Трехпоточная вихревая труба фото и как работает


Трёхпоточная вихревая труба ТВТ

Высокоэффективное устройство для разделения газожидкостной смеси, понижения давления и выделения жидкой фазы из газа методом НТС

Введение в вихревой эффект


В газодинамике вихревых течений известно такое нетривиальное явление, как эффект Ранка (эффект Ранка- Хилша, или вихревой эффект), заключающийся в том, что в вихревых трубах достаточно простой геометрии происходит разделение потока газа на два, один из которых — периферийный — имеет температуру выше температуры исходного газа, а второй — центральный — соответственно ниже. Этот эффект выглядит еще более странным, если учесть, что, как и в случае вихревой стабилизации газовых разрядов, архимедовы силы должны были бы привести к "всплытию" в центре вихря более горячего газа.
Эффект температурного разделения газов был обнаружен Ранком в 1931 г. при исследовании процесса в циклоне-пылеуловителе. После Второй мировой войны началось интенсивное экспериментальное и теоретическое исследование этого эффекта, которое не прекращается и по сей день. Техническая простота эффекта стимулировала активность изобретателей. Опираясь в своей работе на часто весьма сомнительные теории или действуя эмпирически, они нашли массу способов усовершенствования первых вихревых труб, а также чрезвычайно расширили область их применения. Спектр разработанных и применяющихся устройств, использующих вихревой эффект, чрезвычайно широк, а их возможности впечатляющи. Так, в лучших конструкциях, предназначенных для получения холода, температура на оси достигает приблизительно — 200 °С при исходной комнатной температуре. В силу принципиальной простоты самого устройства изобретательская деятельность в этой области к сегодняшнему дню, в основном, угасла, хотя и до последнего времени заявки на изобретения, связанные с эффектом Ранка, периодически возникают. Что же касается попыток найти неоспоримое научное объяснение самому эффекту, то публикации на эту тему продолжаются до сих пор, причем, как правило, сериями в соответствии с появлением очередной новой идеи объяснения. Так, за последние 15 лет только в нашей стране была защищена докторская диссертация на эту тему и вышли три монографии, специально посвященные данному вопросу. Кроме того, эффект Ранка обсуждался в книгах по проблемам вихревого движения, и, конечно, в диссертациях и статьях, опубликованных как в нашей стране, так и за рубежом.
Таким образом, с одной стороны наблюдается неослабевающий интерес ряда исследователей, инженеров и изобретателей. С другой стороны, большинство физиков просто не слышало о таком ярком эффекте, который, безусловно, следовало бы изучать. Эти факты свидетельствуют о том, что, видимо, все еще не найдено такое объяснение эффекта Ранка, которое было бы признано бесспорным. Эффект Ранка является "неожиданным явлением", природа которого "до сих пор представляется загадочной", по мнению ведущих специалистов по аэродинамике вихревых течений.
Продемонстрированный нами новый подход к исследованию и производству вихревых труб представляется, с одной стороны, настолько простым, что понятен и дилетанту в этой области. С другой стороны, этот подход представляется весьма продуктивным, поскольку позволяет сделать не только качественные выводы, но и количественные оценки относительно процессов, происходящих в вихревых трубах. Поэтому появился смысл ознакомить широкие заинтересованных людей как с существовавшими ранее подходами, часть из которых доросла до статуса теорий, так и с новой идеей конструктивного подхода.
Наша фирма разработала вихревую трубу нового поколения – Трёхпоточную вихревую трубу ТВТ, способную не только разделять потоки на горячий и холодный, но и обеспечивать выделение жидкого компонента, сконденсировавшегося в процессе охлаждения (метод НТС), и в последующем отводить  этот компонент.  

 

Устройство и работа ТВТ  


Трёхпоточная вихревая труба содержит корпус 1, к которому присоединён входной патрубок 2, в корпусе соосно установлен завихритель, виде спирали Архимеда 3 и диафрагма с внутренней конусной поверхностью 4, соосно корпусу 1 в патрубок выхода холодного газа 5 установлен разделитель 6. К корпусу 1, на его цилиндрической поверхности прикреплён патрубок слива жидкости 7. С противоположного торца корпуса 1 закреплён энергоразделитель 8 и следом за ним развихритель 9. К развихрителю 9 соосно закреплён патрубок выхода горячего газа.
Сжатый газ подаётся через патрубок входа 2 в завихритель, виде спирали Архимеда 3. Газ под действием центробежных сил и направления движения в завихрителе, виде спирали Архимеда 3, приобретает вихреобразную структуру, далее газ направляется в энергоразделитель 8, где за счёт трения приосевого противоточного вихря о пристеночный прямоточный вихрь, и в совокупности с центробежными силами, происходит энергоразделение. Вследствие этого процесса газ делится на горячий, проходящий через развихритель 9 и патрубок выхода горячего газа 10, и холодный, который, в свою очередь, приосевым противоточным вихревым потоком направляется к диафрагме с внутренней конусной поверхностью 4. Проходя через диафрагму с внутренней конусной поверхностью, холодный газ несёт в себе мельчайшие капельки жидкости. Так как плотность жидкости больше плотности газа, и поток холодного газа находится под действием центробежных сил, мельчайшие капельки жидкости оседают на внутреннюю поверхность диафрагмы с внутренней конусной поверхностью и стекают по кольцевому каналу 11 в жидкостную камеру 12, откуда отделившаяся жидкость стекает через патрубок слива жидкости 7. Холодный газ без жидкости проходит по внутренней полости 13 разделителя 6. Далее холодный очищенный газ проходит через патрубок выхода холодного газа 5 по назначению.  

