Cтраница 3
При оговоренных выше условиях линии рабочих режимов данных каскадов высокого давления совпадают. В самом деле, влияние компрессора низкого давления на компрессор высокого давления в двухвяльном ТРД сводится К изменению полного давления и полной температуры воздуха на входе э компрессор высокого давления. Другими словами, компрессор низкого давления выполняет роль ступени наддува на входе в компрессор высокого давления. При этом изменение полного давления не влияет на положение линий рабочих режимов. Изменение, же полной температуры ( Г1Вд) изменяет приведенное число оборотов каскада высокого давления. [31]
Требование, предъявляемое к надежному измерению температуры, в данном случае может быть в значительной мере выполнено путем стабилизирования отсасываемого количества газа, уменьшения влияния излучения и теплообмена кондукцией от термодатчика при помощи экранирующих вставок, выбора искусственно повышенной, стабилизированной скорости газа вдоль термодатчика, целесообразного изолирования от собственного тела термометра и конструирования термометра с минимальной теплоемкостью. Путем интенсивного смывания датчика потоком газа, расход которого стабилизируется соплом, помещенным позади датчика, можно выполнить условие, согласно которому термодатчик будет показывать значения, являющиеся лишь функцией полной температуры независимо от скорости течения и давления газа в измеряемом месте. [32]
Это, однако, не так, поскольку при заданных параметрах торможения значения температуры, статического давления, плотности газа будут зависеть также от величины окружной ( радиальной) составляющей скорости; изменения последней будут влиять на значение расхода и импульса потока. Дело в том, что, согласно уравнению энергии и полученным из него соотношениям ( 101) - ( ЮЗ), связь между параметрами в потоке и параметрами торможения определяется изменением абсолютной скорости ( или приведенной скорости, вычисленной по абсолютной скорости и полной температуре торможения), независимо от угла, составляемого скоростью с осью. Покажем, как обобщить полученные выше соотношения на случай движения с тангенциальной ( радиальной) составляющей скорости. Рассмотрим одномерный поток газа с параметрами торможения р и Т и абсолютной скоростью w, составляющей угол а с осью течения. [33]
На первый взгляд может показаться, что для этого достаточно во всех выведенных соотношениях принимать во внимание лишь осевую составляющую скорости. Это, однако, не так, поскольку при заданных параметрах торможения величина температуры, статического давления, плотности газа будет зависеть также от величины окружной ( радиальной) составляющей скорости; изменения последней будут влиять на величину расхода и импульса потока. Дело в том, что, согласно уравнению энергии и полученным из него соотношениям ( 101) - ( 103), связь между параметрами в потоке и параметрами торможения определяется изменением абсолютной скорости ( или приведенной скорости, вычисленной по абсолютной скорости и полной температуре торможения), независимо от угла, составляемого вектором скорости с осью. [34]
При оговоренных выше условиях линии рабочих режимов данных каскадов высокого давления совпадают. В самом деле, влияние компрессора низкого давления на компрессор высокого давления в двухвяльном ТРД сводится К изменению полного давления и полной температуры воздуха на входе э компрессор высокого давления. Другими словами, компрессор низкого давления выполняет роль ступени наддува на входе в компрессор высокого давления. При этом изменение полного давления не влияет на положение линий рабочих режимов. Изменение, же полной температуры ( Г1Вд) изменяет приведенное число оборотов каскада высокого давления. [35]
Основываясь на результатах работы [223], можно предположить, что использование устройств, раскручивающих охлажденный и подогретый составляющие потоки, покидающие вихревые трубы, может повысить эффекты энергоразделения вследствие увеличения степени расширения в вихре. Однако существенные расхождения теоретических предпосылок с результатами экспериментальных исследований не позволяют сделать вывод о достоверности рассматриваемой физико-математической модели процесса энергоразделения. Прежде всего расхождение заключается в характере распределения термодинамической температуры по поперечным сечениям камеры энергоразделения вихревых труб. В гипотезе рассмотрен плоский вихрь, поэтому объективности ради следует сравнить эпюры температуры для соплового сечения. Согласно [223], распределение полной температуры линейно по сечению, причем значение максимально на поверхности трубы. [36]
Анализ результатов траверсирования различными зондами объема камеры энергоразделения позволяет выделить следующие характерные особенности распределения параметров в вихревой трубе с дополнительным потоком. Как и в обычных разделительных вихревых трубах, работающих при ц 1, четко различаются два вихря - периферийный и приосевой, перемещающиеся в противоположных направлениях вдоль оси. Первый - от соплового сечения к дросселю, второй - в обратном направлении. Распределение параметров осредненного потока существенно неравномерно как по сечению, так и по длине камеры энергоразделения. Радиальные градиенты статического давления и полной температуры уменьшаются от соплового сечения к дросселю, а их максимальные значения наблюдаются в сопловом сечении. Распределение тангенциальных и осевых компонент скорости качественно подобны для различных сечений, однако, количественно вдоль трубы они претерпевают изменения. Как и у обычных труб, интенсивность закрутки периферийного потока вдоль трубы снижается ( - 0), а возвратное при-осевое течение формируется в основном из вводимых дополнительно масс газа, скорость которых на выходе из трубки подвода дополнительного потока имеет осевое направление. По мере продвижения к отверстию диафрагмы приосевые массы в процессе турбулентного энергомассообмена с периферийным вихрем приобретают окружную составляющую скорости. Затухание закрутки периферийных слоев происходит тем интенсивнее, чем больше относительная доля охлажденного потока. [37]
В предложенной им гипотезе процесса энергетического разделения большое внимание уделено турбулентному энергообмену. Энергия турбулентности используется для осуществления работы охлаждения вынужденного вихря, так как за счет радиальной составляющей турбулентной пульсационной скорости элементарные турбулентные моли перемещаются по радиусу в поле высокого радиального градиента статического давления. При адиабатном сжатии или расширении турбулентные моли изменяют свою температуру, соответственно вызывая нагрев или охлаждение газа при смешении со своим слоем. Передавая тепло из зоны низкого в зону высокого статического давления, они осуществляют элементарные турбулентные циклы. Охлаждение имеет место только в приосевом потоке, так как в нем и статическая температура, и окружающая скорость падают, обеспечивая снижение полной температуры. Основная доля кинетической энергии исходного потока затрачивается на закрутку вынужденного вихря и дисси-пирует в турбулентность. Энергия на закрутку передается до тех пор, пока не наступит равновесие со свободным вихрем в сопловом сечении. Считается, что формирование центрального потока происходит по всей длине трубы и завершается в сопловом сечении. Учет поля центробежных сил проводится через радиальный градиент статического давления. Передача кинетической энергии направлена от периферии к оси, и часть ее расходуется на турбулентность. [38]