Исследование эффекта энергоразделения с целью улучшения характеристик вихревой трубы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат технических наук Хаит, Анатолий Вильич

• Хаит, Анатолий Вильич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Хаит, Анатолий Вильич

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ

ТРУБ РАНКА-ХИЛША

1.1. Введение

1.2. Описание конструкции и принципа работы вихревой трубы.

1.3. Классификация вихревых труб.

1.4. Экспериментальные исследования эффекта энергоразделения Ранка-Хилша.

1.4.1. Параметрические исследования вихревых труб.

1.4.2. Исследование микроструктуры винтового потока.

1.5. Теоретические исследования эффекта Ранка-Хилша.

1.5.1. Гипотезы энергоразделения.

1.5.2." Математическое моделирование вихревых труб

1.6. Выводы по главе. Цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИНТОВОГО ПОТОКА,

ФОРМИРУЮЩЕГОСЯ В ВИХРЕВЫХ ТРУБАХ

2.1. Постановка задачи для разделительной и двухконтурной вихревых труб. Уравнения математической модели.

2.2. Моделирование турбулентности

2.3. Результаты расчета винтового потока в разделительной вихревой трубе. Выбор типа модели турбулентности.

2.4. Механизм энергоразделения, заложенный в рассматриваемую математическую модель.

2.5. Результаты расчета винтового потока в двухконтурной вихревой трубе

2.6. Выводы по главе.

ГЛАВА 3. МОДИФИКАЦИЯ ГЕОМЕТРИИ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ ДВУХКОНТУРНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ НА ОСНОВАНИИ РЕЗУЛЬТАТОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

3.1. Математическое моделирование газового потока в классическом многозаходном сопловом аппарате.

3.2. Разработка конструкции сверхзвукового соплового аппарата

3.2.1. Разработка конструкции и математическое моделирование газового потока в плоском сверхзвуковом аппарате.

3.2.2. Разработка конструкции и математическое моделирование газового потока в сверхзвуковом сопловом аппарате с поворотом сверхзвуковой части потока.

3.3. Математическое моделирование двухконтурной вихревой трубы с различными геометрическими размерами камеры энергоразделения

3.3.1. Изменение длины и угла конусности камеры энергоразделения

3.3.2. Изменение размеров диаметров диафрагмы и трубки ввода дополнительного потока.

3.3.3. Использование устройства предварительной закрутки дополнительного потока.

3.3.4. Влияние доли горячего потока на энергетическую эффективность двухконтурной вихревой трубы.

3.3.5. Регулирование производительности соплового ввода.

3.4. Выводы по главе.

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХКОНТУРНОЙ ВИХРЕВОЙ ТРУБЫ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

Во многих современных технических системах встает необходимость применения холодильно-нагревательной техники. Достаточно стандартным решением в этой области являются парокомпрессионные машины. Работа таких аппаратов основывается на теплоэнергетических циклах хладагентов. Типичными представителями данной группы веществ являются фреон и аммиак.

Одним из альтернативных способов охлаждения являются установки на базе вихревой трубы Ранка-Хилша. Вихревые трубы имеют ряд положительных свойств по отношению к парокомпрессионным машинам: отсутствие каких-либо хладагентов и теплоносителей; простота конструкции, что приводит к уменьшению трудоемкости изготовления, а также монтажа и обслуживания; отсутствие подвижных частей, что значительно повышает надежность всей системы в целом; малая инерционность.

Единственным недостатком существующих на сегодняшний день конструкций вихревых труб является их относительно низкая энергетическая эффективность. При этом даже небольшое улучшение энергетических показателей современных вихревых труб позволит расширить область их конкурентоспособного применения. В связи с этим исследование эффекта энергоразделения Ранка-Хилша является актуальной задачей.

Научная новизна

1. Выполнено моделирование газового потока, формирующегося в вихревой трубе, с использованием шести типов полуэмпирических моделей турбулентности. БАЗ-БЭТ модель турбулентности показала наличие двух трехмерных вторичных крупномасштабных вихревых жгутов в камере энергоразделения вихревой трубы.

2. Было установлено, что стандартная к — е модель турбулентности позволяет учесть эффект энергетического разделения Ранка-Хилша путем вве

ГЛАВА

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИХРЕВЫХ ТРУБ РАНКА-ХИЛША

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование эффекта энергоразделения с целью улучшения характеристик вихревой трубы»

Во многих современных технических системах встает необходимость применения холодильно-нагревательной техники. Достаточно стандартным решением в этой области являются парокомпрессионные машины. Работа таких аппаратов основывается на теплоэнергетических циклах хладагентов. Типичными представителями данной группы веществ являются фреон и аммиак. Применяемые хладагенты являются веществами с повышенной текучестью. Производители холодильных машин устанавливают нормативные значения утечек (обычно они составляют около 6-8 % в год). Аварийные утечки хладагента вызывают резкое повышение его концентрации в помещении и несут опасность жизни и здоровью человека. Кроме этого, для транспортировки получаемой тепловой энергии возникает потребность в применении теплоносителей, которые чаще всего являются ядовитыми.