 

Проектирование модели ТВТ  

Твёрдотельная модель ТВТ спроектированная для расчёта в CAE- программах

 

Расчёт ТВТ

 

                                   

    Спектр распределения давления                             Спектр распределения температуры

    по сечению ТВТ                                                      по сечению ТВТ

                                                  

 

Проектирование конструкторской документации на ТВТ и изготовление первого пилотного образца – ТВТ1

ТВТ1 в разобранном виде

 

ТВТ в собранном виде опресована, проверена и доставлена на склад нашего предприятия

 

 

Экспериментальные исследования

трёхпоточной вихревой трубы(ТВТ 1)

  Испытания проводились в ПТУпоРНТО ОАО «ГАЗПРОМ» на сжатом воздухе   

 

  Результаты эксперимента

 

Начало эксперимента: 19 мая 2010 года, 8часов 30 минут

Окончание эксперимента: 19 мая 2010 года, 10 часов 55 минут

Проводили испытания: сотрудники ООО «НПО Вертекс» Литра А.Н. и Горельников С.А.

 

Краткий курс Vortex Tube

Вихревая трубка существует уже несколько десятилетий, но иногда инженеры и обслуживающий персонал все еще неправильно понимают ее, что приводит к неправильному использованию с неидеальными результатами. В этой статье объясняются основные принципы работы вихревой трубки и объясняется, как эффективно ее применять, чтобы максимально использовать ее охлаждающие и нагревательные способности. Внимание, уделяемое выбранной модели, ее настройке для конкретного применения, качеству подачи сжатого воздуха и условиям после вихревой трубки, которые могут стать решающим фактором между успешным применением и неудачным.

Эффекты вихревой трубки были впервые обнаружены французским ученым Джорджем Ранком в 1933 году. В 1933 году он представил научному сообществу доклад о вихревой трубке, но он был встречен с недоверием и безразличием. После этого вихревая трубка исчезла на несколько лет, пока Рудольф Хильш не изучил ее и не опубликовал свои открытия в 1947 году. Статья Хильша вызвала такой большой интерес, что большинство людей подумали, что это он изобрел устройство, поэтому в народе ее назвали трубкой Хильша. В 1961 году инженер General Electric Чарльз Дарби Фултон основал в Цинциннати, штат Огайо, компанию под названием Fulton Cryogenics.Это была первая компания, которая глубоко изучила вихревую трубку и разработала ее для конкретных промышленных приложений. В 1968 году Fulton Cryogenics стала Vortec Corporation, которая расширила и улучшила линейку продуктов вихревых трубок, чтобы покрыть широкий спектр приложений на промышленных и коммерческих рынках. В 1991 году компания Illinois Tool Works приобрела Vortec, открыв доступ ко многим технологическим методам изучения внутренней работы вихревой трубы.

Движение воздуха в вихревой трубе

На схеме ниже показана основная вихревая труба с общими названиями, обозначающими некоторые важные особенности.

Воздух высокого давления (сжатый) входит во входное отверстие и втекает в кольцевое пространство вокруг генератора. Когда он контактирует с соплами генератора, воздух теряет часть своего давления, расширяется и начинает вращаться в генераторе, где он набирает скорость, близкую к звуковой. Форсунки ориентированы так, что воздух нагнетается по касательной к окружности камеры генерации. Весь воздух выходит из камеры генерации и попадает в горячую трубу. Центробежная сила удерживает воздух у внутренней стенки горячей трубки, когда он движется к клапану на горячем конце.

К тому времени, когда воздух достигает клапана горячего конца, его давление меньше давления на выходе из сопла, но больше атмосферного давления. Положение клапана горячего конца определяет, сколько воздуха выходит на горячем конце. Он контролирует давление на горячем конце перед клапаном. Для разделения тепла и холода необходимо, чтобы выходила только часть воздуха. Оставшийся воздух направляется к центру горячей трубы, создавая противоток, где, продолжая вращаться, он возвращается к выходу для холода.Воздух проходит по всей длине горячей трубы через центр камеры генерации вихрей и к выходу для холода.

