Chłodnicza, dwufazowa strumienica naddźwiękowa

Chłodnicza, dwufazowa strumienica naddźwiękowa
Autor: Jacek KASPERSKI, Sławomir PIETROWICZ
Środa, 06 Czerwiec 2007 13:29
Porównanie wyników modelowania numerycznego z danymi eksperymentalnymi
Obiegi chłodnicze typu absorpcyjnego lub strumienicowego mogą być napędzane z
niskotemperaturowych źródeł energii. Obieg strumienicowy jest znany w technice od
dość dawna, ale pojawienie się nowych czynników chłodniczych spowodowało ponowny
wzrost zainteresowania tymi obiegami. Choć zależności analityczne bazujące najczęściej
na prostym modelu bilansowym dla strumienic znane są od dość dawna, nie
uwzględniają jednak wszystkich zjawisk zachodzących w strumienicy. Są one dość
skomplikowane, zwłaszcza jeśli dotyczą nietypowej geometrii lub konfiguracji dysz. Do
poznania tych zjawisk autorzy posłużyli się techniką numeryczną zwaną metodą
elementów skończonych. Wykorzystano komercyjny pakiet ANSYS CFX 11.0, a
otrzymane wyniki obliczeń porównano z przeprowadzonymi, własnymi badaniami
eksperymentalnymi.
Rys. 1. Przekrój strumienicy
Od kilkudziesięciu lat wzrasta wykorzystanie odnawialnych źródeł energii. Wiele z tych źródeł
oferuje niskopotencjałową energię cieplną (z przedziału temperatur 80÷160oC), która napędzać
może bezpośrednio absorpcyjne lub strumienicowe urządzenia chłodnicze. Urządzenia
strumienicowe swoją historię rozpoczęły w okresie rozwoju maszyn parowych. Masowe
wykorzystanie pary wodnej do napędu urządzeń tłokowych, nieco ubocznie otwarło także drogę
do zbudowania urządzeń chłodniczych. Prostymi urządzeniami do wytwarzania podciśnienia
były wtedy strumienice zasilane parą wodą. Współcześnie oprócz pary wodnej wykorzystywać
można dowolne czynniki chłodnicze.
1/3
Chłodnicza, dwufazowa strumienica naddźwiękowa
Autor: Jacek KASPERSKI, Sławomir PIETROWICZ
Środa, 06 Czerwiec 2007 13:29
Rys.
wykresie
przepływie
2. jest
a)
lgp-h
Odwzorowanie
izentropowym
własności
czynnika
iprocesów
rzeczywistym
zachodzących
przebieg
procesu
w
obiegu
rozprężania
strumienicowym
wProces
dysz
napędowej
typowym
wjednak
Budowa
strumienicy
gęstość
na
zwana
wlatująca
prędkość.
krytycznego.
jednak
czynnika
mieszanie
pewien
Wymieszane
prędkość
stopniowy
przepływ
Strumienica
rys.
nadal,
1.
odcinek
pary.
powoduje
naddźwiękowy
aTypowa
do
W
ale
się
dyszą
ich
najwęższym
łagodnie
Od
pary
(…)
osiągając
par.
gwałtowny,
jest
ciśnienie
przepływu
tego
napędową
strumienica
czynnika
Aby
urządzeniem
oczywiście
momentu,
zwężającego
oba
w
wzrasta
przechodzi
przekroju
towarzyszy
dyszy
jaki
strumienie
wpływają
a składa
druga
zapewnia
obniżenie
czyli
przepływowym
rozbieżnej
dob)dyszy
się
poziomu
wkomorą
od
ostatecznie
się
mu
poddźwiękowy,
zmieszały
otworu
osiągnięcia
rurowa
zciśnienia
bowiem
przepływająca
dwóch
przepływ
ciśnienia
(choć
dyszy
o(walcowa)
się
do
dość
zjawisko
dysz
co
jest
prędkości
w
dyszy
naddźwiękowy.
napędowej
powoduje
skokowo
w
wystarczającym
prostej
zbieżno-rozbieżnych,
również
skraplaczu.
para
fali
rozbieżnej,
część
osiąga
uderzeniowej.
budowie,
dźwięku
rośnie
dyszą)
zasysanie
zwiększa
komory
Tak
warunki
ciśnienie,
gdzie
mieszania.
stopniu
prędkość
pokazanej
duża
mieszania.
stopniowo
pary
ten
obniżają
Przekraczając
zna
przepływu
których
prędkość
niezbędny
znie
temperatura
parowacza
pary
Para
wjest
swoją
przekroju
swoją
rośnie
pierwsza
jest
falę
ii
geometria
Rys. 5. Główne
modelu
elementy
obliczeniowego
modelowanej
Modelowanie
numeryczne
procesów strumienicy; a) model fizykalny, b) uproszczona
centralna
komory
Rys.
6.
ssawnej
Szczegóły
część
strumienicy
siatki
numerycznej
–ciśnienia
obszar
mieszania
zastosowanej
strumieni,
w
obliczeniach:
c)
dysza
napędowa
a)
zmasowego
strumienicy
zabsolutnego;
fragmentem
przepływy
obliczenia
przedstawionej
elementów
programie
ilości
spodziewano
okolicy
Szczegóły
obliczeniowym
przepływu;
Strumienicę,
elementów
wylotu
zachodzące
numeryczne
ANSYS
zastosowanej
w
tym
się
inlet,
zzasysany
uwzględniono
jaką
na
dyszy
są
dużych
245
rys.