В 1980 г. с выяснением того, что отдельные вещества из галогенных элементов разрушают озоновые слои и влияют на повышение температуры атмосферы Земного шара хладагенты, а в особенности фреон, как галогенсо-держащее вещество, стали объектами ограниченного применения. Решения Монреальского протокола в 1989 г. коренным образом изменили подход к традиционным озоноразрушающим хладагентам, и начиная с 90-х годов на одно из первых мест вышел вопрос изменения климата и сохранения эмиссии парниковых газов [1].

В качестве еще одного способа получения холода необходимо упомянуть детандерные циклы. Детандером называют устройство, преобразующее потенциальную энергию газа в механическую энергию. При этом газ, совершая работу, охлаждается. В настоящее время наибольшее распространение получили поршневые детандеры и турбодетандеры. Однако применение таких установок ограничевается весьма специфическими областями, такими как получение жидких газов (воздуха, гелия, природного газа) [2]. В основном это вызвано сложностью их конструкций, малым ресурсом работы и высокой стоимостью. Частоты вращения рабочих колес турбодетандеров варьируются в пределах 1500 - 300000 об/мин [3]. Кроме того, для своей работы турбодетандеры требуют обязательного наличия нагрузки (генератор, компрессор), а также специальных помещений с фундаментами.

Одним из альтернативных способов охлаждения являются установки на базе вихревой трубы Ранка-Хилша. Вихревая труба в ее основной модификации - это устройство, в котором сжатый газ при расширении разделяется на два потока: один более холодный, чем исходный, а второй более горячий [4]. В простейшем случае вихревая труба представляет собой цилиндрическую или коническую трубу, в которую тангенциально вводится поток сжатого газа. Вследствие этого газовый поток формирует свободный вихрь, причем периферийная часть данного вихря нагревается и отводится через один конец вихревой трубы, центральная же часть охлаждается и отводится через противоположный конец. Эффект энергоразделения, возникающий в вихревой трубе, был открыт в 1931 г. и носит название эффекта Ранка-Хилша.

В целом вихревые трубы имеют ряд положительных свойств по отношению к парокомпрессионным машинам и детандерам:

1. Отсутствие каких-либо хладагентов и теплоносителей.

2. Конструкция вихревой трубы является простой, что приводит к уменьшению трудоемкости изготовления, а также монтажа и обслуживания.

3. Отсутствие подвижных частей, что значительно повышает надежность всей системы в целом.

4. Вихревая труба является малоинерционным агрегатом. Время выхода вихревой трубы на номинальный режим работы после подачи сжатого газа на вход составляет несколько секунд. Это обстоятельство позволяет с высокой точностью и практически мгновенно регулировать тепловой режим работы.

5. Побочным продуктом работы вихревой трубы в режиме холодогенера-тора является поток горячего сжатого воздуха, который может быть использован на различные второстепенные цели.

Использование вихревых труб придает новые качества технологическим системам, такие как быстродействие, мобильность, компактность, предельная простота изготовления и эксплуатации. Именно это определяет широкую область возможного применения вихревых аппаратов. Кроме того, в ряде случаев использование вихревых труб продиктовано неработоспособностью других устройств в конкретных условиях эксплуатации.

Единственным недостатком существующих на сегодняшний день конструкций вихревых труб является их относительно низкая энергетическая эффективность. При этом даже небольшое улучшение энергетических показателей современных вихревых труб позволит расширить область их конкурентоспособного применения. В связи с этим исследование эффекта энергоразделения Ранка-Хилша можно считать актуальной проблемой.

Заключение диссертации по теме «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты», Хаит, Анатолий Вильич

5.4. Выводы по главе

1. Математическое моделирование разделительной и двухконтурной вихревых труб с установленным сверхзвуковым сопловым аппаратом, результаты которого представлены в первой части настоящей главы, показало относительное увеличение расчетных величин изоэнтропного и холодильного КПД на 21,2 % и 10 % соответственно. Увеличение изоэнтропного КПД было подтверждено при выполнении испытания промышленного образца разделительной вихревой трубы с установленным сверхзвуковым сопловым аппаратом. В процессе испытания было установлено увеличение изоэнтропного КПД с 0,36 до 0,46 при использовании сверхзвукового соплового аппарата.

2. Во второй части главы приведено описание спроектированных и изготовленных образцов вихревых труб, конструктивные решения которых были выполнены с учетом полученных в рамках диссертационного исследования результатов. Наилучший показатель изоэнтропного КПД показала разделительная вихревая труба с установленным сверхзвуковым сопловым аппаратом: г]д = 0,46 при доле холодного потока ¡1 = 0,55.

Результаты испытания опытных образцов разделительных вихревых труб с установленным регулируемым сопловым аппаратом показали, что энергетическая эффективность вихревой трубы изменяется незначительно в большом диапазоне расходов подаваемого на вход сжатого газа. При изменении положения направляющих лопаток соплового аппарата от минимального до максимального угла поворота изоэнтропный КПД изменялся в диапазоне г}8 = 0,26 . 0,3. Это является дополнительным подтверждением качественной адекватности результатов математического моделирования.