Напомним, что исходный поток воздуха в горячей трубке не занимал центр трубки из-за центробежной силы. Поэтому он создал идеальный путь для внутреннего потока. Это в сочетании с вышеупомянутой разницей давления между клапаном горячего конца и выпускным отверстием для холодного воздуха является причиной наличия двух различных вращающихся воздушных потоков, один из которых вращается внутри другого, но движется в противоположных направлениях в горячей трубе.

При изменении положения клапана горячего конца пропорции горячего и холодного воздуха меняются, но общий поток остается прежним. Следовательно, количество воздуха, выходящего из холодного конца, можно варьировать в широком диапазоне для вихревой трубы данного размера. Объем холодного воздуха называется «холодной фракцией».

Хорошая конструкция вихревой трубы позволяет избежать смешивания холодного внутреннего потока (холодной фракции) с потоком теплого или горячего внешнего воздуха. Если вихревая трубка работает с высокой долей холода, проход через центр генератора должен быть достаточно большим, чтобы выдерживать поток холодного воздуха.Если это не так, это приведет к тому, что часть холодного воздуха будет отклоняться и смешиваться с потоком горячего воздуха, что приводит к потере охлаждения. При низких холодных фракциях желаемый результат - небольшой поток очень холодного воздуха. Если канал генератора слишком большой, это позволит увлечь часть окружающего теплого воздуха и повысить температуру холодного выхода.

Следовательно, для любой данной вихревой трубы с фиксированным общим потоком существует идеальный размер отверстия для каждой холодной фракции. Практически, пользователю вихревой трубы потребуется один из двух режимов работы: либо максимальное охлаждение (происходит при примерно 70% холодной фракции), либо минимально возможная холодная температура (происходит примерно при 20% холодной фракции).Соответственно, Vortec предлагает вихревые трубы с генераторами «H» (высокая холодная фракция), предназначенными для максимального охлаждения, или с генераторами «L», предназначенными для получения минимально возможной температуры.

Эффекты температурного разделения в вихревой трубе

Напомним, что воздух в вихревой трубе имеет сложное движение. Внешнее кольцо воздуха движется к горячему концу, а внутреннее кольцо воздуха движется к холодному концу. Оба потока воздуха вращаются в одном направлении, но движутся одновременно (в противоположных направлениях).Что наиболее важно, оба потока воздуха вращаются с одинаковой угловой скоростью. Это связано с тем, что интенсивная турбулентность на границе и во всех двух потоках объединяет их в единую воздушную массу, что касается вращательного движения.

Правильный термин для обозначения внутреннего потока - «вынужденный вихрь». Это отличается от «свободного вихря» тем, что его вращательное движение контролируется некоторой внешней силой, отличной от сохранения углового момента. В этом случае внешний поток горячего воздуха заставляет внутренний поток холодного воздуха вращаться с постоянной угловой скоростью.

В гидромассажной ванне по мере того, как вода стекает в канализацию, образуется свободная вихревая труба. Когда вода движется внутрь, ее скорость вращения увеличивается, чтобы сохранить угловой момент. Линейная скорость любой частицы в вихре обратно пропорциональна ее радиусу. Таким образом, перемещаясь от радиуса в одну единицу к дренажу с радиусом 1/2 единицы, частица удваивает свою линейную скорость в свободном вихре. В вынужденном вихре с постоянной угловой скоростью линейная скорость уменьшается вдвое по мере того, как частица перемещается с радиуса в одну единицу к сливу с радиусом 1/2 единицы.

Итак, для ситуации, описанной выше, частицы попадают в сток с в четыре раза большей линейной скоростью в свободном вихре по сравнению с вынужденным вихрем. Кинетическая энергия пропорциональна квадрату линейной скорости, поэтому частицы, покидающие сток вынужденного вихря, имеют 1/16 кинетической энергии частиц, покидающих сток свободного вихря в этом примере. Куда уходит энергия (15/16 всей доступной кинетической энергии)? В этом и заключается секрет вихревой трубки. Энергия покидает внутреннее ядро ​​в виде тепла, которое передается внешнему ядру.Внутреннее ядро ​​становится холодным, а внешнее - горячим.

