Вплив форми ротора на ефективність гідродинамічного нагрівача

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310140

Ключові слова:

барабан ротора, температура рідини, обертання циліндра, рівень рідини, теплова енергія

Анотація

У роботі розглядаються питання, пов’язані з проектуванням гідродинамічного нагрівача дросельного типу. Максимальні кутові швидкості для циліндричних і конічних форм визначаються з умови невитікання рідини з посудини, що обертається.

Теоретичні дослідження показали, що конічна форма спідниці є більш оптимальною, оскільки при збільшенні рівня рідини в посудині в межах 0,02–0,09 м кутова швидкість зменшується відповідно з 37,566 рад/с до 17,709 рад/с. Крім того, при конусності стінок посудини 5° і висоті рівня рідини 0,02 м об’єм рідини становить 11,0·10–5 м3. Якщо збільшити рівень рідини до 0,09 м, то об’єм рідини збільшиться до 55,0·10–5 м3. При конусності 10° відповідно також спостерігається збільшення об’єму рідини з 6,0·10–5 м3 до 42,0·10–5 м3.

Для встановлення невеликого підвищення температури рідини при її продавлюванні через дросельні отвори був виготовлений прозорий макет. Експериментальні дослідження показали блокування повітря при утворенні кільця рідини в порожнині ротора. Крім того, було виявлено, що чим менше внутрішній радіус рідинного кільця, тим вище температура рідини, що продавлюється через дросельні отвори. Для цього в гідродинамічному нагрівачі була передбачена система видалення повітря з його ротора.

Коли ротор працює, бічні зовнішні стінки конічної спідниці взаємодіють з рідиною, змушуючи її обертатися. Обертова рідина, піднімаючись по стінках корпусу, починає взаємодіяти з нижньою частиною ротора, що негативно позначається на роботі гідродинамічного нагрівача в цілому. Для цього в корпусі був передбачений спеціальний направляючий циліндр.

Коли рідина витісняється через отвір дроселя, відбувається зниження тиску та збільшення швидкості рідини. Це призводить до збільшення його кінетичної енергії, яка потім перетворюється в теплову енергію за рахунок тертя між молекулами рідини. Цей принцип використовується в різних системах, таких як системи опалення, промислові процеси або лабораторні дослідження. Однак створення тиску перед дросельними отворами за допомогою сил інерції обертової маси рідини є перспективним напрямком

