктов и овощей и т.п. [75]
Принципиальная схема КСОНО воздуха на базе вихревого аппарата:
ВТ - вихревая труба; КМ - воздушный компрессор; ТО - теплообменник;
3с - сжатый воздух; Зг - горячий поток воздуха; З.т - охлажденный ___________________________поток воздуха__________________________
ISSN 0136-5835. Вестник ТГТУ. 2010. Том 16. № 4. Transactions TSTU 821
16. Экспериментальная вихревая труба для лабораторных и исследовательских работ.
Ю.У. Келлер, Университет Зиген, Германия, 2003 г. [45]
Испытательный стенд с вихревой трубой, приборами и компьютерной записью результатов
Установка настольного исполнения.
Проведены обширные исследования разных процессов.
В исследованных образцах ВТ эффективность использования в вихре энергии, подаваемой на компрессор, составляла 10-15 %.
Работы следует продолжать, поскольку возможно значительное увеличение КПД
В заключение данной статьи отметим, что дальнейшие работы и публикации планируется выполнять с учетом выработанных на кафедре «Химическая инженерия» ТГТУ общих подходов к энергосбережению [50, 58] и методологии исследования сушильных процессов на базе температурно-влажностных зависимостей [76, 77].
Список литературы
I. 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. Experiences sur la detente giratoire avec productions simultanees 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 Kalteprozefl / 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 эффект 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.
II. Черепенников, И.А. Вихревая труба : лаб. раб. для студентов / И.А. Черепенников, 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. Закрученные 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, теория, технические решения / Ш.А. Пиралишвили. - М. : УНПЦ «Энергомаш», 2000. - 415 с.
21. Пиралишвили, Ш.А. Термотрансформаторы / Ш.А. Пиралишвили, В.В. Шувалов, 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. Развитие 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. Тарнопольский. - Пенза : Изд-во Пенз. гос. ун-та, 2007. - 184 с. 25. Тарнопольский, А.В. Совершенствование теплового технологического оборудования на основе вихревых теплотехнических устройств : автореф. дис. . д-ра техн. наук / А.В. Тарнопольский. - Пенза, 2009. - 34 с. 26. Косенков, В.Н. Вихревая труба и ее применение в технике разделения 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
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 оптимальных 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 оборудования 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. Термическая обработка полотенных материалов в установках конвективного типа / Т. Н. Бирюкова, В.Ю. Волынский ; под ред. В. А. Зайцева ; Иван. гос. хим.-технол. ун-т. - Иваново : [б. и.], 2003. - 132 с. 34. Чугунова, Н.В. Повышение эффективности энергоиспользования 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. Имитационное моделирование температурной стратификации закрученных потоков в вихревых хладогенераторах : дис. ... канд. техн. наук. : 05.04.13 / Пархимович Александр Юрьевич. - Уфа, 2008. - 124 c. 37. Соловьев, А.А. Численное и физическое моделирование 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 / Agnes 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 University, Eng. Dept. : 1995. - 237 p. 45. Keller, J.U. Das Wirbelrohr : Bemerkungen zu den Grundlagen und neuen energietechnischen Anwendungen / J.U. Keller, M.U. Gobel, 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 Universitat, 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. - Новосибирск : Изд-во ИТФ СО Рос. акад. наук, 2003. - 504 с. (Alekseenko, S.V. Theory of concentrated 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. Пропиточносушильное 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 /
A.Г. Касаткин. -Ю-е изд., стер., дораб., перепеч. с 9-го изд. 19l3 г. - М. ; Альянс,
2GG4. - l53 с. 54. Лыков, М.В. Сушка в химической промышленности I М.В. Лыков. -М. ; Химия, 19lG. - 43G с. 55. Лыков, А.В. Теория сушки I А.В. Лыков. - Изд. 2-е. - М. ; Энергия, 196S. - 4l2 с. 5б. Сажин, Б.С. Научные основы техники сушки I Б.С. Сажин,
B.Б. Сажин. - М. ; Наука, 199l. - 44S с. 57. Лурье, М.Ю. Сушильное дело ; общ. курс I М.Ю. Лурье. - Л. ; Кубуч, 1934. - 4G6 с. 58. Конова-лов, В.И. Основные пути энергосбережения и оптимизации в тепло- и массообменных процессах и оборудовании I
B.И. Коновалов, Н.Ц. Гатапова II Вестн. Тамб. гос. техн. ун-та. - 2GGS. - Т. 14, № 4. -
C. ТОв^П. 59. Сажин, Б.С. Пылеуловители со встречными закрученными потоками I Б.С. Сажин, Л.И. Гудим ; ОАО «Науч.-исслед. ин-т технико-экон. исслед.». - М. ; [б. и.], 19S2. - 4l с. 6O. Белоусов, А.С. Гидродинамика процессов с неоднородными структурами закрученных гетерогенных потоков в вихревых аппаратах ; автореф. дис. ... д-ра техн. наук ; G5.1l.GS I А.С. Белоусов. - М., 2G1G. - 32 с.
