Аеродинаміка циклонної камери
Геометричні та режимні характеристики циклонної камери
| Найменування параметру | Позначення | Величина | Розмір. |
| 1. Діаметр камери. 2. Безрозмірна довжина камери. 3. Безрозмірна площа входу. каналах 10. Надлишковий статичний тиск на бічній поверхні камери 11. Швидкість повітря на вході в камеру | Dk LK flx hlx dвих б Твх В Рс.вх. ст.ст. Uвх | 0,31 1,55 0,0477 0,0645 0,3 0 29,3 749,5 348,9 335,1 25,6 | м - - - - - ºС мм. рт. ст. мм. вод. ст. мм. вод. ст. м/с |
Результати аеродинамічних вимірів у робочому обсязі
| N | Y | A1 | A2 | КУТ 26 |
| 1 | 0 | 17,2 | 348,0 | -4 |
| 2 | 5 | 45,8 | 370,3 | -5 |
| 3 | 5 | 67 | 384,3 | -14 |
| 4 | 5 | 65,6 | 384,5 | 14,5 |
| 5 | 5 | 60 | 377,0 | -13,5 |
| 6 | 5 | 54 | 367,2 | -12 |
| 7 | 5 | 49 | 358,0 | -7 |
| 8 | 5 | 49 | 351,3 | -4,5 |
| 9 | 5 | 51,6 | 350,2 | -3 |
| 10 | 5 | 55 | 348,0 | 0 |
| 11 | 7,5 | 61,2 | 348,0 | 0 |
| 12 | 7,5 | 71 | 346,0 | 2 |
| 13 | 7,5 | 82,6 | 341,0 | 3,5 |
| 14 | 7,5 | 97,2 | 341,0 | 3,5 |
| 15 | 7,5 | 117,3 | 338,0 | 3,5 |
| 16 | 7,5 | 143 | 333,0 | 2 |
| 17 | 7,5 | 168,8 | 320,5 | 1 |
| 18 | 7,5 | 195,5 | 298,6 | 1 |
| 19 | 5 | 208 | 274,0 | 4,5 |
| 20 | 5 | 204,5 | 233,0 | 4,5 |
| 21 | 5 | 191 | 180,0 | 6,5 |
| 22 | 7,5 | 142 | 75,0 | 3 |
| 23 | 7,5 | 79 | -34,0 | -1 |
| 24 | 7,5 | 30,5 | -110,5 | -15,5 |
| 25 | 7,5 | 7,5 | -147,0 | -41,5 |
| 26 | 2 | 5,5 | -152,5 | -62 |
1. Загальна картина руху газу в циклонній камері
Циклонна камера є циліндром, тангенціально до внутрішньої поверхні якого вводиться газ або рідина.
Виведення газів з робочого об'єму циклонної камери, як правило, здійснюється через співвісний з ним вихідний отвір в одному з торців. Поле швидкостей потоку в циклонних камерах відрізняється складністю та просторовістю. У будь-якій точці поля вектор швидкості можна розділити на три складові (компоненти): тангенціальну wj (обертальну), осьову wx (подовжню) і радіальну wz . У загальному випадку співвідношення між цими компонентами може бути різними за величиною в залежності від розташування точки поля швидкостей і геометрії циклонної камери. За характером зміни компонентів швидкості потоку весь робочий об'єм циклонної камериможна розділити три основні області: осесиметричне ядро потоку, приторцевые зони течії і периферійну пристенную зону (рисунок 1).
