Цели и задачи проекта

• Исследовать способы влияния на эффект энергоразделения (температурного разделения) в высокоскоростном потоке;
• Исследовать влияние неравновесной конденсации водяных паров из высокоскоростного потока на величину энергоразделения;
• Исследовать влияние начальных размеров и концентрации капель на величину энергоразделения в газокапельном потоке;
• Разработать способы управления величиной энергоразделения в сжимаемых потоках при наличии/отсутствии фазовых переходов
• Разработать линейку устройств безмашинного температурного разделения потока высокой эффективности.

Процесс исследования

Под термином «энергоразделение» или «безмашинное энергоразделение» понимается перераспределение полной энтальпии (температуры торможения) в потоке газа без совершения им внешней работы и теплообмена с окружающей средой. Причины, вызывающие энергоразделение потока, могут быть различными. В некоторых случаях это вихревые течения, в других случаях это связано с пульсациями давления и возникновением ударных волн. Они легли в основу устройств для энергоразделения потока. Наиболее распространенные среди них - вихревые трубы Ранка-Хилша (ТРХ) и резонансные трубы Гартмана-Шпренгера (ТГШ). На данный момент создано множество разновидностей таких устройств, которые нашли широкое применение в промышленности. Их безусловными достоинствами являются: простота изготовления, высокая надежность, низкая инерционность, отсутствие систем смазки, возможность работать в широком диапазоне температур рабочего тела. С другой стороны им присущ и существенный недостаток, ограничивающий их применение в тепловых двигателях и установках – это высокие потери полного давления на выходе у горячего и холодного потоков. В связи с этим актуальна задача о создании метода энергоразделения сочетающего в себе высокую термическую эффективность с приемлемыми потерями полного давления. Исследуемый в проекте способ основан на известном газодинамическом эффекте - температура теплоизолированной стенки, обтекаемой потоком сжимаемого газа, может существенно отличаться от температуры торможения потока за счет диссипативных процессов, возникающих в пограничном слое. Устройство, реализующее данный способ, было запатентовано под названием «Труба Леонтьева» (ТЛ), патент РФ № 2106581. Наиболее перспективным направлением для существенного повышения эффективности энергоразделения является использование газокапельных потоках образованных либо путем механического смешения капель жидкой и газовой фазы, либо в результате процесса фазового перехода за счет резкого изменения параметров несущей газовой фазы. Цель проекта исследовать теоретически и экспериментально указанные способы повышения эффективности нового метода энергоразделения, определить режимы максимальной холодопроизводительности, предложить способы внедрения в энергетические установки и системы. На данном этапе нами разработаны уникальные экспериментальные стенды, работающие на одно и двухфазных рабочих телах. Проведены серии исследований, подтверждающие перспективность данного направления.