ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ЗМІШУВАННЯ В РІДИННО-ПАРОВИХ СТРУМИННИХ АПАРАТІВ
Ключові слова:
рідинно-паровий струминний апарат, камера змішування, експериментальне дослідження, пасивний потік, геометричні параметри, ефективність процесу змішування
Анотація
У статті описано перспективи експериментальних досліджень рідинно-парових струминних апаратів з камерами змішування різної геометричної форми. Для формулювання завдань дослідження було проведено критичний аналіз сучасних досліджень вітчизняних та зарубіжних науковців, які досліджують ефективність процесів змішування в двофазних струминних апаратах. В результаті огляду літературних джерел, можна зробити висновок, що ступінь завершеності процесу змішування активного та пасивного потоків з досягненням необхідних кінцевих параметрів є досить складним процесом. Отже, отримані результати числових досліджень повинні бути доповнені додатковими експериментальними дослідженнями. У статті наведено схему та опис експериментальної установки для досліджень рідинно-парових струминних апаратів з камерами змішування різної геометричної форми. Програма та методика містять діапазон зміни режимних та геометричних параметрів при проведенні експериментальних досліджень. Запропоновано схему автоматики експериментальної установки та пропоновані контрольно-вимірювальні прилади в характерних точках циклах.
Посилання
1. Tashtoush B. M., Al-Nimr M. A., Khasawneh M. A. A comprehensive review of ejector design, performance, and applications. Appl. Energy. 2019. Vol. 240. P. 138–172.
2. Grazzini G., Milazzo A., Mazzelli F. Ejector for Efficient Refrigeration. Cham, Switzerland, 2018. 85 p.
3. Milazzo A., Mazzelli F. Future perspectives in ejector refrigeration. Appl. Therm. Eng. 2017. Vol. 121. P. 344–350.
4. Rahvard A. J., Lakzian E., Foroozesh F., Khoshnevis A. An applicable surface heating in a two-phase ejector refrigeration. European Physical Journal Plus. 2022. Vol. 137(2). P. 202.
5. Assari M., Tabrizi R., Basirat H., Beik A. Jafar Gholi, Shamesri K. Numerical study of water-air ejector using mixture and two-phase models. International Journal of Engi-neering. 2022. Vol. 35(2). P. 202-212.
6. Ayman G. M., Dincer I., Experimental performance evaluation of a combined solar system to produce cooling and potable water. Solar Energy. 2015. Vol. 122. P. 1066-1079.
7. Chen Y., Zou H., Dong J., Xu H., Tian C., Butrymowicz D. Experimental investigation on refrigeration performance of a CO2 system with intermediate cooling for automobiles. Applied Thermal Engineering. 2020. Vol. 174. P. 466-480.
8. Colarossi M., Trask N., Schmidt D. P., Bergander M. J. Multidimensional modeling of condensing two-phase ejector flow. International Journal of Refrigeration. 2012. Vol. 35(2). P. 290–299. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2011.08.013.
9. Tashtoush B., Nayfeh Y. Energy and economic analysis of a variable-geometry ejector in solar cooling systems for residential buildings. Journal of Energy Storage. 2020. Vol. 27. e101061.
10. Falsafioon M., Aidoun Z., Ameur K. Numerical Investigation on the Effects of Internal Flow Structure on Ejector Performance. J. Appl. Fluid Mech. 2019. Vol.114. P. 201-211.
11. Jimenez-Garcia J. C., Rivera W. Parametric analysis on the experimental performance of an ammonia/water absorption cooling system built with plate heat exchangers. Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 148. P. 87–95. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.11.040.
12. Yang, X., Long, X. & Yao X. Numerical investigation on the mixing process in a steam ejector with different nozzle structures. Original Research Article International Journal of Thermal Sciences. 2012. Vol. 56. P. 95-106.
13. Dong J., Hu Q., Yu M., Han Z., Cui W., Liang D., Ma H., Pan, X. Numerical investigation on the influence of mixing chamber length on steam ejector performance. Appl. Therm. Eng. 2020. Vol. 169. P. 325-340.
14. Sutthivirode K., Thongtip T. Performance improvement of ejector refrigerator–based water chiller working with different mixing chamber profiles. Alex. Eng. J. 2021. Vol. 60(4). P. 3693-3707.
15. Zhang G., Dykas S., Majkut M., Smołka K., Cai X. Experimental and numerical research on the effect of the inlet steam superheat degree on the spontaneous condensation in the IWSEP nozzle. Int. J. Heat Mass Transf. 2021. Vol.165. P. 1020-1034.