Біографії авторів

Bekbolat Nussupbekov, Karaganda Buketov University

Professor, Candidate of Technical Sciences

Department of Engineering Thermophysics named after professor Zh.S. Akylbayev

Yerlan Oshanov, Karaganda Buketov University

Senior Lecturer, Master of Transport

Department of Transport and Logistics Systems

Mihail Ovcharov, Karaganda Buketov University

Full Professor, Candidate of Technical Sciences

Department of Transport and Logistics Systems

Moldir Duisenbayeva, Karaganda Buketov University

Doctoral Student

Department of Engineering Thermophysics named after professor Zh.S. Akylbayev

Adilzada Sharzadin, Karaganda Buketov University

Candidate of Pedagogical Sciences

Department of Transport and Logistics Systems

Aitkul Kongyrbayeva, Karaganda Buketov University

Doctoral Student

Department of Engineering Thermophysics named after professor Zh.S. Akylbayev

Makpal Amanzholova, Karaganda Buketov University

Мaster of Technical Sciences, Teacher

Department of Transport and Logistics Systems

Посилання

  1. Tergemes, K. T., Duisembaev, M. S. (2014). Vortex heat generator with an adjustable energy conversion coefficient for heating farmhouses. Research, results. Available at: https://articlekz.com/article/12654
  2. Guo, G., Lu, K., Xu, S., Yuan, J., Bai, T., Yang, K., He, Z. (2023). Effects of in-nozzle liquid fuel vortex cavitation on characteristics of flow and spray: Numerical research. International Communications in Heat and Mass Transfer, 148, 107040. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2023.107040
  3. Usychenko, V. G. (2012). The Ranque effect as a self-organization phenomenon. Technical Physics, 57 (3), 379–385. https://doi.org/10.1134/s1063784212030164
  4. Aghakashi, V., Saidi, M. H. (2018). Turbulent decaying swirling flow in a pipe. Heat Transfer Research, 49 (16), 1559–1585. https://doi.org/10.1615/heattransres.2018021519
  5. Yurchenko, V. V., Isaev, V. L., Kuchin, V. N., Kalinin, A. A., Zeynullin, A. A. (2014). Pat. No. 31003 KZ. Mechanical heat generator. declareted: 13.10.2014; published: 15.03.2016. Available at: https://kzpatents.com/4-31003-teplogenerator-mehanicheskijj.html
  6. Kalinin, A. A., Kuchin, V. N., Breydo, I. V., Isaev, V. L., Yurchenko, V. V. (2016). Pat. No. 31624 KZ. Cavitation vortex heat generator. declareted: 04.12.2014; published: 30.09.2016. Available at: https://kzpatents.com/4-31624-teplogenerator-kavitacionno-vihrevojj.html
  7. Mujtaba, M., Cuntang, W., Yasin, F. M., Xie, F. (2018). Throttle Valve as a Heating Element in Wind Hydraulic Thermal System. Journal of Advance Research in Mechanical & Civil Engineering (ISSN: 2208-2379), 5 (2), 01–11. https://doi.org/10.53555/nnmce.v5i2.304
  8. Ved, V., Nikolsky, V., Oliynyk, O., Lipeev, A. (2017). Examining a cavitation heat generator and the control method over the efficiency of its operation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (8 (88)), 22–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.108580
  9. Casiano, M. J., Hulka, J. R., Yang, V. (2010). Liquid-Propellant Rocket Engine Throttling: A Comprehensive Review. Journal of Propulsion and Power, 26 (5), 897–923. https://doi.org/10.2514/1.49791
  10. Kapranova, A. B., Lebedev, A. E., Melzer, A. M., Neklyudov, S. V. (2019). About Formation of Elements of a Cyber-Physical System for Efficient Throttling of Fluid in an Axial Valve. Cyber-Physical Systems: Advances in Design & Modelling, 109–119. https://doi.org/10.1007/978-3-030-32579-4_9
  11. Kapranova, A. B., Lebedev, A. E., Meltser, A. M., Neklyudov, S. V. (2018). On the influence of the throughput of the axial valve on the parameters of the stochastic model of cavitation. RHJ Journal of the Chemical Society named after D.I. Mendeleev, 62 (4), 51–53.
  12. Kireev, V., Nizamova, A., Urmancheev, S. (2019). The hydraulic resistance of thermoviscous liquid flow in a plane channel with a variable cross-section. Journal of Physics: Conference Series, 1158, 032014. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1158/3/032014
  13. Qian, J., Liu, C., Qiu, C., Li, W., Chen, D. (2024). Liquid hydrogen cavitation analysis inside an oblique globe valve. Flow Measurement and Instrumentation, 97, 102599. https://doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2024.102599
  14. Hwang, S., Kim, H., Choi, H., Kim, T., Kim, H. (2024). Design evaluation of an immersion heater using a fluid with low Prandtl number based on computation fluid dynamics analysis. Journal of Mechanical Science and Technology, 38 (4), 2151–2159. https://doi.org/10.1007/s12206-024-0343-2
  15. Ghahramani, E., Ström, H., Bensow, R. E. (2021). Numerical simulation and analysis of multi-scale cavitating flows. Journal of Fluid Mechanics, 922. https://doi.org/10.1017/jfm.2021.424
  16. Oshanov, E., Abdirova, N., Tusuphanova, A. (2023). Determination of the maximum angular speed rotation of inertial heating hydrodynamic installation rotor. Abstracts of I International Scientific and Practical Conference. Varna, 222–226.
  17. Nussupbekov, B., Oshanov, Y., Ovcharov, M., Mussenova, E., Ospanova, D., Bolatbekova, M. (2022). Development and creation of a hydrodynamic liquid heating unit. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (8 (119)), 62–69. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.264227
  18. Hoppe, F., Breuer, M. (2020). A deterministic breakup model for Euler–Lagrange simulations of turbulent microbubble-laden flows. International Journal of Multiphase Flow, 123, 103119. https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103119
  19. Nussupbekov, B. R., Ovcharov, M. S., Oshanov, E. Z., Yesbergenov, U. B., Duisenbayeva, M. S., Tishbekov, A. A., Amanzholova, M. K. (2023). Determination of the effects of the diameters of the throttle holes on the fluid flow of an inertial hydrodynamic installation. Bulletin of the Karaganda University “Physics Series,” 112 (4), 82–90. https://doi.org/10.31489/2023ph4/82-90
  20. Nussupbekov, B., Oshanov, Y., Ovcharov, M., Kutum, B., Duisenbayeva, М., Kongyrbayeva, A. (2023). Identifying regularities of fluid throttling of an inertial hydrodynamic installation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (126)), 26–32. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.292522
Вплив форми ротора на ефективність гідродинамічного нагрівача

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-08-28

Як цитувати

Nussupbekov, B., Oshanov, Y., Ovcharov, M., Duisenbayeva, M., Sharzadin, A., Kongyrbayeva, A., & Amanzholova, M. (2024). Вплив форми ротора на ефективність гідродинамічного нагрівача. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8 (130), 42–49. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.310140

Номер

Том 4 № 8 (130) (2024): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Bekbolat Nussupbekov, Yerlan Oshanov, Mihail Ovcharov, Moldir Duisenbayeva, Adilzada Sharzadin, Aitkul Kongyrbayeva, Makpal Amanzholova

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.