ВВЕДЕНИЕ 5
1. Обзор и анализ литературных источников по проблеме повышения 6
эффективности струйного кавитатора.
1.1 Общие сведения оструйных кавитаторах и особенности их 6 использования
1.2 Анализ конструктивных и схемных решений 8
1.3 Основные показатели кавитаторов и методы их оценки 12
1.4 Цель и задачи исследования 14
2 Теоретические предпосылки 16
2.1 Разработка математической модели теплогидравличекого 16 преобразователя
2.2 Выбор параметров модели и результаты моделирования 20
3 Экспериментальная установка 30
3.1 Описание экспериментальной установки 30
3.2 Автоматизированная система сбора данных 37
3.3 Составление теплового баланса для выбранной схемы 38
4 Обработка результатов экспериментального исследования 40
4.1 Методика и программа проведения эксперимента 40
4.2 Обработка экспериментальных данных 42
4.3 Проверка адекватности математической модели по результатам 56 экспериментальных данных
4.4 Проведение полногофакторного эксперимента 64
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 69
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
В настоящее время очень большое внимание уделяется альтернативным (возобновляемым и не возобновляемым) источникам энергии. Это связано с двумя причинами высокие цены на энергоносители и с ухудшением экологической обстановки в мире. Очень остро встает вопрос о том, что современное поколение оставит своим потомкам после себя.
Использование различных альтернативных источников становится все более распространенным. Редко какой хозяин не пытается сэкономить на отоплении или потреблении еще каких-либо благ, которые с каждым годом становятся все дороже и дороже. Чтобы сделать экономной отопительную систему жилого или производственного помещения, многие люди прибегают к помощи различных схем и методам получения тепловой энергии. Один из аппаратов, подходящий под эти цели - кавитатор. Этот аппарат является альтернативной заменой любого отопительного котла. В нем нагрев воды осуществляется за счет кавитации, в процессе которой в жидкости образуются свободные места, заполняемые пузырьками. Он возникает за счет снижения давления, происходящего в результате увеличения скорости прохождении акустической волны. Однако есть и другие объяснения происхождения. С физической точки зрения этот процесс можно сравнить с закипанием воды.
Обзор и анализ литературных источников по проблеме повышения эффективности струйного кавитаторапоказал, что существует множество конструктивных решений струйных кавитаторов и они постоянно совершенствуются. Однако получить эффективную конструкцию (эффект 40% и выше) струйного кавитатора пока не получилось. Это обусловлено сложностью поддержания гидродинамических процессов. Одним из перспективных направлений повышения эффективности струйного кавитатораявляется включение его в контур с импульсной циркуляцией теплоносителя.
При рассмотрение конструктивных решений было выявленно, что наибольшим потенциалом обладают именно струйныекавитаторы. Это связано с тем, что струйныекавитаторы обладают рядом преимуществ:
- малое потребление энергии;
- небольшие удельные размеры;
- отсутствие износа, возможность применений в непрерывных и циклических технологических процессах;
- невысокая стоимость;
- низкие эксплуатационные затраты.
В процессе работы была разработана схема контура включения кавитатора в импульсную экспериментальную схему теплоснабжения, позволяющая в широком диапазоне моделировать гидравлические режимы и автоматизировано вести запись процессов, протекающих в кавитаторе.
Проведены испытания опытного образца кавитаторав восьми гидравлических режимах, отличающихся друг от друга частотой прерывания потока в системе, расход через кавитатор и угол конуса насадки.
В процессе работы была разработана математическая модель в виде дифференциальных уравнений на приращение, полученных с помощью энергетических цепей. Уравнения решались в частотном виде при варьирование следующих параметров: масса, активное сопротивление, податливость. В результате моделирования выявлено, что наибольшее влияние оказывает масса. Также в процессе испытаний решалась задача проведения полного факторного эксперимента, в результате которого получено уравнение регрессии.
Адекватность математической модели оценивалась по приращению температуры на выходе кавитатора, сходимость опытных и расчетных значений находится на уровне 10 %.
