Течение влажного воздуха через дроссельный канал (штуцер). Результаты

Об авторах:

Вакулин Александр Анатольевич, доктор технических наук, профессор, почетный работник науки и высоких технологий РФ, профессор кафедры прикладной и технической физики, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; a.a.vakulin@utmn.ru

Шабаров Александр Борисович, доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, профессор кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; a.b.shabarov@utmn.ru, https://orcid.org/0000-0002-5374-8704
Вакулин Александр Александрович, инженер, Физико-технический институт, Тюменский государственный университет; glock100@gmail.com

Аннотация:

Статья представляет собой вторую часть экспериментального исследования, посвященного изучению течения влажного воздуха через дроссельные каналы. Приведены некоторые результаты экспериментальных исследований течения однофазной и двухфазной среды через цилиндрические дроссельные каналы (штуцеры) с различными геометрическими характеристиками. Получены расходные и расходно-перепадные характеристики при ламинарном и турбулентном режимах течения газа через штуцер. Обсуждается влияние на коэффициент расхода значений внутреннего диаметра и относительной длины штуцера в широком диапазоне чисел Рейнольдса. Приводится сравнение экспериментальных значений коэффициента расхода с теоретическими, рассчитанными по методике Л.  А. Залманзона. Проведена аппроксимация экспериментальных зависимостей набором линейной и квадратичной функций. Показано, что эту зависимость можно использовать при создании расходомера переменного перепада, предназначенного для измерения расхода газа.

Для двухфазной среды, протекающей через штуцер, получены зависимости массового расхода от перепада давления на штуцере. Установлено наличие высокой чувствительности массового расхода от газосодержания при значениях отношения давлений после и до штуцера, меньших критического. Показано, что штуцер может быть использован в качестве элемента многофазного расходомера, предназначенного для измерений расхода потока среды дисперсной структуры. Проведено качественное сравнение полученных результатов с результатами Фортунати и др. Получены численные характеристики критического течения воздуховодяной смеси в штуцере.

Список литературы:

1. Брилл Дж. П. Многофазный поток в скважинах / Дж. П. Брилл, X. Мукерджи // М. — Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2006. 384 с.
2. Брянцев А. А. Экспериментальные исследования расходных характеристик турбулентных и ламинарных потоков воздуха в цилиндрических дроссельных каналах: дис. … магистра физики / А. А. Брянцев. Тюменский государственный университет. Тюмень, 2016.
3. Будев П. Б. Исследование многофазного потока дисперсной структуры в сужающем устройстве: дис. … магистра технической физики / П. Б. Будев. Тюменский государственный университет. Тюмень, 2017.
4. Вакулин А. А. Экспериментальный стенд для изучения течения многофазных потоков при различных температурах / А. А. Вакулин, Е. А. Хамов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2010. № 6. С. 75-79.
5. Вакулин А. А. Течение влажного воздуха через дроссельный канал (штуцер). Экспериментальная часть / А. А. Вакулин, А. А. Вакулин, Л. А. Пульдас // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2018. Том 4. № 2. С. 67-82. DOI: 10.21684/2411-7978-2018-4-2-67-82
6. Вакулин А. А. Измерение расхода многофазного потока дисперсной структуры / А. А. Вакулин, Б. Г. Аксенов, А. В. Татосов, А. А. Вакулин // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2012. № 4. С. 42-46.
7. Дмитриев В. Н. Расчет статистической характеристики пневматического реле / В. Н. Дмитриев // Автоматика и телемеханика. 1956. Том 17. Вып. 9. С. 761-774.
8. Залманзон Л. А. Проточные элементы пневматических приборов контроля и управления / Л. А. Залманзон. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1961. 240 с.
9. Залманзон Л. А. Теория элементов пневмоники / Л. А. Залманзон. М.: Наука, 1969. 508 с.
10. Ибрагимов И. А. Элементы и системы пневмоавтоматики / И. А. Ибрагимов, Н. Г. Фарзане, Л. В. Илясов. М.: Высшая школа, 1985. 544 с.
11. Ионайтис P. P. Особенности проточной части дроссельно-регулирующей арматуры / Р. Р. Ионайтис // ТПА и оборудование. 2008. № 4 (37). С. 45-51. 
12. Луканин В. Н. Теплотехника: учеб. для вузов / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров, Г. М. Камфер и др.; под ред. В. Н. Луканина. М.: Высшая школа, 2000. 671 с.