Воздух в охлаждающем внутреннем потоке должен был сначала пройти через внешний (нагревательный) поток. Почему он не нагревает столько же, сколько охлаждает без чистого охлаждающего эффекта? Имейте в виду, что скорость потока во внешнем потоке всегда больше, чем у внутреннего потока, так как часть внешнего потока выпускается через клапан горячего конца. Если энергия (btus), выходящая из внутреннего потока, равна энергии (btus), полученной внешним потоком, падение температуры внутреннего потока должно быть больше, чем прирост температуры внешнего потока, потому что его массовый расход меньше.Вот почему температура горячего воздуха увеличивается по мере увеличения холодной фракции и почему температура холодного воздуха уменьшается по мере уменьшения холодной фракции.

Влияние температуры на входе

При повышении или понижении температуры сжатого воздуха изменяется и температура создаваемых потоков холодного и горячего воздуха. Если температура сжатого воздуха повысится с 70 ° F утром до 80 ° F днем, то температура холодного воздуха также повысится на 10 ° F в этот период.

Давление на входе и выходе

Таблица рабочих характеристик вихревой трубы (или диаграмма холодного содержания) показывает разницу температур в холодном и горячем состоянии, достижимую при различных настройках холодной фракции и входном давлении. Таблица, кажется, подразумевает, что падение и повышение температуры при определенной холодной фракции связано с давлением сжатого воздуха на входе. Это не совсем верно. Разница температур связана с отношением абсолютного давления между входящим воздухом и холодным выходом.Таблица производительности основана на предположении, что холодный воздух на выходе находится под атмосферным давлением. Возьмем, к примеру, вихревую трубку, работающую при давлении 90 фунтов на квадратный дюйм (104,7 фунтов на квадратный дюйм абс.) И с выходом холодного воздуха в атмосферу (0 фунтов на квадратный дюйм или 14,7 фунтов на квадратный дюйм). Это приводит к соотношению перепадов давления на входе и выходе 7,1: 1. Теперь, если давление на входе остается прежним, но поток холодного воздуха ограничен, так что давление на выходе увеличивается до 15 фунтов на кв. Дюйм (29,7 фунтов на квадратный дюйм), тогда степень перепада давления падает до (104.7 / 29.7) от 3,5 до 1. Поэтому важно не ограничивать поток холодного воздуха из вихревой трубки путем установки трубок, фитингов, клапанов меньшего размера и т. Д.

Давление приточного воздуха

Как ни важно не ограничивать поток холодного воздуха из вихревой трубки, так же важно не ограничивать поток воздуха в вихревую трубку. Компоненты в системе подачи воздуха (труба, шланги, трубки, клапаны, фитинги, регуляторы и т. Д.) Должны иметь такие размеры, чтобы не ограничивать поток сжатого воздуха и не создавать чрезмерного падения давления.Всего один компонент в системе сжатого воздуха надлежащего размера может создать чрезмерный перепад давления, что приведет к низкому давлению воздуха на входе вихревой трубки. Хотя вихревые трубки создают температурное разделение при давлении воздуха всего 15 фунтов на кв. Дюйм (1 бар), большинство технических характеристик заявлено при давлении воздуха 100 фунтов на кв. Дюйм (6,9 бар), измеренном на входном соединении вихревой трубки.

Влияние влажности

Вихревая трубка не разделяет влажность (водяной пар) между горячим и холодным воздухом.Абсолютная влажность потока холодного и горячего воздуха такая же, как у входящего сжатого воздуха. Влага конденсируется и / или замерзает на холодном воздухе, если ее точка росы выше, чем его температура. При умеренных температурах холодного воздуха конденсация обычно не возникает. Однако, когда температура достаточно низкая, чтобы вызвать конденсацию, он будет выглядеть как «снег». Снег может быть липким, если в подаче воздуха есть пары масла. Снег может постепенно скапливаться внутри и блокировать проходы холодного воздуха.

Если водяной пар в системе подачи сжатого воздуха является проблемой, образовавшейся конденсации и снега можно избежать путем тщательного выбора осушителя сжатого воздуха. Осушитель следует выбирать на основе минимальной ожидаемой температуры холодного воздуха. Для большинства систем охлаждения распределительных шкафов можно использовать рефрижераторный осушитель с точкой росы под давлением от 35 до 40 ° F. Для вихревых трубок и пистолетов холодного воздуха, где могут потребоваться экстремальные температуры холодного воздуха, может потребоваться регенеративный осушитель адсорбционного типа с точкой росы под давлением -40 ° F.

Подача воздуха

Как говорится, «мусор на входе = мусор на выходе». Это верно и для вихревых трубок. Если в вихревую трубку подается грязный, маслянистый или влажный сжатый воздух, вы получите воздух того же качества и, что более важно, низкую производительность. Со временем загрязнения в подаваемом воздухе изнашиваются или забивают внутренние каналы, что приводит к снижению эффективности охлаждения. Очень важно правильно фильтровать и сушить подаваемый сжатый воздух, чтобы удалить загрязнения до того, как они достигнут вихревой трубки.

