ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ БЕЗМАШИННОГО ЭНЕРГОРАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА ПРИ ИСТЕЧЕНИИ ЧЕРЕЗ КАНАЛ С ПРОНИЦАЕМЫМИ СТЕНКАМИ

Автор: Андрей Геннадьевич Здитовец

Соавторы: Ю.А. Виноградов, М.М. Стронгин, Н.А Киселев

Организация: НИИ механики МГУ

Экспериментально показано, что при истечении сжатого газа через трубку с проницаемыми стенками, возможно получить как минимум два потока с полными энтальпиями (полными температурами) отличными от начальной, т.е. осуществить безмашинное энергоразделение потока. В основе полученного результата лежит известный газодинамический эффект, возникающий при обтекании адиабатной поверхности сжимаемым газовым потоком с молекулярным критерием Прандтля отличным от единицы. Он заключается в перераспределении полной энтальпии в пограничном слое, вызванном дисбалансом между процессами выделения теплоты за счет работы сил вязкости и ее отвода в поток теплопроводностью. Если адиабатную поверхность сделать проницаемой, то возможно организовать вытекание слоев газа с полной энтальпией, отличной от начальной, за счет перепада давлений с внутренней и внешней стороны поверхности [1,2].

На рис.1 приведена схема экспериментального стенда и измеренные значения нагрева/охлаждения потоков в зависимости от массовой доли охлажденного потока. Зафиксировано, что при истечении сжатого воздуха через сверхзвуковое сопло, соединенное с трубкой с проницаемыми стенками, часть потока, просачивающегося сквозь стенки, имеет полную температуру ниже начальной, а оставшаяся часть – выше начальной. Эффект охлаждения почти в пять раз выше эффекта Джоуля – Томпсона для соответствующего перепада давлений и температуры