1.2.4. Испаритель с тангенциальным вводом потока в сепаратор
Отметим ряд особенностей вихревого течения, обнаруженных при испытании испарителей с естественной циркуляцией [64, 65].
Как показано на рис. 15, при вводе двухфазного потока по касательной к внутренней стенке сепаратора 3 жидкость приобретает вращательное движение. При этом наблюдаются две ярко выраженные области потока: центральная с полым вихревым “шнуром” 5 и прилегающая к стенке слабо вращающаяся часть жидкости 4. На полом ядре поверхности вихря обнаруживаются расширения и сужения, являющиеся результатом действия инерционных волн.
Рис. 15. Схема циркуляционного контура испарителя
1 — подъемный канал; 2 — тангенциальный ввод потока; 3 — сепаратор; 4 — слой слабо вращающейся жидкости; 5 — вихрь; 6 — опускной канал; штуцеры: А — вход воздуха; В — выход воздуха.
С повышением тепловой нагрузки скорость течения двухфазного потока, поступающего в сепаратор, возрастает. При достижении некоторой критической скорости поток, стесненный в опускном канале, смыкается и над вихрем появляется фонтан высотой 1 — 1,5 м. Фонтан возникает лишь при определенном сочетании технологических и конструктивных параметров циркуляционного контура.
Это явление наблюдается, в частности, при диаметрах сепаратора 4—6 м и скорости тангенциального ввода парожидкостной смеси 25—30 м/с. В то же время скорость установившегося поступательного движения потока в опускном канале в этом режиме находится в пределах 1,5—2,5 м/с.
Иная картина складывалась при испытании холодного стенда. В этом случае циркуляция обеспечивалась за счет нагнетания воздуха в подъемный канал. Образование фонтана не отмечалось, но вблизи вихря несколько поднимался уровень жидкости (рис. 16 b).
Обе установленные особенности понадобятся нам при оценке условий образования галактик и планетных систем, а также при формировании самой Земли.
Рис. 16. Вихрь жидкости в нижней части сепаратора (холодная модель)
а) вид сверху; b) вид сбоку.
