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国际创新研究期刊》的研究在科学、工程和技术

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实验分析流经旋转旋流器的导叶的效果

Mansha kumari1,沙Jagruti2,Arvind.S.Mohite3
  1. 主机(JPGTP)学生,机械工程系,技术与工程学院硕士大学、瓦尔道拉,印度古吉拉特邦
  2. 主机(JPGTP)学生,机械工程系,技术与工程学院硕士大学、瓦尔道拉,印度古吉拉特邦
  3. 机械工程系助理教授,技术与工程学院硕士大学、瓦尔道拉,印度古吉拉特邦
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文摘

回旋流需要控制,实现在燃烧室火焰稳定。回旋流大影响流场的稳定和适当的燃烧强度通过控制混合的混合物。本研究的核心目标是呈现的细节一个轴对称旋流器模型的实验分析。旋流器在45°8叶片旋转叶片实验研究。也的影响在不同的进口和出口导叶角旋转旋流器的实验研究。重叠角为30°的叶片之间提供适当的指导通过旋流器的流。半球形虚张声势的身体连接到中心为了克服进口流场畸变。已使用五孔探针测量流遍历机制。再循环速度中心核心和角落区域和五孔探针捕获。测量沿整个长度的模型在不同站,允许轴向平均速度分量和压力场的测定参数,提供全面的信息来帮助和理解如此复杂的循环流动。 Flow field characteristics downstream of the swirler at different axial locations are examined in detail. The recirculation length and width are found to be strongly dependent on the amount of turbulence created by the vane swirler. Experimental analysis gives complete visualization of swirl flow with limits of boundary for mixing of flow.

关键字
旋流器、逆压力梯度、叶片角度,回流区,五孔探针

介绍
旋转流提供了一个有趣的研究领域为航空航天和机械工程师和燃烧工程师特别是,因为它涉及到复杂的相互作用的再循环和湍流混合援助火焰稳定燃烧系统。回旋流在许多燃烧系统的实际应用,如工业炉和燃气轮机燃烧器。回旋流反应和non-reacting条件发生在广泛的应用,如燃气涡轮机,海洋燃烧器,燃烧器,化学加工厂、回转窑和喷雾烘干机。旋转射流作为一种控制燃烧室火焰。漩涡的存在导致建立径向和轴向压力梯度,进而影响流场。强大的漩涡的不良轴向压力梯度足够大导致反向流沿轴和生成一个内部循环区。在目前的研究中,叶片旋流器的设计是基于Mathur的设计过程和Macallum [1]。在漩涡的能量生成和飞机的速度和静压分布报告发放到大气中,参照中央循环区。漩涡流可以通过无因次特征数称为涡流数“年代”,即轴向涡流动量通量的比值(GΦ)和轴向轴向动量通量(Gx)倍当量喷嘴半径(R)。根据啤酒& Chigier漩涡数量只有依赖几何
S = 0.67 * (1 - (di /做)3]/ [1 - (di /做)2]* tanα
在那里,
(di /做)=中心提示比和α=涡流叶片角
弱漩涡的基本特征(S < 0.3)只是增加一个免费的宽度或射流但不局限于开发任何轴向循环。这是由于低轴向压力梯度,而强大的漩涡(> 0.6)发展强大的轴向和径向压力梯度,形成一个中央环形紊流区艾滋病。中央环形紊流区(CTRZ)之间的不平衡是由于不良沿射流轴压力梯度和流体粒子的动能在轴向方向上流动。这是由于消散和扩散的漩涡,也流发散[3]。再循环地区如无花果所示:1。基于漩涡,漩涡流分为弱、中、强漩涡。如果漩涡数小于0.3通常分为弱漩涡,如果是在0.3和0.6之间叫做媒体漩涡如果漩涡数大于0.6,它被称为强涡流[4]。漩涡的紊流区几何直接作用[2]。在燃烧器,中央再循环区作为气动堵塞或一个三维钝头体。这有助于火焰稳定通过提供一个热循环流动燃烧产品和降低速度地区火焰速度和流速可以匹配。 Swirling jets are used in furnaces as a means of controlling the length and stability of the flame. A common method of generating a swirling flow is by employing a vane swirler.
图像