ISO 8573.1: 2001 - международный стандарт качества сжатого воздуха. Часть первая стандарта определяет качество сжатого воздуха, которое производитель указывает для своего продукта. Стандарт классифицирует три загрязняющих вещества: твердые частицы, водяной пар и масло. Каждый загрязнитель определяется до шести классов. Например: класс 3.4.2 означает, что (1) на кубический метр сжатого воздуха допускается 10 000 частей на миллион от 0,5 до 1 микрона и 500 частей на миллион твердых частиц размером от 1 до 5 микрон; (2) воздух должен быть высушен до точки росы под давлением 37 ° F или ниже; и (3) не может быть больше чем.1 мг на кубический метр масляных паров в воздухе. Линия фильтров сжатого воздуха и коалесцирующих фильтров ITW Vortec удовлетворяет первому и третьему требованиям. Осушитель холодильного типа может потребоваться для удовлетворения второго требования (см. Предыдущий раздел «Влияние влажности»).

Для вихревых трубок, пистолетов холодного воздуха или других регулируемых вихревых трубок для холодной фракции, где пользователь может отрегулировать продукт для получения воздуха с температурой минус 5 ° F или ниже, рекомендуется класс качества воздуха 3.3.2 ISO 8573.1: 2001.Для охлаждающих продуктов с фиксированной холодной фракцией рекомендуется класс качества воздуха 3.4.2.

Преимущества вихревых трубок по сравнению с другими методами охлаждения, в том числе:

✔ непревзойденная надежность

✔ нет движущихся частей

✔ регулируется в широком диапазоне температур

✔ без обслуживания

✔ маленький и легкий

✔ низкая стоимость

✔ устойчивость к суровым условиям

✔ отсутствие искры и опасности взрыва

✔ РЧ помехи не создаются

✔ мгновенное охлаждение и нагрев

При правильном выборе и применении успешные применения вихревых трубок включают охлаждение широкого спектра предметов, таких как электроника, пробы газа, персонал, работающий в жарких условиях, режущие инструменты и детали, формованные детали, термосвариваемые изделия, иглы для промышленных швейных машин, композитные и резиновые материалы, термодатчики, промышленные роботы и многое другое.Хотя нагревание не так распространено, как охлаждение, вихревые трубки используются с отличными результатами для сушки красок и чернил, сокращения времени отверждения клея и обогрева персонала, работающего в холодных условиях.

Посмотреть PDF

.

Vortec | Вихревые трубки

Обзор продукта

Вихревые трубки производят до 6000 БТЕ / час (1757 Вт) холода и температуры до -40 градусов, что позволяет удовлетворить различные потребности промышленного точечного и технологического охлаждения. Отсутствие движущихся частей делает вихревую трубку очень надежной и недорогой; и не требует электрического подключения к месту охлаждения. Вихревые трубки мгновенно охлаждают, полагаясь на сжатый воздух, вращающийся в трубке, для разделения воздуха на потоки холодного и горячего воздуха.

Вихревые трубки представляют собой компактный источник холода и охлаждения с моделями длиной от 6 до 13 дюймов (150-330 мм) и мощностью охлаждения от 100 до 6000 БТЕ / час (29 - 1757 Вт). Рабочие характеристики вихревой трубы легко регулируются путем изменения давления воздуха на входе, соотношения холодного и выпускаемого воздуха или путем замены генератора в самой трубе. И хотя обычно вихревые трубы используются для охлаждения, они также могут использоваться для обогрева, просто направляя отработанный горячий воздух в систему.

Технология вихревых трубок была изобретена французским физиком Жоржем Ранком в 1930 году и впервые была разработана для промышленного использования компанией Vortec в 1960-х годах. Увидеть как это работает. С тех пор вихревые трубы нашли применение в широком спектре систем охлаждения на машинах, сборочных линиях, в технологических процессах, а также для испытаний и измерений.

Преимущества

  • Охлаждает мгновенно
  • Самая низкая стоимость единицы холода среди всех методов охлаждения
  • Полностью регулируемое охлаждение, при необходимости легко перемещать с места на место
  • Подходит для охлаждения в самых ограниченных пространствах
  • Самые низкие требования к техническому обслуживанию среди любого холодильного оборудования
  • Экологически чистый, без хладагентов и химикатов
  • Простота установки, просто подключите сжатый воздух и вперед

Характеристики

  • Не требует обслуживания, без движущихся частей
  • Повторяемость цикла в пределах +/- 1 град.
  • Понижает температуру сжатого воздуха на входе до 100 ° F (55 ° C)
  • Электроэнергия на холодильной площадке не требуется
  • Охлаждает без хладагентов до -40 градусов
  • Компактный и легкий, легко транспортируемый
  • Регулируется для различных потребностей в охлаждении
  • Доступная теплопроизводительность при использовании той же трубки, до 93 ° C (200 ° F)
  • Доступны модели из алюминия (208 и 308) и нержавеющей стали (208SS)
  • Сменные генераторы для модификации охлаждения или при загрязнении