3. В заключительном разделе настоящей главы приведены результаты оценки возможности применения климатической установки на базе двухкон-турной вихревой трубы для одного из существующих хладокомбинатов. Было показано, что холодильная установка на базе двухконтурной вихревой трубы в состоянии обеспечить уровень энергопотребления сопоставимый с существующими парокомпрессионными машинами (чиллерами). При этом увеличение показателя изоэнтропного КПД вихревой трубы до уровня 0,55 . 0,6 позволит сравнять затраты на электроэнергию для установок на базе вихревой трубы и на базе парокомпрессионной машины (чиллера).

С учетом остальных преимуществ установок на базе вихревой трубы, таких как экологичность (отсутствие хладагентов и теплоносителей), высокая надежность, минимальные затраты на обслуживание и др., климатические системы на базе вихревых труб можно считать перспективным направлением развития холодильно-нагревательной техники.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Выполненный обзор литературных источников показал, что проведение теоретических и экспериментальных исследований разделительных и двухконтурных вихревых труб с целью повышения их энергетических показателей, а также с целью разработки рекомендаций по проектированию холодильно-нагревательных систем на их основе, является актуальной задачей.

2. Выполненный в главе 2 анализ поведения интегральных расчетных характеристик разделительной вихревой трубы, полученных с применением различных полуэмпирических двухпараметрических моделей турбулентности, позволил установить их незначительные количественные отличия. Величины изоэнтропного и холодильного КПД, полученные с применением шести различных двухпараметрических моделей турбулентности, колеблются в диапазоне: г]8 = 0,2.0,24, г]с = 0,12.0,14.

3. Выполнен анализ механизма энергоразделения, заложенного в уравнения стандартной к —є модели турбулентности, путем проведения серии расчетов с использованием различных уравнений баланса энергии. Было установлено, что стандартная к —є модель турбулентности позволяет учесть эффект энергетического разделения Ранка-Хилша путем введения дополнительного слагаемого в уравнение баланса энергии, учитывающего эффекты турбулентной теплопроводности. При этом коэффициент турбулентной теплопроводности вычисляется с использованием эмпирической постоянной модели турбулентности - турбулентного числа Прандтля.

4. Математическое моделирование потока газа в классическом шестиза-ходном сопловом аппарате позволило установить наличие значительных потерь энергии, возникающих при течении газа по данному сопловому вводу. Расчетная величина потерь энергии составила АЕр = 15 % и более. Для уменьшения данных потерь энергии была разработана конструкция нового соплового аппарата, принцип действия которого заключается в создании дозвукового точечного потенциального вихря, вращательная скорость которого нарастает по мере движения газа к центру (вплоть до сверхзвуковых значений). Результаты математического моделирования окончательного варианта конструкции данного соплового аппарата показали уменьшение расчетных потерь энергии газового потока до величины АЕр = 8 %.

5. В результате математического моделирования разделительной и двух-контурной вихревых труб, в конструкциях которых был применен разработанный сопловой аппарат (п. 4), было получено относительное увеличение / расчетных величин изоэнтропного и холодильного КПД на 21,2 % и 10 % соответственно. Увеличение изоэнтропного КПД было подтверждено при выполнении натурных испытаний промышленного образца разделительной вихревой трубы с установленным сверхзвуковым сопловым аппаратом. В процессе данных испытаний было получено увеличение изоэнтропного КПД с 0,36 до 0,46 при использовании сверхзвукового соплового аппарата.

6. На основании выполненного математического и экспериментального исследования двухконтурной вихревой трубы были получены следующие значения геометрических размеров проточной части и режимов работы вихревой трубы, при которых наблюдались наивысшие показатели энергоэффективности (холодильный г]с и изоэнтропный КПД 77s):

6.1. Длина камеры энергоразделения L = 3D (три калибра); угол конусности а = 0.40. Диаметры диафрагмы и сопла ввода дополнительного потока dl = d2 = 18 . 19 мм. Принципиальная схема данной вихревой трубы с нанесенными основными геометрическими размерами представлена на рис. 2.24.

6.2. Сопловой ввод со следующими геометрическими размерами: R1 = 27 мм; R2 = 18,5 мм; R4 = 13,8 мм; Ы мм; Ь2 = 2,5 мм; RT1 = 2,5 мм; RT2 = 5 мм; а = 20°. Конструкция и основные размеры данного соплового ввода представлены на рис. 3.19.

6.3. Доля горячего потока: \±h = 0,8. Расход сжатого воздуха, протекающего через сверхзвуковой закручивающий аппарат: 01 — 2 нм3/мин.

7. Полученные в результате экспериментального исследования рекомендуемые размеры двухконтурной вихревой трубы совпадают с аналогичными размерами, полученными на основании математического моделирования. Данный факт позволяет говорить о качественном, систематическом и закономерном согласовании характера поведения расчетных интегральных показателей работы вихревой трубы с результатами экспериментального исследования, несмотря на наличие количественных расхождений в величинах изоэнтропного 7]8 и холодильного КПД Г)с. В связи с этим используемая математическая модель может быть применена для дальнейших расчетов, направленных на изменение конструкции вихревой трубы с целью увеличения ее энергоэффективности.