16. Zhang G., Zhang X., Wang D., Jin Z., Qin X. Performance evaluation and operation optimization of the steam ejector based on modified model. Appl. Therm. Eng. 2019. Vol. 163. P. 368-380.
17. Marchenko V., Osipov V., Prokopov M., Sharapov S. Principle of stream thermocompression: conception of energetic efficiency and prospect of realization is in small heat energetic. MOTROL. Motoryzacja i energetylca rolnictwa. 2009. Vol. 11. P. 70–76.
18. Sharapov S., Arsenyev V., Kozin V. Experimental investigation of liquid-vapor ejector with conical mixing chamber. Technology audit and production reserves. 2016. № 4/1(30). Р. 50–55.
19. Sharapov S., Arsenyev V., Prokopov M., Kozin V. Influence of the passive flow initial parameters on the efficiency of liquid-vapor ejectors. Lecture Notes in Mechanical Engineering: Advances in Design, Simulation and Manufacturing. DSMIE 2018. 2019. P. 346–355. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93587-4_36.
20. Sharapov S., Mižáková J., Husiev D., Panchenko V., Ivanov V., Pavlenko I., Židek K. Vapor Overproduction Condition Monitoring in a Liquid–Vapor Ejector. Processes. 2022. Vol. 10. P. 2383. https://doi.org/ 10.3390/pr10112383.
21. Danfoss. Системний менеджер, AK-SM 820A 080Z4024 URL : https://assets.danfoss.com/documents/255933/AQ444322069089en-000101.pdf (дата звернення 24.01.2024).
22. Danfoss. Датчик температури, MBT 3270, 30 мм, G,1/4 084Z2443. URL: https://assets.danfoss.com/documents/197353/ AI174986427610en-000602.pdf (дата звернення 24.01.2024).
23. Danfoss. Перетворювач сигналу тиску, AKS 33, -1.00 бар – 12.00 бар, -14.50 фунт на дюйм² 060G2105 – 174.00 фунт на дюйм². URL:https://assets.danfoss.com/documents/186172/AI309147088294en-000301.pdf (дата звернення 24.01.2024).
24. Danfoss. AME 435, Напруга живлення [В] AC: 24, 20.00 мм 082H016. URL https://assets.danfoss.com/documents/241855/ AQ17528647551401-010502.pdf (дата звернення 24.01.2024).
25. Теплолічильник SHARKY 775. Паспорт. Керівництво з експлуатації. URL: https://lichilnik.com.ua/index.php?route=product/ product/download&product_id=590&download_id=19 (дата звернення 24.01.2024).
26. Водокільцеві вакуумні насоси, моноблочні серії PVM. URL: : https://emerem.com.ua/industrial-pumps/vacuum-pumps/vakuumnyj-nasos-monoblock/# (дата звернення 24.01.2024).
2. Grazzini G., Milazzo A., Mazzelli F. Ejector for Efficient Refrigeration. Cham, Switzerland, 2018. 85 p.
3. Milazzo A., Mazzelli F. Future perspectives in ejector refrigeration. Appl. Therm. Eng. 2017. Vol. 121. P. 344–350.
4. Rahvard A. J., Lakzian E., Foroozesh F., Khoshnevis A. An applicable surface heating in a two-phase ejector refrigeration. European Physical Journal Plus. 2022. Vol. 137(2). P. 202.
5. Assari M., Tabrizi R., Basirat H., Beik A. Jafar Gholi, Shamesri K. Numerical study of water-air ejector using mixture and two-phase models. International Journal of Engi-neering. 2022. Vol. 35(2). P. 202-212.
6. Ayman G. M., Dincer I., Experimental performance evaluation of a combined solar system to produce cooling and potable water. Solar Energy. 2015. Vol. 122. P. 1066-1079.
7. Chen Y., Zou H., Dong J., Xu H., Tian C., Butrymowicz D. Experimental investigation on refrigeration performance of a CO2 system with intermediate cooling for automobiles. Applied Thermal Engineering. 2020. Vol. 174. P. 466-480.
8. Colarossi M., Trask N., Schmidt D. P., Bergander M. J. Multidimensional modeling of condensing two-phase ejector flow. International Journal of Refrigeration. 2012. Vol. 35(2). P. 290–299. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2011.08.013.
9. Tashtoush B., Nayfeh Y. Energy and economic analysis of a variable-geometry ejector in solar cooling systems for residential buildings. Journal of Energy Storage. 2020. Vol. 27. e101061.
10. Falsafioon M., Aidoun Z., Ameur K. Numerical Investigation on the Effects of Internal Flow Structure on Ejector Performance. J. Appl. Fluid Mech. 2019. Vol.114. P. 201-211.