ICEM
ze
dość
poddano
elementów
znaną
napędowej,
5b.
w
zostały
gradientów
siatki
11.0.
strumienicy
czasochłonne
Analizowany
temperaturą
następujące
analizie
numerycznej
Obliczenia
uproszczone
typu
siatka
ciśnienia
są
numerycznej
Wedge
iobszar
przepływami
trwają
numeryczna
nasycenia
numeryczne
warunki
przedstawiono
do
irównież
oraz
prędkości
obliczeniowy
około
kątowego
brzegowe:
przedstawiono
4741
pary
osiowo-symetrycznymi.
12
została
prowadzone
godzin.
elementu
tzn.
oraz
wycinka
na
dyskretyzowano
blisko
wlot
dodatkowo
rys.
wartością
W
główny
(wartości
na
6.
typu
miejscach
nawet
powierzchni
W
rys.
Hexahedra
obszarze
masowego
zagęszczona.
5a.
(main
dla
1o)
Z
za
Założono,
gdzie
tak
tego
strumienicy
inlet)
pomocą
ścian
niewielkiej
w
natężenia
powodu
to
oraz
że
4986
dyszy
natężenia
strumień
napędowej,
przepływu;
znana
(side
jest
temperatura
inlet)
–jest
warunek
nasycenia
typu
inlet,
pary
podobnie
(x=1)
oraz
jak
wartość
wwylot
przypadku
wlotu
do
wylot
–
warunek
typu
outlet,
ze
znaną
średnią
wartością
ciśnienia
ściany
(adiabatic
ściankach
wall
strumienicy
without
slip);
(wall)
zastosowano
warunek
typu
adiabatyczngo
bez
poślizgu
- na
warunek
powierzchniach
typu
symetralnego
bocznych
(symmetry).
ze
względu
na
osiowosymetryczny
przepływ
zastosowano
pomiarowych.
brzegowych
Wartości
skraplaczu.
modelu
numerycznych
pomiarowych
Porównanie
Jednym
turbulencji.
ciśnienia
z(outlet)
Ciśnienie
oraz
parametrów
wyniki
wyników
oraz
modelu
ssania
Wartości
na
zaznaczono
za
drodze
dyszą
służących
turbulencji
są
funkcją
eksperymentalnej
napędową
pasem
do
stopnia
w
weryfikacji
przestrzeni
o
ciśnienie
jest
szerokości
ejekcji
zestawiono
poprawności
ssania
oraz
ssawnej
wynikającej
zależne
pośrednio
wyznaczane
uzyskiwane
na
zastosowanych
od
rys.
zwarunków
ciśnień
analizy
12.
według
W
w
w
przypadku
błędów
wyniku
wytwornicy
brzegowych
zależności
warunków
obliczeń
wartości
i (5).
i b)w
2/3
Chłodnicza, dwufazowa strumienica naddźwiękowa
Autor: Jacek KASPERSKI, Sławomir PIETROWICZ
Środa, 06 Czerwiec 2007 13:29
pomiarowych
pary
temperaturze.
zagadnienia.
numeryczną
geometrii.
serię
modelowanej
stanowisko
obiegu
przyjętych
pomiary
charakterystyki.
Zaprezentowana
konieczności
eksperymentalnej
zwłaszcza
Praca
T10B
wydanie
CZYTAJ
TRADYCYJNĄ
Rys.
Wnioski
Tradycyjne
mokrej,
analiz
12.
046
naukowa
strumienicowym.
parametrów
5/2007
CAŁOŚĆ,
Porównanie
29.
Zaproponowano
w
gdy
badawcze
numerycznych.
procesów
o
obliczeniach
Wykorzystując
ich
zstrumienicy
procedury
Autorzy
nietypowej
chodzi
przeprowadzonego
finansowana
Badania
wcześniejszego
metoda
modyfikacji
ZAMÓW
pracy
ciśnienia
odo
poszukiwali
cieplno-przepływowych
warianty
Badania
projektowe
doświadczalne
może
obserwacji
oraz
numerycznych.
geometrii
rzeczywistej
własną
Na
komercyjny
ze
PRENUMERATĘ:
geometrii
wartości
ich
w
posłużyć
środków
pracy
warsztatowego
komorze
prowadzono
podstawie
alternatywnej
procedurę
E-WYDANIE
eksperymentu wynikającej
nie
i pomiarów
trudne
wybranych
strumienicy
są
pakiet
potwierdziły
do
na
Za
ssawnej
dostosowane
numerycznego
naukę
pomocą
wyznaczono
prowadzenia
do
dla
zachodzących
ANSYS
zprocesów
metody
wykonywania.
zrealizowania
zasilania
poziomów
współczynników
w
dla
lub
i poprawność
wyznaczono
latach
eksperymentu
obliczeń
CFX
specyficznego
projektowej,
docharakterystyki
zachodzących
obliczeń
parą
doboru
strumienic
2005-2008
11.0
temperatur
w Możliwe
w
strumienicy
numerycznych
napędową
przeprowadzono
obliczeń
badaniach
wybrane,
geometrii
sprawności.
ilaboratoryjnego
zgodnie
która
trybu
pracujących
jako
jest
analogicznych
wużytkowe
numerycznych.
uwzględniałaby
orzeczywistym
istotne
o
jej
projekt
także
laboratoryjnych.
strumienic
niskiej
zwybranej
pracy,
oraz
nią
Wykonano
dokonywanie
analizę
wykonano
w
badawczy
danych
wykonano
obszarze
do
bezte 3
3/3