8. Результаты, полученные в диссертационной работе, были использованы при проектировании следующих промышленных вихревых труб:

- ВТ 3-6/0,2-20; ВТ 5-90; ВТ 30 Р. Данные вихревые трубы предназначены для получения горячего воздуха для отогрева запорно-регулирующей арматуры, отопления небольших помещений, а также для местной сушки лакокра-осчных покрытий. Предприятие-изготовитель ОАО "Завод геологоразведочного оборудования и машин". В настоящее время указанные вихревые трубы находятся в эксплуатации.

- ВТ 30-50; ДВТР 40-9000; ВТ 63Р. Данные вихревые трубы предназначены для осуществления разделения сжатого попутного нефтяного газа на охлажденный и нагретый потоки и используются в составе установок сепарации попутного нефтяного газа. Предприятие-изготовитель ООО НПП "Экспериментальный завод". В настоящее время указанные вихревые трубы находятся в эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Хаит, Анатолий Вильич, 2012 год

1. B.C. Бабакин, В.И. Стефанчук, Е.Е. Ковтунов. Альтернативные хладагенты и сервис холодильных систем на их основе. Колос, 2000.

2. A.B. Ловцов, A.C. Носков, A.B. Хаит. Использование вихревой трубы в системе сжижения природного газа. Строительство и образование №13, Екатеринбург, УрФУ, 2010. С. 380 383.

3. Давыдов A.B., Пересторонин Г.А., Стулов B.JI., Шерстюк А.Н. Центростремительные турбодетандеры. М.: Колос-Пресс, 2002. 312 с.

4. Мартынов A.B., Бродянский В.М. Что такое вихревая труба. М.: Энергия, 1976 г., 152 с.

5. Г.Н. Бобровников, A.A. Поляков, А.П. Лепявко, Н.И. Ильина. Современное состояние и возможности применения вихревых труб в холодильной технике и в системах кондиционирования. ЦИНТИхимнефте-маш, Москва. 1978 г.

6. А.П. Меркулов. Вихревой эффект и его применение в технике. М.: Машиностроение, 1969 г. 184 с.

7. Соловьев A.A. Численное и физическое моделирование процессов энерго и фазоразделения в вихревых трубах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2008. 152 с.

8. Ш.А. Пиралишвили, В.М. Поляев, М.Н.Сергеев. Вихревой эффект. Эксперимент, теория, технические решения. Учебно-научный производственный центр «Энергомаш», 2000 г. 414 с.

9. А.Д. Суслов, C.B. Иванов, A.B. Мурашкин. Вихревые аппараты. М.: Машиностроение, 1985. 256 с.

10. Пархимович А.Ю. Имитационное моделирование температурной стратификации закрученных потоков в вихревых хладогенераторах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2008. 124 с.

11. Аликина О.Н. Гидродинамика и теплообмен в вихревой трубке Ранка-Хилша. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Пермь, 2003. 122 с.

12. Ranque, G.J. Experiments on expansion in a vortex with simultaneous exhaust of hot air and cold air. J Phys Radium (Paris), 1933, № 4.

13. Hilsch, R. The use of expansion of gases in a centrifugal field as a cooling process. Rev Sci Instrum 1947. №18(2). P. 108-113.

14. B.C. Мартыновский, В.П. Алексеев. Вихревой эффект охлаждения и его применение. Холодильная техника № 3. 1953. С. 23-31.

15. Гуцол А.Ф. Эффект Ранка. Успехи физических наук, 1997, т. 167, №6, с. 665 687.

16. Blatt Т.A., Trusch R.B. An experimental investigation of an improved vortex cooling device. American Society of Mechanical Engineers, Winter Annual Meeting, America, 1962. P. 74 81.

17. Nash J.M. Design of the vortex cooler. American Society of Mechanical Engineers, Annual design engineering conference, New York, USA, 1975. P.201-207.

18. Такахама X., Иокосава X. Энергетическое разделение потоков в вихревой трубе с диффузорной камерой. Пер. с англ. Теплопередача, 1981, т. 103, № 2, с. 10 18.

19. Parulekar В.В. The short vortex tube. J Refrig. 1961. № 4. P 74 80.

20. Otten E.H. Production of cold air. London: Engineering. 1958. 154 p.

21. Райский Ю.Д., Тункель JI.E. Влияние формы и длины вихревой трубы на процесс энергетического разделения. Журнал технической физики, 1974, 27(6). С. 78 81.

22. Amitani Т., Adachi Т., Kato Т. A study on temperature separation in large vortex tube. Trans JSME, № 49, 1983. P 877 884.