6І. Лазарев, В.А. Циклоны и вихревые пылеуловители ; справочник I В.А. Лазарев. - 2-е изд. - Н. Новгород ; ОЗОН-НН, 2GG6. - 32G с. 62. Азаров, А.И. Вихревые трубы ; от эффекта Ранка до «эффекта Ранке» [Электронный ресурс] I
A.И. Азаров II Демиург. - 2GGl. - № 1. - Режим доступа ; httpVIatt-vesti.narod.ruI J23-
2.HTM. - Загл. с экрана. 63. Матвеенко, П.С. Струйные аппараты в пищевой промышленности I П.С. Матвеенко, В.Н. Стабников. - М. ; Пищевая пром-ть, 19SG. - 224 с. 64. Соколов, Е.Я. Струйные аппараты I Е.Я. Соколов, Н.М. Зингер. - 3-е изд. - М. ; Энергоатомиздат, 19S9. - 35G с. 65. Цегельский, В.Г. Двухфазные струйные аппараты I
B.Г. Цегельский. - М. ; Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана, 2GG3. - 4G5 с. бб. Розен, А.М. К вопросу о масштабном переходе в химической технологии I А.М. Розен, А.Е. Костанян II Теорет. основы хим. технологии. - 2GG2. - Т. 36, № 4. -
C. 339-346. 67. Buchan, P.D. Ranque-Hilsh effect tube (“Vortex tube”) [Электронный ресурс] I P.D. Buchan. Режим доступа ; httpVIwww. pdbuchan.comIranque-hilschIranque-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 I 4th Nordic Drying Conference, Reykjavik, Iceland. 1l—19 June, 2GG9. - PS 3. 69. Обобщения эмпирических данных для проектирования вихревых труб I А. Д. Грига [и др.] II Изв. Волгогр. гос. техн. ун-та. -2GGS. - Т. в, № 1. - С. 2S-32. 7O. Rahman, S.M.A. Vortex tube assisted atmospheric freeze drying of osmotically pretreated biological materials I S.M.A. Rahman, A.S. Mujumdar II 1в* International Drying Symposium (IDS 2GGS), Hyderabad, India, 9-12 November, 2GGS ; proceedings of symposium. - India, 2GGS. - P. 1Sl2-1Sl9.
7І. Циклическая зерносушилка [Электронный ресурс] I конструкт. бюро «ЧКЗ-ЮГСОН». - Режим доступа ; httpVIwww.chkz-yugson.ruIzerno.php. - Загл. с экрана. 72. Разработка способа вакуум-сублимационного обезвожживания с использованием эффекта Ранка I В.Е. Добромиров [и др.] II Междунар. науч.-техн. семинар «Актуальные проблемы сушки и термовлажностной обработки материалов», Воронеж, 11-13 мая 2G1G г. I Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 2G1G. - С. 49l-49S. 73. Вихревые установки для низкотемпературного разделения смесей [Электронный ресурс] I ООО «Техновакуум». - Режим доступа ; httpVIwww. technovacuum. com.ruIvortex-units.html. - Загл. с экрана. 74. Вихревая труба [Электронный ресурс] I ООО ЭПК «ЭКМОН». - Режим доступа ; httpVIekmon.ru! utilization_gasIvortex_pipeI. - Загл. с экрана. 75. Тарасова, Л. А. Комбинированная система очистки, нагрева и охлаждения воздуха I Л. А. Тарасова, М. А. Терехов, О. А. Трошкин II Экология и пром-сть России. -2GG3. - Окт. - С. 1l-19. 76. Konovalov V.I. Guest Editorial. Drying R&D needs ; basic research in drying of capillary-porous materials I V.I. Konovalov II Drying Technology - an Intern. Journal. - 2GG5. - Vol. 23, No. 12. - P. 23Gl-2311. 77. Konovalov, V.I. Some generalized and particular issues on modeling of complex drying processes based on temperature-moisture relationships ; in 3 parts I V.I. Konovalov, T. Kudra, N.Z. Gatapova II 1lth Intern. drying symposium (IDS-2G1G), Magdeburg, Germany, 3-в October 2G1G. - Magdeburg, 2G1G. - 1. General statements. - Vol. A. - P. 4lS-4S5 ; 2. Specific targets. Thermal-ly-thin bodies. - Vol. A. - P. 24S-256 ; 3. Specific targets. Drying with essential temperature kinetics. - Vol. B. - P. 1S6-194.
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; [email protected]
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: Moglichkeiten und experimentelle Technik
Zusammenfassung: Es werden die Moglichkeiten der Benutzung der Wirbelrohre von Ranque-Hilsch in den chemischen Technologien, vor allem - in den Trockenprozessen mit Zweck der Energiesparung bei den hohen Temperaturen und Produktivitaten, betrachtet. Es ist die Notwendigkeit der experimentellen Prufung fur allen kokreten Fallen gezeigt. Fur die Analyse und die Auswahl der Laborbeschlusse wird die Aufstellung und die veroffentlichten Charakteristiken der experimentellen realisierten und erarbeiteten Anlagen angefuhrt.
Sechage et autres processus technologiques a Vortex tube Ranque-Hilsch: possibilites et technique experimentale
Resume: Sont examinees les possibilites de l’application des Vortex tubes Ranque-Hilsch dans les technologies chimiques, avant tout - dans les processus de sechage, dans le but de la conservation de l’energie lors de la haute temperature et de hautes productivites. Est montre la necessite du controle experimental pour tous les cas concrets. Pour l’analyse et pour le choix des solutions de laboratoire est donne le bordereau recapitulatif et les caracteristiques publiees des installations experimentales, realisees ou elaborees.
Авторы: Коновалов Виктор Иванович - доктор технических наук, профессор кафедры «Химическая инженерия»; Орлов Андрей Юрьевич - аспирант кафедры «Химическая инженерия»; Гатапова Наталья Цибиковна - доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Химическая инженерия», ГОУ ВПО «ТГТУ».
Рецензент: Дмитриев Вячеслав Михайлович - доктор технических наук, профессор кафедры «Безопасность жизнедеятельности», ГОУ ВПО «ТГТУ».