Технические характеристики


Арт. № 106-2-H 106-4-H 106-8-H 208-11-H
Материал конструкции Латунь / нержавеющая сталь Латунь / нержавеющая сталь Латунь / нержавеющая сталь Алюминий
Вход, дюйм, NPT 1/8 1/8 1/8 1/4
Холодопроизводительность (БТЕ / ч) 100 200 400 640
Расход воздуха при 100 фунт / кв. Дюйм (фут. / Мин) 2 4 8 11
Вход, гнездовой или мужской F F F F
Номер модели 208-15-H 208-25-H 208-11-HSS 208-15-HSS
Материал конструкции Алюминий Алюминий Нержавеющая сталь Нержавеющая сталь
Вход, дюйм, NPT 1/4 1/4 1/4 1/4
Холодопроизводительность (БТЕ / ч) 900 1500 640 900
Расход воздуха при 100 фунт / кв. Дюйм (фут. / Мин) 15 25 11 15
Вход, гнездовой или мужской F F M M
Номер модели 208-25-HSS 308-35-H 328-50-H 328-75-H 328-100-H
Материал конструкции Нержавеющая сталь Алюминий Алюминий Алюминий Алюминий
Вход, дюйм, NPT 1/4 1/4 1/2 1/2 1/2
Холодопроизводительность (БТЕ / ч) 1500 2650 3000 4500 6000
Расход воздуха при 100 фунт / кв. Дюйм (фут. / Мин) 25 35 50 75 100
Вход, гнездовой или мужской M F M M M
Модель # 106-2-h206-4-h206-8-h308-11-H Материал конструкцииЛатунь / нержавеющая стальЛатунь / нержавеющая стальЛатунь / нержавеющая сталь Вход алюминия, дюйм, NPT1 / 81/81/81/4 Холодопроизводительность (Вт) 2959117188 Потребление воздуха @ 6 .9 бар (л / мин) 57113226311 Вход, внутренняя или наружная частьFFFF Модель # 208-15-h308-25-h308-11-HSS208-15-HSS Материал конструкции АлюминийАлюминийНержавеющая стальНержавеющая сталь Вход, дюйм, NPT1 / 41/41/41/4 Охлаждающая способность (Вт) 264400118264 @ 6,9 бар (л / мин) 15251115 Вход, внутренняя или наружная частьFFMM Модель # 208-25-HSS308-35-h428-50-h428-75-h428-100-H Материал конструкцииНержавеющая сталь Алюминий Алюминий Алюминий Вход, дюйм, NPT1 / 41/41/21/21/2 Охлаждение Мощность (Вт) 44077787913191758Потребление воздуха при 6.9 бар (л / мин) 708991141521232830 Входное, внутреннее или внешнее MFMMM

Литература

Инструкция по установке и эксплуатации

Размеры и характеристики

.

Как работают вихревые трубки Видео

Вихревые трубки

Воздух, который вращается вокруг оси (как торнадо), называется вихрем. Вихревая трубка создает холодный и горячий воздух, нагнетая сжатый воздух через камеру генерации, которая закручивает воздух с высокой скоростью (1000000 об / мин) в вихрь. Высокоскоростной воздух нагревается по мере того, как он вращается вдоль внутренних стенок трубки к регулирующему клапану. Некоторый процент горячего воздуха с высокой скоростью выходит через клапан.Оставшаяся часть (теперь более медленного) воздушного потока вынуждена противодействовать восходящему потоку через центр высокоскоростного воздушного потока во втором вихре. Медленнее движущийся воздух отдает энергию в виде тепла и охлаждается по мере раскручивания трубки. Внутренний противоточный вихрь выходит из противоположного конца в виде очень холодного воздуха. Вихревые трубы создают температуру на 100 градусов F (56 градусов C) ниже температуры воздуха на входе. Долю выпускаемого горячего воздуха можно изменять для изменения температуры холодного воздуха на выходе, при этом большее количество выпускаемого воздуха приводит к более холодному потоку холодного воздуха (с более низкой скоростью потока), а меньшее количество выхлопных газов приводит к более теплой струе холодного воздуха (и более высокой скорости потока). .

Подробнее о вихревых трубках>

.

Принцип работы вихревого расходомера

Вихревые расходомеры могут использоваться для широкого диапазона жидкостей, то есть жидкостей, газов и пара. Их следует рассматривать в качестве первого выбора, при условии проверки на соответствие требованиям конкретного приложения.