23. Singh P.K. An experimental performance evaluation of vortex tube. IE(I) J-MC 2004. № 84. P 149 153.

24. Бобровников Г.Н., Поляков A.A., Ильина Н.И. Исследование работы вихревых труб на влажном воздухе. Холодильная техника, № 11, 1976

25. Вороник Г.И. Системы кондиционирования воздуха на летательных аппаратах. М.: Машиностроение, 1973. С. 443.

26. Иртикеев Ю.Г., Меркулов А.П. Вихревые аппараты «Комфорт» и «Малыш». К. 1. С. 127 130.

27. Лепявко А.П. Анализ процесса энергообмена между потоками газа внутри вихревой трубы. К. 2. С. 48 53.

28. Метенин В.И. К выводу уравнения рабочего процесса идеальной вихревой трубы. Известия вузов. Авиационная техника. 1972, № 2. С. 175 176.

29. James R.W., Marshal S.A. Vortex Tube Refrigeration. Refrigeration and air conditioning. 1972, vol. 75, № 891, p. 69 70.

30. Бирюк В.В., Вилякин В.Е. Исследование работы вихревой конической трубы с охлаждением горячего конца. К. 1, с. 138 142.

31. Бирюк В.В., Вилякин В.Е. Экспериментальное исследование охлаждаемой вихревой трубы. К. 2, с. 81 90.

32. Мартыновский B.C., Алексеев В.П. Исследование вихревого эффекта температурного разделения для газа и пара. Журнал технической физики №1, 1956 г. С. 33 43.

33. Мартыновский B.C. Анализ действительных термодинамических циклов. М.: Энергия, 1972 г.

34. Соловьев A.A., Пархимович А.Ю. Качественный анализ системы регулирования давления магистрального газа. Вестник УГАТУ, том 8, №1. Уфа, 2006 г. С. 7 12

35. Соловьев A.A., Турин C.B. Исследование возможности получения изотермического процесса при дросселировании в вихревом регуляторе давления газа. Вестник УГАТУ, том 8, №1. Уфа, 2006 г. С. 3 6.

36. Соловьев A.A., Бакиров Ф.Г., Ахметов Ю.М., Турин C.B., Пархимович А.Ю. Опыт реализации квазиизотермического редуцирования в вихревых регуляторах давления энергетических систем. Вестник УГАТУ, том 9, № 6. Уфа, 2007 г. С 66 74.

37. Соловьев A.A., Пархимович А.Ю. Исследование экспериментальных характеристик вихревого регулятора. Вестник УГАТУ, том 8, № 1. Уфа, 2006 г. С. 13 15.

38. Целищев А.В. Методика расчета и моделирования процесса фазоразде-ления газожидкостного потока в противоточной вихревой трубы. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Уфа, 2012. 156 с.

39. Promvonge P., Eiamsa. Investigation on the vortex thermal separation in a vortex tube refrigerator. Science Asia, № 31, 2005. P. 215 223.

40. Adyin O., Baki M. An experimental study on the design parameters of a counter flow vortex tube. Energy J 2006, № 31(14). P. 2763 2772.

41. Чижиков Ю.В., Суслов А.Д. и др. Вихревые аппараты. М.: Машиностроение, 1985, 256 с.

42. Чижиков Ю.В. Экспериментальное исследование расходных характеристик вихревой трубы. Глубокий холод и кондиционирование: Сб. научных трудов МВТУ, 1976, с. 87 90.

43. Пиралишвили Ш.А. Экспериментальное исследование вихревой трубы с дополнительным потоком. Некоторые вопросы исследования теплообмена и тепловых машин. Труды, вып. 56. Куйбышев, Куйбышевский авиационный институт им. С.П. Королева. 1973 г.

44. Piralishvili Sh.A., Polyaev V.M. Flow and thermodynamic characteristics of energy separation in a double-circuit vortex tube an experimental investigation. Experimental thermal and fluid science, New York, 1996. P. 399 - 410.

45. Жидков M.A., Комаров Г.А., Гусев А.П., Исхаков P.M. Взаимосвязь се-парационных и термодинамических характеристик трехпоточных вихревых труб. М.: Нефтегазовое оборудование, 2001, №5. С. 8 11.

46. Жидков М.А., Комаров Г.А., Воробьев B.C., Курилов А.В., Селезнев С.В., Лукьянов Е.Н. Опыт эксплуатации промышленной установки выделения метанола из продувочных газов синтеза с применением вихревой трубы. М.: Хим промышленность, 2000, № 5 (237). С. 3 6.

47. Гусев А.П., Исхаков P.M., Жидков М.А., Комарова Г.А. Система подготовки попутного газа нефтедобычи к транспорту с применением регулируемой трехпоточной вихревой трубы. М.: Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2000, № 7. С. 16 18.

48. Исхаков P.M., Николаев В.В., Жидков М.А., Комарова Г.А. Применение ТВТ для конденсации тяжелых углеводородов из попутного газа. М.: Газовая промышленность, 1998, № 7. С. 42 43.

49. Andrew М. Crocker, Steven М. White, Frank Bremer, Jr. Andrews Space. Experimental results of a vortex tube air separator for advanced space transformation. 39th Joint propulsion conference & exhibit, Huntsville., Alabama, 2003.