二世。基本几何实验
的完整视图漩涡流实验分析是必需的,与叶片旋流器模型45°角是由透明有机玻璃材料。几何由入口管的长度350毫米,120毫米外径和中心,直径40毫米。在第一次设计中,旋转旋流器的入口管由8叶片在0°进口45°角和出口角度。外长度、内长度、高度和叶片厚度为83毫米,58毫米,分别为30毫米和0.25毫米。旋转中心是60毫米长和直径40毫米。设计是无花果所示:(2)。在第二次设计中,旋转旋流器的入口管由8叶片在0°进口45°角和出口角度。外长度、内长度、高度和叶片厚度为83毫米,58毫米,分别为30毫米和0.25毫米。旋转中心是60毫米长和直径40毫米。转子和定子之间的差距是2毫米。定子由5导叶的叶片在0°进口角& 0°出口角的长度和高度,分别为40毫米& 30毫米。 Stator length is 70mm. Design is shown in fig :(3)
在第三设计旋转旋流器的入口管由8叶片在0°进口45°角和出口角度。外长度、内长度、高度和叶片厚度为83毫米,58毫米,分别为30毫米和0.25毫米。旋转中心是60毫米长和直径40毫米。旋转的差距和定子是2毫米。定子由5导叶的叶片在0°进口角& 0°出口角的长度和高度,分别为40毫米& 30毫米。定子长度是70毫米。设计是图(4)所示
图像
提供的入口管是10毫米孔测量平均速度在进口的帮助下一个静态皮托管。入口管是紧随其后的是进口dia的锥形扩散器。120毫米和250毫米出口印度。扩散是紧随其后的是突然扩张250×250毫米的圆室截面和长度为1100毫米。10毫米dia的漏洞。钻在扩散器和室五孔探针测量速度。排气尾管120毫米1300毫米的直径和长度是提供防止大气扰动发展的流。旋流器放置在叶片尖端的入口管外飞机完全一致的入口管由Mathur如上所述,Macallum [7]。

三世。实验设置和测试设备
数据已在低速风机隧道测试设备。风洞测试区75 * 75 * 60的横截面,并将在出口处的鼓风机的帮助下收敛类型的喷嘴和小管。在风洞流的停滞的状况类型。三维旋流器的几何形状是由透明有机玻璃材料,它由入口管的长度350毫米,外直径120毫米和中心,直径40毫米。入口管连接到风洞无花果所示:5。叶片旋流器放置在入口管叶片尖端,配合出口入口管的平面。入口管是紧随其后的是突然膨胀室250×250毫米的圆截面长度1100毫米。10毫米直径的孔钻下游的旋流器在不同的站在扩散器(P)和室。圆室是紧随其后的尾端管长度1300毫米和120毫米直径。如前所述,尾端管提供防止液体回流影响的漩涡流开发室。 Based on the axial velocity profile at the inlet of the test section the bulk mean velocity is found to be 20 m/s for free jet.

四探针校准。
目前的实验与轴向、切向和径向流的速度。这里五孔探针如图7所示是用来找出这些速度组件。为此,五孔探针的标定完成然后用于实验。分离的五孔探针校准的校准部分的附加150 cm x 220 cm的鼓风机图六所示。调查对一个标准的校准空速管动态压力和螺旋角。压力信号的空速管和五管探测器在多管压力计。隧道流速度不一的步骤和每个速度阅读真正的动态压力标准空速管和探测器的每个管的压力在零侧管的位置被记录下来。这些都是重复的螺旋角变化从-20°- -20°的步骤5°。
图像

诉校准动态压力和螺旋角
探测器的图像动态头不断的从不同螺旋角从-20°+ 20°,真正的动压头的不同的价值观和探针头被绘制。绘制所有的值后,平均胎面线推导给的值动态头常数K = 2.32。螺旋角不变的图是在不同螺距角,合理的价值(P3 - P1) / (P5 - P1-4)策划和结果平均值的螺旋角常数C = 8.72。仪器用于测量速度在不同站与球面五孔探针直径6.5毫米。传感头是眼镜蛇的允许探针轴旋转而不改变探针旋转。的球形头部被指导对其轴,直到压力管是平等的和扭转角β可以读出刻度盘上固定的标志。阅读压力变送器的p1, p2, p3和p4都记下了。使用校准曲线得到剩余的属性如流的角度和速度流Ū,所有组件的速度(方程式(1)-(4))[9][10]的测量从上面的压力值。回转机构是用于线性遍历。测量轴向、径向和切向速度的组件获得了每10毫米径向距离在不同X / D轴向下游站的旋流器。 A total of 16 axial locations downstream of the swirler axially are considered for the measurement.
图像
在U, V和W轴向、径向速度和切向分量U, k24不断从校准曲线,p1, p2, p3和p4的静态压力在各自的孔和r是空气的密度。