Вихревые измерители

- это, по сути, частотомеры, поскольку они измеряют частоту вихрей, генерируемых «утолщенным телом » или «полосой сброса».

Вихри будут возникать только при определенной скорости (перенумеровать) в стороны, следовательно, вихревые измерители будут иметь приподнятый ноль, называемый точкой «отсечки».Прежде чем скорость станет равной нулю, выходной сигнал измерителя будет уменьшен до нуля.

При определенном обратном потоке (выше точки отсечки) некоторые вихревые измерители могут выдавать выходной сигнал, который может привести к ложной интерпретации.

См. Также: Анимация вихревого расходомера

Вихревые расходомеры - это расходомеры реального объема , как и диафрагмы. Эти измерители интрузии, такие как диафрагменные измерители, вызовут падение давления при увеличении потока, что приведет к постоянной потере.следовательно, жидкости, близкие к их точке кипения, могут вызвать кавитацию, поскольку давление на измерителе падает ниже давления пара жидкости.

Как только давление поднимется выше давления пара, пузырьки появятся. Кавитация вызывает сбои в работе расходомера, и ее следует всегда избегать.

Вихревой расходомер

Принцип

Жидкость, текущая с определенной скоростью и преодолевая неподвижное препятствие, порождает вихри.Генерация вихрей известна как Вихри Кармана, и точка кульминации вихрей будет приблизительно 1.2D ниже по потоку от тела обтекания.

Струхал обнаружил, что как только натянутая проволока начинает колебаться в воздушном потоке, частота будет прямо пропорциональна скорости воздуха,

Ст = f * d / V0 (без размера)

St = номер Струхаля

f = частота провода

d = диаметр проволоки

V0 = скорость

Это явление называется «выпадением вихрей», а последовательность вихрей известна как «Вихревая улица Кармана».

Частота образования вихрей является прямой линейной функцией скорости жидкости, а частота зависит от формы и ширины грани тела обтекания. Поскольку ширина препятствия и внутренний диаметр трубы будут более или менее постоянными, частота задается выражением -

f = (St * V) / c * D

f = частота вихря, Гц

St = число Струхаля, размер минус

В = Скорость жидкости на шеддере, м / с

D = Внутренний диаметр трубы, м

c = константа (отношение d / D)

d = Ширина забоя шеддера, м

Градиент потери давления на вихревом измерителе будет иметь форму, аналогичную форме диафрагмы.самая низкая точка давления будет на стержне шеддера (сравнима с веной контракта для диафрагмы). после этой точки давление будет постепенно восстанавливаться, что в конечном итоге приведет к необратимой потере давления. Чтобы избежать кавитации, представляет интерес потеря давления в вене-контракте.

Минимальное противодавление, необходимое для предотвращения кавитации:

Pmin = 3,2 * Pdel + 1,25 * Pv

Pmin = минимальное требуемое давление при пяти диаметрах трубы после расходомера, бар

Pdel = расчетная постоянная потеря давления в барах

Pv = давление пара при рабочей температуре в барах

Помните - для большинства вихревых измерителей d / D будет иметь диапазон 0.22 - 0,26, частота вихрей будет зависеть от размера метра, чем больше метр, тем ниже частота. Таким образом, максимальный диаметр вихревого измерителя ограничен, поскольку разрешение измерителя может стать проблемой для целей управления.

Для решения этой проблемы используются встроенные цифровые умножители, которые умножают частоту вихря без дополнительной ошибки.

Принцип измерения частоты

Пьезоэлектрические датчики - пара пьезоэлектрических кристаллов встроена в шеддерный стержень.Так как шеддерный стержень будет подвергаться воздействию переменных сил, вызванных частотой выпадения, то же самое будет и на пьезокристаллы.

Датчики переменной емкости - пара датчиков переменной емкости встроена в шеддерную планку. Поскольку шеддерная планка будет подвергаться чередующимся микродвижениям, вызванным силами в результате частоты выпадения, конденсаторы соответственно изменят свою емкость.

На производительность вихревых расходомеров влияет

Изменение геометрии стержня шеддера из-за эрозии

изменение геометрии стержня шеддера из-за залежей, т.е.е. Воск

Коррозия верхнего трубопровода

Изменение положения планки шеддера, если она не закреплена должным образом

Гидравлический шум.

В целом счетчик votex будет состоять из следующей части по электронике -

чувствительных элементов, предусилители переменного тока, усилитель переменного тока с фильтрами, функции шумоподавления, триггер Шмитта, микропроцессор

Характеристики

Измеритель образования вихрей обеспечивает линейный цифровой (или аналоговый) выходной сигнал без использования отдельных передатчиков или преобразователей, что упрощает установку оборудования.Точность измерителя хорошая в потенциально широком диапазоне расхода, хотя этот диапазон зависит от условий эксплуатации.