Ядро потоку займає основну частину робочого об'єму камери. Зовнішньою межею ядра потоку є циліндрична поверхня, радіус якої rz може бути знайдений з умови максимуму моменту кількості руху. З торцевих поверхонь ядро потоку обмежене зоною інтенсивних радіальних течій, де спостерігається падіння обертальної складової швидкості та значне підвищення радіальної компоненти. У межах ядра потоку тангенціальна складова має найбільшу з усіх трьох компонентів величину. Відповідно до характеру її розподілу по радіусу можна виділити дві зони: зону зростання швидкості при зменшенні радіусу (квазіпотенційну зону) та зону її падіння в міру наближення до центру камери (зону квазітвердого обертання). Зони розділені порівняно невеликою за радіальною протяжністю перехідною ділянкою. Розміри зон зростання та падіння тангенціальної складової, так само як протяжність перехідної ділянки та загальний рівень обертальної швидкості, визначаються геометрією циклонної камери. Обертальна складова швидкості в ядрі потоку значно перевищує інші компоненти швидкості, тому основним видом руху вважають обертальний. З курсу фізики відомо, що при рівномірному русі по колу радіуса r рівнодіюча сил dF, що діють на елемент рідини, повинна дорівнювати модулю
Малюнок 2 – Розподіл обертальної складової швидкості, статичного та повного тисків у циклонній камері.
Статистичний та повний тиск максимальні на зовнішній межі ядра потоку і падають у напрямку від стінки до осі камери. У пріосевій області за певних умовстатистичний та повний тиск потоку можуть бути нижчими за атмосферний (рисунок 2).
У периферійній зоні, як і в ядрі, обертальна складова є найбільшою з усіх компонентів. Профіль wj у цій галузі не осесиметричний і безперервно перебудовується у міру просування потоку біля увігнутої поверхні робочого об'єму. Початковий ж розподіл wj - розподіл на виході з вхідного шліцю / сопла / - Залежить від характеру течії потоку / профілю швидкості / всередині і поза ним. Складність течії визначається тим, що струмінь, що виходить, в робочому об'ємі взаємодіє відразу і з супутнім, що обертається щодо осі камери потоком, і з увігнутою циліндричною стінкою камери. Взаємодія струменя зі стінкою призводить до закручування потоку. Частинки середовища поблизу стінки починають рухатися спіральними траєкторіями, причому напрям вектора їх швидкості в пристінному шарі струменя визначається сукупним впливом, наприклад, положення каналу, що розглядається, щодо інших каналів і торцевих поверхонь робочого об'єму, інтенсивністю торцевих перетікань, які в свою чергу залежать практично від усіх характеристик камери
Особливості течії потоку в приторцевих областях циклонних камер пов'язані з дією торцевих поверхонь, що підгальмовує. Поблизу торцевих поверхонь обертальна складова швидкості зменшується, і з'являється інтенсивна радіальна течія, спрямована до центру камери зі швидкістю, яка обумовлює появу сил тертя, що компенсують порушення динамічної рівноваги в аналізованій області. Складність картини доповнюється взаємодією течії, що виникла, з ядром потоку. Статичний тиск упоперек цієї галузі практично не змінюється на всіх радіусах.
Умови стоку, нерівномірністьрозподілу обертальних швидкостей потоку по довжині робочого об'єму, обумовлена геометрією камери і тертям потоку об стінки, а також наявне в деяких випадках розрідження в зоні приосева визначають досить складне поле осьових швидкостей в циклонних пристроях.
З погляду загальних аеродинамічних характеристик циклонних камер, основним видом руху газу слід вважати обертальний. Головною характеристикою обертального руху у циклонній камері є максимальна обертальна швидкість потоку
Другою швидкісною характеристикою ядра потоку в циклонній камері є обертальна швидкість на його зовнішній межі
Обидві швидкісні характеристики пов'язані між собою коефіцієнтом крутки в ядрі потоку:
Загальний опір циклонної камери оцінюється за сумарним коефіцієнтом опору x. Введення цього коефіцієнта виправдано зручністю у виконанні аеродинамічних розрахунків циклонних пристроїв. З точки зору аналізу впливу геометричних і режимних характеристик на опір циклонної камери він є менш вдалою характеристикою, так як не дозволяє простежити зміну його складових і не пов'язаний безпосередньо зі швидкісними характеристиками потоку. У цьому сенсі вдалим є сумарний коефіцієнт опору виду
2. Вплив основних конструктивних та режимних характеристик на аеродинаміку циклонної камери
Особливо сильний вплив на аеродинаміку циклонної камери має діаметр вихідного отвору. Зменшення