第六,结果和讨论
轴向、径向和切向速度测量在不同的轴向位置。在每个轴向位置五皮托管测量球面移动速度的各种组件。图7,fig.8 fig.9显示了轴向速度概要文件从实验值8旋转叶片旋流器无导叶,八个旋转叶片旋流器在0°与导叶进口和0°出口角,八个旋转叶片旋流器在0°与导叶进口& 45°分别出口角。在站在图7中,发现负速度中心只存在点,主要是由于存在的中心。轴向速度的增加是由于传授运动流体的动能的叶片旋流器。8叶片旋流器、反向速度发生从车站站G的扩散和最大反向10 m / s的速度发生。最大反向速度发生从车站K O是18 m / s膨胀室。整个或完成再循环发生膨胀室。由于湍流速度是被观察到在不同站H & I。
图像
Fig.8,发现存在积极的速度从站与最大速度E扩散地区18 m / s。最大反向速度从车站O F是膨胀室18 m / s。整个或完成再循环发生膨胀室。在出口处的扩张室、压力大于大气压力。
图像
Fig.9,发现整个负速度存在从A到C,再循环在扩散地区区域发展。站D & E由于湍流,不同速度被观察到。在车站F和G,再整个负速度是观察。膨胀室从车站L O整个流如果发生逆转。由于湍流速度是不同的在车站H k的一个很好的混合反应物与空气发生由于高湍流产生的高剪切应力。

七世。结论
实验结果提供旋转叶片旋流器和固定旋流器之间的比较。发现完整的再循环区在膨胀室旋转叶片旋流器在中央循环区发现固定叶片旋流器。在旋转中也发现均速流旋流器与导叶在0°进口和0°出口角度。好再循环区在旋转旋流器相比,固定的旋流器。提供的尾气在旋流器的下游压力有助于恢复流动大气中离开。测量轴向、径向和切向速度有助于确定意味着下游旋流器的流场特性,可用于反应流燃烧器和燃烧器的研究。根据这个设计,我们越来越强大的漩涡通过实验和理论计算。

引用
  1. Chigier,附加说明,& Beer, J.M. 1964. Velocity and Static Pressure Distributions in Swirling Air Jets Issuing from Annular and Divergent Nozzles. Journal of Basic Engineering, 86, 788–796.
  2. R ThundilKaruppa Raj & V Ganesan叶片旋流器引起的循环流动的实验研究,印度工程和材料科学学报,16卷,2009年2月,14-22页。
  3. 诉Ganesan r . ThundilKaruppa Raj,研究各种参数对流动的影响发展背后叶片旋流器,热科学国际期刊47 (2008)1204 - 1225 1205。
  4. E。Kilik,更好的漩涡一代通过使用弯曲的叶片,加州州立大学,加州长滩的. .
  5. 马丁Mathur N.R.L. Maccallum,旋转空气喷气机从叶片旋流器发行。第1部分:杂志免费飞机,燃料研究所的214 (1967)214 - 225。
  6. Mathur,马丁,&Maccallum, N.R.L. 1967. Swirling Air Jets Issuing from Vane Swirlers. Part 2: Enclosed Jets. Journal of the Institute of Fuel, June, 238–245.
  7. 燃烧空气动力学者啤酒和Chigier。
  8. 燃烧Fischier基本面。
  9. 核磁共振帕瓦尔,响亮的那么Mohite境帕特尔调查和验证燃烧室涡流产生的时间凑,2010年。SVNIT,苏拉特。
  10. Ashok K。Dhakiya Bhavin K。沙,Arvind.S。Mohite,流经燃烧研究旋流器与扩散的影响再循环区。国际工程研发e-ISSN:杂志2278 - 067 x, p-ISSN: 2278 - 800 x, www.ijerd.com卷3期6(2012年9月),页68 - 73
  11. Bhavin K。沙,Ashok K。Dhakiya Arvind.S。Mohite,增强在燃烧室旋流器的设计。ISSN 0971 - 3043印度技术education.2012杂志》上。Pg 67。。