50. Orhan Aydin, Muzaffer Baki. An experimental study on the design parameters of a counterflow vortex tube. Energy 31 (2006). P. 2763 2772.

51. Kung Chang, Qing Li, Gang Zhou, Qiang Li. Experimental investigation of vortex tube refrigerator with a divergent hot tube. International journal of refrigeration 34 (2011). P. 322 327.

52. Vennos. Experimental investigation of the gaseous vortex. PhD thesis. Rensselaer Polytechnic Institute, 1968.

53. Bruun H.H. Experimental investigation of the energy separation in vortex tubes. J Mesh Eng Sei №11, 1969 P. 567 582.

54. Stephan К., Lin S., Durst M., Huang F., Seher D. An investigation of energy separation in vortex tube. Int J Heat Mass Transfer, № 26, 1983. P. 341 -348.

55. Gao C.M., Bosschaart K.J., Zeegers J.Ch. Waele A.M. Experimental study on a simple Ranque Hilsch vortex tube. Cryogenics № 45, 2005. P. 173 -183.

56. Linderstrom-Lang C.U. The three-dimensional distribution of tangential velocities and total-temperature in vortex tubes. J Fluid Mech, № 45, 1971. P. 161 187.

57. Piralishvili Sh.A., Fuzeeva A.A. Hydraulic characteristics of Ranque-Hilsch energy separation. High temperature, vol. 43, № 6, 2005. P. 900 907.

58. Piralishvili Sh.A., Kudryavtsev V.M. Distribution of volume-averaged parameters of vortex flow over the energy separation chamber of a vortex tube with supplemented flow. Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal, vol. 62, № 4. P. 534 538.

59. Orhan Aydin, Muzaffer Baki. An experimental study ob the design parameters of a counterflow vortex tube. Energy 31 (2006). P. 2763 2772.

60. Арбузов В.А., Дубнищев Ю.Н., Лебедев A.B., Правдина M.X., Яворский Н.И. Наблюдение крупномасштабных гидродинамических структур в вихревой трубке и эффект Ранка. Письма в ЖТФ, том 23, № 23, 1997. С. 84 90.

61. Бетлинский В., Жидков М., Овчинников В., Жидков Д. Экспериментальное исследование термодинамической эффективности регулируемой вихревой трубы на природном газе. Журнал "Нефтегазовые технологии". http://www.ogt.su/articles/eksperimental-noe-is.htm

62. Chengming Gao. Experimental study on the Ranque-Hilsch vortex tube. Geboren te HuBei, China, 2005. 151 p.

63. Митрофанова О.В. Гидродинамика и теплообмен закрученных потоков в каналах ядерно-энергетических установок. М.: Физматлит, 2010 г

64. Кузнецов В.И. Теория и расчет эффекта Ранка: Науч. издание. Омск: Изд. ОмГТУ, 1994. 217 с.

65. Hartnett J.P., Eckert E.R. Experimental study of the velocity and temperature distribution in a high-velocity vortex-type flow. Trans ASME J Heat Transfer, № 79, 1957. P. 751 758.

66. Deissler R.G., Perlmutter M. Analysis of the flow and energy separation in a vortex tube. Int. J Heat Mass Transfer, № 1, 1960. P. 173 191.

67. Абросимов Б.Ф., Артамонов H.A. Исследование взаимодействия противотока с периферийным потоком в вихревой трубе с винтовым закручивающем устройством. Вихревой эффект и его применение в технике, КуАИ, Куйбышев, 1988. С. 67 71.

68. Lay J.Е., An experimental and analytical study of the vortex flow temperature separation by superposition of spiral and axial flows: Part II. Trans ASME J Heat Transfer, № 81 (4), 1959. P. 213 222.

69. Suzuki M. Theoretical ans experimental studies on the vortex-tube. Science parers of the Institute of Phisical and Chemicel Research (Japan), №54 (1), 1960. P. 43 87.

70. Кныш Ю.А. О механизме переноса энергии в вихревой трубе пульсирующими крупными вихрями. Вихревой эффект и его применение в технике. КуАИ, Куйбышев, 1988. С. 71 74.

71. Kurosaka M. Acoustic streaming in swirling flow and the Ranque-Hilsch (vortex tube) effect. J Fluid Mcch, № 124, 1982. P. 139 172.

72. Balmer R.T. Pressure driven Ranque-Hilsch temperature separation in liquids. J Fluid Eng, № 110, 1988, P. 161 164.

73. Webster D.S. An analysis of the Hilsch Vortex Tube. Refr. Engng, № 2, 1950. P. 16 21.

74. Алексеев T.C. О природе эффекта Ранка. ИФЖ, № 4, 1964, С. 121 130.

75. Miltonr (R. L. К.) Demon Again. Industrial and Engineering chemistry, V. 38, № 12, 1946.

76. Fulton C.D. Ranque's Tube. Refrigerating Engineering, № 5, 1950. P. 413.

77. Takahama Heishichiro, Kawashima Kin Ichi. An experimental study of vortex tubes. Mem., Fac. Eng., Nagoya Univ., V.12, № 2, 1960. P. 227 -245.