Частота выпадения зависит от размеров тела обтекания и, являясь естественным явлением, обеспечивает хорошую долгосрочную стабильность калибровки и повторяемость лучше, чем ± 0,15% от скорости. Дрейфа нет, потому что это частотная система.

В счетчике нет движущихся или изнашиваемых компонентов, что обеспечивает повышенную надежность и сокращение затрат на техническое обслуживание.Техническое обслуживание еще больше сокращается из-за отсутствия клапанов или коллекторов, вызывающих проблемы с утечкой. Отсутствие клапанов или коллекторов обеспечивает особенно безопасную установку, что является важным фактором, когда технологическая жидкость опасна или токсична.

Если используемый датчик достаточно чувствителен, один и тот же измеритель образования вихрей можно использовать как для газа, так и для жидкости. Кроме того, калибровка измерителя практически не зависит от рабочих условий (вязкости, плотности, давления, температуры и т. Д.), Используется ли измеритель для газа или жидкости.

Вихревой расходомер также предлагает низкую стоимость установки, особенно в трубах диаметром менее 6 дюймов (152 мм), что сравнимо со стоимостью установки диафрагмы и датчика дифференциального давления.

Ограничение включает диапазон размеров метров. Измерители диаметром менее 0,5 дюйма (12 мм) непрактичны, а измерители диаметром более 12 дюймов (300 мм) имеют ограниченное применение из-за их высокой стоимости по сравнению с системой с отверстиями и их ограниченного разрешения выходного импульса.

Количество импульсов, генерируемых на единицу объема, уменьшается по закону куба с увеличением диаметра трубы. Следовательно, вихревой расходомер диаметром 24 дюйма (610 мм) с типичным коэффициентом блокировки 0,3 будет иметь только выходную частоту полной шкалы приблизительно 5 Гц при скорости жидкости 10 футов / с (3 м / с).

Выбор и размер:

В качестве первого шага в процессе выбора рабочие условия (температура технологической жидкости, температура окружающей среды, давление в трубопроводе и т. Д.) Должны быть сопоставлены со спецификацией расходомера.

Смачиваемые материалы расходомера (включая связующие вещества) и датчики должны быть затем проверены на совместимость с технологической жидкостью как в отношении химического воздействия, так и безопасности. Например, на кислороде следует избегать использования цветных металлов или подходить к ним с особой осторожностью. Затем следует установить минимальный и максимальный расход расходомера для данного приложения.

Минимальный расход расходомера определяется числом Рейнольдса от 10 000 до 10 500, плотностью жидкости и минимально допустимой частотой утечки для электроники.Максимальный расход определяется потерей давления в измерителе (обычно с двумя скоростными головками), началом кавитации с жидкостями и звуковой скоростью потока (запирание) с газами.

Следовательно, диапазон расхода для любого применения полностью зависит от вязкости, плотности и давления пара рабочей жидкости, а также от максимальной скорости потока и давления в трубопроводе.

Для продуктов с низкой вязкостью, таких как вода, бензин и жидкий аммиак, и при максимальной скорости нанесения 15 футов / с (4.6 м / с), вихревые расходомеры могут иметь диапазон измерения около 20: 1 с потерей давления около 4 фунтов на кв. Дюйм (27,4 кПа).

Высокая точность («скорости») расходомера и цифровой линейный выходной сигнал делают его применение в широких диапазонах расхода практическим предложением. Диапазон изменения уменьшается пропорционально увеличению вязкости, уменьшению плотности или уменьшению максимальной скорости потока процесса. Поэтому вихревые расходомеры непригодны для использования с жидкостями с высокой вязкостью.

Преимущества вихревого расходомера

  • Вихревые расходомеры для жидкостей, газов и пара
  • Низкий износ (относительно турбинных расходомеров)
  • Относительно низкая стоимость монтажа и обслуживания
  • Низкая чувствительность к изменениям условий процесса
  • Стабильная долгосрочная точность и повторяемость
  • Применимо к широкому диапазону рабочих температур
  • Доступен для труб большого диаметра

Ограничения для вихревого расходомера

  • Не подходит для очень малых расходов
  • Минимальная длина прямой трубы требуется до и после вихревого расходомера

Применение вихревого расходомера

Вихревые расходомеры

подходят для различных применений и отраслей, но лучше всего работают с чистыми жидкостями с низкой вязкостью, средними и высокими скоростями.

Некоторые из основных применений включают:

  • Коммерческий учет природного газа
  • Измерение пара
  • Поток жидких суспензий
  • Общие водные приложения
  • Жидкие химикаты и фармацевтика

Также читайте: Принцип работы турбинного расходомера

.

Смотрите также