Исследование гидравлических характеристик пакета вихревых дросселирующих элементов

Приведены результаты исследований гидравлических характеристик вихревых дросселей в составе устройства снижения давления пробы теплоносителя. Математическим моделированием в программном пакете ANSYS CFX выявлено влияние противодавления на коэффициент расхода вихревых дросселей, определены расходно-перепадные характеристики пакета вихревых дросселей. Моделирование показало, что расстояние между вихревыми дросселирующими элементами пакета не оказывает воздействия на общий перепад давления, а на каждом из них реализуется равный перепад давления в пределах погрешности 3 % относительно среднего значения. Адекватность результатов моделирования подтверждена экспериментально. Кривая регрессии расходно-перепадной характеристики, построенная по экспериментальным значениям, отличается от расчетной менее чем на 7 % при расходе жидкости 1,1…1,2 л/мин. Полученные данные позволяют с достаточной для инженерных расчетов точностью определить необходимое количество вихревых дросселей для обеспечения требуемого перепада давления.

Литература

[1] PTC 19.11–2008. Steam and water sampling, conditioning, and analysis in the power cycle. New York, ASME, 2008. 58 p.

[2] Henszey R.R., Weiss B.W. Variable pressure reducing device. Patent no. 5333648 USA, 1994. 7 p.

[3] Лебедев И.В., Трескунов С.Л., Яковенко В.С. Элементы струйной автоматики. Москва, Машиностроение, 1973. 359 с.

[4] Mathai J.P. A study of vortex diodes at low Reynolds number. Electronic Theses and Dissertations. Winsdor, Ontario, Canada, 1992. 88 p. URL: http://scholar.uwindsor.ca/cgi/viewcontent.cgi?article=1825&context=etd (дата обращения 06 декабря 2017).

[5] Оверко М.В. Обоснование рациональных параметров рабочих процессов и областей применения перспективных средств защиты водонапорных установок от гидравлических ударов. Дис. … канд. техн. наук. Покровск, 2016. 195 с.

[6] Haakh F. Vortex chamber diodes as throttle devices in pipe system. Computation of transient flow. Journal of Hydraulic research, 2003, vol. 41, is. 1, pp. 53–59.

[7] Priestman G.H. A study of vortex throttles Part 1: Experimental. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 1987, vol. 201, pp. 331–336.

[8] Priestman G.H. A study of vortex throttles Part 2: Viscid flow analysis. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, 1987, vol. 201, pp. 337–343.

[9] Kulkarni A.A., Ranade V.V., Rajeev R., Koganti S.B. Pressure drop across vortex diodes: experiments and design guidelines. Chemical Engineering Science, 2009, vol. 64, pp. 1285–1292.

[10] Graydon L. Yoder Jr. Vortex Diode Analysis and Testing for Fluoride Salt-Cooled High-Temperature Reactors. 2011, 28 p. URL: http://info.ornl.gov/sites/publications/files/pub32971.pdf (дата обращения 06 декабря 2017).

[11] Yang Z.Y., Priestman G.H., Boysan H.F. Internal flow modelling of vortex throttles. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 1991, vol. 205, pp. 405–412.

[12] Aditya Pandare, Vivek V. Ranade. Flow in vortex diodes. Chemical engineering research and design, 2015, vol. 102, pp. 274–285.

[13] Yin J.L., Jiao L., Wang L.Q. Large eddy simulation of unsteady flow in vortex diode. Nuclear Engineering and Design, 2010, vol. 240, pp. 970–974.

[14] Гимадиев А.Г., Уткин А.В. Исследование характеристик вихревого гидравлического дросселя для системы подготовки проб теплоносителя. Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета, 2015, т. 14, № 4, с. 110–117.

[15] Jiao L., Zhang P.P., Chen C.N., Yin J.L., Wang L.Q. Experimental study on the cavitation flow in vortex diode. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 2012, vol. 15, is. 6, pp. 1–6.

[16] Никитин О.Ф. Влияние противодавления на коэффициент расхода дросселирующего элемента. Инженерный журнал: наука и инновации, 2013, вып. 4. URL: http://engjournal.ru/articles/691/691.pdf (дата обращения 06 декабря 2017).

[17] Балакин А.Ю., Гречишников О.В., Лебедев С.А., Росляков А.Д. Влияние противодавления на коэффициент расхода дросселирующих диафрагм. Проблемы и перспективы развития двигателестроения. Матер. Докл. междунар. науч.-техн. конф., Самара, 22–24 июня 2016, Самарский университет, 2016, с. 179–181.

[18] Yu B., Fu P.-F., Zhang T., Zhou H.-C. The influence of back pressure on the flow discharge coefficients of plain orifice nozzle. International Journal of Heat and Fluid Flow, 2013, vol. 44, pp. 509–514.

[19] Гимадиев А.А., Гимадиев М.А., Ермошкин А.З. Фильтро-дросселирующее устройство. Патент РФ № 36888, 2004, бюл. № 9, 5 с.

[20] ANSYS CFX-Solver Modeling Guide, release 15.0. 2013, 261 p. URL: http://www.ansys.com (дата обращения 06 декабря 2017).