78. Пиралишвили Ш.А. Вихревое горелочное устройство. Изв. вузов. Авиационная техника, №2, 1989. С. 80 81.

79. Торочешников Н.С., Лейс И.Л., Бродянский В.М. Исследование эффекта температурного разделения воздуха в прямоточной вихревой трубе. ЖТФ, Т. 28, Вып. 6, 1953. С. 1229 1236.

80. Хинце И.О. Турбулентность, ее механизм и теория. М.: Изд-во ин. лит., 1963. 680 с.

81. Deemter Van. On the theory of the Ranque-Hilsch cooling effect. Applied Scintific Research, Netherlands, Section A, V. 3, 1953. P. 174 196.

82. Пиралишвили Ш.А. Модифицированная гипотеза взаимодействия вихрей, кя.к физико-математическая модель эффекта Ранка. Процессы горения и охрана окружающей среды: Мат. I Всесоюзной науч.-техн. конф. РГАТА, Рыбинск, 1993. С. 87 88.

83. Пиралишвили Ш.А., Сергеев М.Н. Физическая природа процесса энергоразделения в вихревой трубе. Теплоэнергетика. Межвузовский сб. научи. трудов. Воронеж: ВГТУ, 1996. С. 194 199.

84. Поляев В.М., Пиралишвили Ш.А. Взаимосвязь микроструктуры потока с характеристиками процесса энергоразделения в вихревых трубах. Вестник МГТУ. Сур. Машиностроение, № 1, 1996. С. 45 57.

85. Fronhlingsdorf W., Unger Н. Numerical investigation of the compressible flow and the energy separation in the Ranque-Hilsch vortex tube. Int J Heat Mass Transfer, № 42, 1999. P. 415 422.

86. Promvong P. Numerical simulation of turbulent compressible vortex-tube flow. The third ASME/JSME Joim Engineering, San Francisco, USA, 1999. P. 35 42.

87. Behera U., Paul P.J., Kasthurirengan S., Karunanithi R., Ram S.N., Dinesh K., Jacob S. CFD analysis and experimental investigation towards optimizing the parameters of Ranque-Hilsch vortex tube. Int J Heat Mass Transfer, № 48, 2005. P. 1961 1973.

88. Aljuwayhel N.F., Nellis G.F., Klein S.A. Parametric and internal study of the vortex tube using a CFD model. Int J Refrig, № 28, 2005. P. 442 450.

89. Mohammed Baghdad, Ahmed Ouadha, Omar Imine, Yacine Addad. Numerical study of energy separation in a vortex tube with different RANS models. International Journal of Thermal Sciences, № 50, 2011. P. 2377 -2385.

90. Dutta Т., Sinhamahapatra K.P., Bandyopadhyay S.S. Numerical investigation of gas species and energy separation in the Ranque-Hilsch vortex tube using real gas model. International journal of refrigeration, № 34, 2011. P. 2118 2128.

91. Mohammad Ameri, Behrooz Bennia. The study of key design parameters effects on the vortex tube performance. Journal of Thermal Science, Vol. 18, № 4, 2009. P. 370 376.

92. Skye H.M., Nellis G.F., Klein S.A. Comparison of CFD analysis to empirical data in a commercial vortex tube. International Journal of Refrigeration, № 29, 2006. P. 71 80.

93. Khalid M. Saqr, Hossam S. Aly, Mazlan A. Wahid, Mohsin M. Sies. Numerical Simulation of Confined Vortex Flow Using a Modified к — s Turbulence Model. CFD Letters, Vol. 1(2) 2009. P. 87 94.

94. Saeid Akhesmeh, Nader Pourmahmoud, Hasan Sedgi. Numerical Study of the Temperature Separation in the Ranque-Hilsch Vortex Tube. American J. of Engineering and Applied Sciences, № 1(3), 2008. P. 181 187.

95. Фузеева А.А. Численное моделирование температурной стратификации в вихревых трубах. Математическое моделирование, том 18, № 9, 2009. С. ИЗ 120.

96. Smith Eiamsaard, Pongjet Promvonge. Numerical investigation of the thermal separation in a Ranque-Hilsch vortex tube. International Journal of Heat and Mass Transfer, № 50, 2007, P. 821 832.

97. Smith Eiamsaard, Pongjet Promvonge. Numerical simulation of flow field and temperature separation in a vortex tube. International Communications in Heat and Mass Transfer, № 35, 2008. P. 937 947.

98. Tanvir Farouk, Bakhtier Farouk. Large eddy simulations of the flow field and temperature separation in the Ranque-Hilsch vortex tube. International Journal of Heat and Mass Transfer, № 50, 2007. P. 4724 4735.

99. Dcrkscn J.J. Simulations of confined turbulent vortex flow. Computers and Fluids, № 34, 2005. P. 301 318.

100. Gleb I. Pisarev, Alex C. Hoffmann, Weiming Peng, Henk A. Dijkstra. Large Eddy Simulation of the vortex end in reverse-flow centrifugal separators. Applied Mathematics and Computation, № 217, 2011. P. 5016 5022.

