О применении термодинамики необратимых процессов в расчетах режимов работы сверхзвукового эжектора

Проведенные в последние годы экспериментально-теоретические исследования сверхзвуковых газовых эжекторов с конической камерой смешения (КС) показали возможность реализации в них двух критических режимов работы, отличающихся как структурой течения потоков в КС, так и эффективностью эжектора при работе на этих режимах. Для широкого внедрения в промышленность эжектора с более эффективным режимом работы необходима методика его расчета, учитывающая многообразие режимов. Предложена методика расчета сверхзвукового газового эжектора с идеальной конической КС, базирующаяся на термодинамике необратимых процессов и учитывающая все возможные режимы его работы. Показано удовлетворительное согласование результатов расчета и эксперимента. Сформулирована аксиома о стремлении к совершенству процессов в природе, не противоречащая теореме Пригожина и объясняющая с позиции термодинамики необратимых процессов возможность реализации при одном и том же коэффициенте эжекции двух критических режимов работы эжектора. Описана применимость данной аксиомы при определении режимов работы жидкостно-газового эжектора.

Литература

[1] Sun D.W., Eames I.W. Recent developments in the design theories and applications of ejectors — a review. Journal of the Institute of Energy, 1995, vol. 68, iss. 475, pp. 65–79.

[2] Сборник работ по исследованию сверхзвуковых газовых эжекторов. Москва, Изд-во ЦАГИ, 1961. 327 с.

[3] Байков В.С., Васильев Ю.Н. Теория сверхзвукового газового эжектора с изобарической камерой смешения. Тр. ЦИАМ, № 976, 1982. 55 с.

[4] Дейч М.Е. Техническая газодинамика. Москва, Энергия, 1974. 592 с.

[5] Zhu Y., Cai W., Wen C., Li Y. Numerical investigation of geometry parameters for design of high performance ejectors. Applied Thermal Engineering, 2009, vol. 29, iss. 5–6, pp. 898–905.

[6] Васильев Ю.Н., Лашков Ю.А. Экспериментальное исследование газовых эжекторов с коническими камерами смешения. Сб. работ по исследованию сверхзвуковых газовых эжекторов. Москва, ЦАГИ, 1961, с. 224–235.

[7] Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. Москва, Энергоатомиздат, 1989. 351 с.

[8] Хикмен К.Е., Хилл Р.G., Джилберт G.B. Теоретическое и экспериментальное исследование струйного эжектора для сжимаемой жидкости со смесительной трубой переменного сечения. Тр. Американского общества инженеров-механиков. Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов, 1973, № 2, с. 164–175.

[9] Хеджес K.R., Хилл P.G. Газоструйные эжекторы. Часть II. Экспериментальное исследование картины течения и анализ. Тр. Американского общества инженеров-механиков. Сер. Д. Теоретические основы инженерных расчетов, 1976, № 3, с. 202–209.

[10] Matsuo, K., Sasaguchi, K., Tasaki, K. Mochizuki, H. Investigation of supersonic air ejectros – 2. Effects of throat-area-ratio on ejector performance. Bulletin of the JSME, 1982, vol. 25, iss. 210, pp. 1898–1905.

[11] Kim S., Kwon S. Experimental determination of geometric parameters for an annular injection type supersonic ejector. Journal of Fluids Engineering, 2006, vol. 128, iss. 6, 2006, pp. 1164–1171.

[12] Цегельский В.Г. К теории газовых эжекторов с цилиндрической и конической камерами смешения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2012, № 2, c. 46–71.

[13] Цегельский В.Г., Акимов М.В., Сафаргалиев Т.Д. Экспериментально-теоретическое исследование режимов работы сверхзвуковых газовых эжекторов с цилиндрической и конической камерами смешения. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2012, № 3, c. 48–58.

[14] Цегельский В.Г., Акимов М.В., Сафаргалиев Т.Д. Экспериментальное исследование влияния длины конической камеры смешения и горловины диффузора на характеристики сверхзвукового газового эжектора. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2013, № 4, c. 30–44.

[15] Цегельский В.Г. К расчету первого критического режима сверхзвукового газового эжектора с конической камерой смешения. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2014, № 4, c. 61–72.

[16] Цегельский В.Г. Двухфазные струйные аппараты. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003. 408 с.

[17] Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. Ижевск, Изд-во НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2001. 160 с.

[18] Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Москва, Изд-во УРСС, 2000. 310 с.