11. Jimenez-Garcia J. C., Rivera W. Parametric analysis on the experimental performance of an ammonia/water absorption cooling system built with plate heat exchangers. Applied Thermal Engineering. 2019. Vol. 148. P. 87–95. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2018.11.040.
12. Yang, X., Long, X. & Yao X. Numerical investigation on the mixing process in a steam ejector with different nozzle structures. Original Research Article International Journal of Thermal Sciences. 2012. Vol. 56. P. 95-106.
13. Dong J., Hu Q., Yu M., Han Z., Cui W., Liang D., Ma H., Pan, X. Numerical investigation on the influence of mixing chamber length on steam ejector performance. Appl. Therm. Eng. 2020. Vol. 169. P. 325-340.
14. Sutthivirode K., Thongtip T. Performance improvement of ejector refrigerator–based water chiller working with different mixing chamber profiles. Alex. Eng. J. 2021. Vol. 60(4). P. 3693-3707.
15. Zhang G., Dykas S., Majkut M., Smołka K., Cai X. Experimental and numerical research on the effect of the inlet steam superheat degree on the spontaneous condensation in the IWSEP nozzle. Int. J. Heat Mass Transf. 2021. Vol.165. P. 1020-1034.
16. Zhang G., Zhang X., Wang D., Jin Z., Qin X. Performance evaluation and operation optimization of the steam ejector based on modified model. Appl. Therm. Eng. 2019. Vol. 163. P. 368-380.
17. Marchenko V., Osipov V., Prokopov M., Sharapov S. Principle of stream thermocompression: conception of energetic efficiency and prospect of realization is in small heat energetic. MOTROL. Motoryzacja i energetylca rolnictwa. 2009. Vol. 11. P. 70–76.
18. Sharapov S., Arsenyev V., Kozin V. Experimental investigation of liquid-vapor ejector with conical mixing chamber. Technology audit and production reserves. 2016. № 4/1(30). Р. 50–55.
19. Sharapov S., Arsenyev V., Prokopov M., Kozin V. Influence of the passive flow initial parameters on the efficiency of liquid-vapor ejectors. Lecture Notes in Mechanical Engineering: Advances in Design, Simulation and Manufacturing. DSMIE 2018. 2019. P. 346–355. https://doi.org/10.1007/978-3-319-93587-4_36.
20. Sharapov S., Mižáková J., Husiev D., Panchenko V., Ivanov V., Pavlenko I., Židek K. Vapor Overproduction Condition Monitoring in a Liquid–Vapor Ejector. Processes. 2022. Vol. 10. P. 2383. https://doi.org/ 10.3390/pr10112383.
21. Danfoss. Системний менеджер, AK-SM 820A 080Z4024 URL : https://assets.danfoss.com/documents/255933/AQ444322069089en-000101.pdf (дата звернення 24.01.2024).
22. Danfoss. Датчик температури, MBT 3270, 30 мм, G,1/4 084Z2443. URL: https://assets.danfoss.com/documents/197353/ AI174986427610en-000602.pdf (дата звернення 24.01.2024).
23. Danfoss. Перетворювач сигналу тиску, AKS 33, -1.00 бар – 12.00 бар, -14.50 фунт на дюйм² 060G2105 – 174.00 фунт на дюйм². URL:https://assets.danfoss.com/documents/186172/AI309147088294en-000301.pdf (дата звернення 24.01.2024).
24. Danfoss. AME 435, Напруга живлення [В] AC: 24, 20.00 мм 082H016. URL https://assets.danfoss.com/documents/241855/ AQ17528647551401-010502.pdf (дата звернення 24.01.2024).
25. Теплолічильник SHARKY 775. Паспорт. Керівництво з експлуатації. URL: https://lichilnik.com.ua/index.php?route=product/ product/download&product_id=590&download_id=19 (дата звернення 24.01.2024).
26. Водокільцеві вакуумні насоси, моноблочні серії PVM. URL: : https://emerem.com.ua/industrial-pumps/vacuum-pumps/vakuumnyj-nasos-monoblock/# (дата звернення 24.01.2024).
Опубліковано
2024-07-02
Як цитувати
Шарапов, С. О., Євтушенко, С. О., & Хованський, С. О. (2024). ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТЕНД ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСІВ ЗМІШУВАННЯ В РІДИННО-ПАРОВИХ СТРУМИННИХ АПАРАТІВ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 24(2), 37-50. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2024-24-2-4
Розділ
Галузеве машинобудування