101. Аликина O.H. Вычислительные эксперименты для вихревой трубки Ранка-Хилша. С-Петербург, Вестник молодых ученых, №2, 2002.

102. Аликина О.Н., Тарунин E.JI. Вычислительные эксперименты для вихревого эффекта. Труды международной конференции "Прикладные проблемы механики "АРМ2002.

103. Тарунин E.JI., Аликина O.H. Вычислительные эксперименты для вихревой трубки Ранка-Хилша. Вычислительные технологии, т. 6, ч. 2, 2001. С. 363 371.

104. Носков A.C., Ловцов A.B., Хаит A.B., Бутымова А.П., Плешков С.Ю. Энергоэффективность и экономическая целесообразность применения систем искусственного климата на базе вихревой трубы. Инженерно-строительный журнал №1 (19) январь-февраль 2011. С.17-23.

105. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. для вузов. 7-е изд., испр. - М.: Дрофа, 2003. 840 с.

106. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. VI Гидродинамика 3-е изд., перераб. - М.: Наука, 1986. 736 с.

107. Белов И.В. Одномерные и плоские течения. Свердловск, изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1978. 80 с.

108. Белов И.В. Пограничный слой и турбулентные струи. Свердловск, изд. УПИ им. С.М. Кирова, 1979. 84 с.

109. Носков A.C., Дорошенко В.А., Некрасов A.B., Сизов A.M. Одномерное движение жидкости. Свердловск, изд. УПИ им. Кирова, 1986. 124 с.

110. Белов И.А., Исаев С.А. Моделирование турбулентных течений. Балт. гос. техн. ун-т. СПб, 2001. 108 с.

111. Монини A.C., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. Части 1, 2. М.: Наука, 1965 г.

112. Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. Т. 1, 2. Перс, с англ. М.: Мир, 1991.

113. Ferziger, Joe Н. Computational methods for fluid dynamics. New York, Springer, 2002. 423 p.

114. Белоцерковский O.M., Давыдов Ю.М. Метод крупных частиц в газовой динамике. М.: Наука, 1982. 392 с.

115. David С. Wilcox. Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, California, 1994. 460 p.

116. Фрик П.Г. Турбулентность: модели и подходы. Часть 1, 2. Перм. гос. техн. ун-т. Пермь, 1998. 108 с.

117. Menter F.R., Egorov Y. A scale-adaptive simulation model using two equation models. AIAA paper 2005 1095, Reno, NV, 2005.

118. Smagorinsky J. General circulation experiments with primitive equations. The basic experiment. Weather Rev., 1963. p. 99 164.

119. Christian Hasse, Volker Sohm, Bodo Durst. Numerical investigation of cyclic variations in gasoline engines using a hybrid URANS/LES modeling approach. Computars and Fluids, № 39 (2010). P. 25 48.

120. Alexander Kurganov, Eitan Tadmor. New high-resolution central schemes for nonlinear conservation laws and convection-diffusion equations. Journal of computational physics, № 160 (2000). P. 241 282.

121. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence model. Turbulence, Heat and Mass Transfer, № 4, Begell House Inc., 2003.

122. Paulo J. Oliveria, Raad I. Issa. An improved PISO algorithm for the computation of buoyancy-driven flows. Numerical heat transfer, Part B, № 40, 2001. P. 473 493.

123. Носков А.С., Ловцов А.В., Хаит А.В. Математическое исследование структуры газового потока в закручивающем аппарате вихревой трубы.

124. Издание Омский научный вестник серия «Приборы, машины и технологии», 2010, № 1 (87). С. 74-77.

125. Кудинов В.А., Э.М. Карташов. Техническая термодинамика. М.: Высш. шк, 2007. 261 с.

126. Вукалович М.П., Новиков И.И. Техническая термодинамика. М.: Энергия, 1968. 496 с.

127. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1991.

128. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.: Госэнергоиздат, 1961. 674 с.

129. Сычев В.В. Дифференциальные уравнения термодинамики. М.: Высшая школа, 1991. 225 с.

130. Карапетьянц М.Х. Химическая термодинамика. Государственное научно-техническое издательство химической литературы, 1949. 548 с.

131. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей. Пер. с англ. Ленинград, Химия, 1982. 592 с.

132. Тейлор Дж. Введение в теорию ошибок. М.: Мир, 1985.

133. Сквайре Дж. Практическая физика. М.: Мир, 1971.

134. Кунце Х.И. Методы физических измерений. М.: Мир, 1989.

135. Носков A.C., Алехин В.Н, Ловцов A.B., Хаит A.B. Энергетическая эффективность систем искусственного климата на базе вихревой трубы и способы ее повышения. Академический вестник УралНИИ проект РА-АСН № 3 / 2011. С. 73-78.

136. Патент РФ на изобретение № 2370710. Вихревая труба. Автор: Ловцов A.B.