5.3 Порядок проведення розрахунків

Перший етап розрахунків включає розрахунок робочих параметрів ежектора та його геометричних розмірів за допомогою програми MathCad.

Після ознайомлення з вихідними даними переходимо до розрахунку площі поперечного перерізу сопла ежектора:

. (5.1)

де - площа поперечного перерізу сопла, м²;

- об'ємна витрата робочого газу через сопло, м³/с;

- тиск на вході в сопло, Па;

- тиск на вході в робочу камеру (камеру змішування), Па;

- густина газу в умовах ежекції, кг/м³;

- коефіцієнт витрати сопла, .

Густина газу в умовах ежекції знаходимо за залежністю:

. (5.2)

де - коефіцієнт стисливості газу.

За відомою площею перерізу сопла знаходимо його діаметр:

. (5.3)

Для розрахунків приймаємо співвідношення між площами поперечного перерізу камери змішування та сопла .

Тиск на виході з ежектора:

. (5.4)

Після розрахунку наведених вище параметрів переходимо до моделювання ежектора в програмному середовищі ANSYS.

Після відкриття вікна ANSYS Workbench запускаємо модуль CFX Fluid Flow та переходимо до побудови геометрії. Також слід пам'ятати про можливість експорту геометрії з інших CAD програм. Для побудови використовуємо геометричні розміри ежектора, отримані в результаті попереднього обрахунку. В кінцевому результаті отримаємо ежектор, який зображено на рисунку 5.2.

Рисунок 5.2 - Загальний вигляд побудованого ежектора

Наступним етапом є побудова сіткової моделі. Для цього переходимо в редактор Mesh з головного вікна ANSYS Workbench. За замовчуванням буде побудована стандартна сітка, яку, при потребі, можна зменшити чи ущільнити. Це дасть змогу отримати більш точні результати моделювання, особливо в місцях складної геометрії, проте може значно збільшити час розрахунку та ресурсозатратність. Загальний вигляд вікна редактора побудови сіткової моделі ежектора зобрахено на рисунку 5.3.

Рисунок 5.3 - Побудова сіткової моделі

Після отримання необхідної сітки можна переходити в редактор Setup для задання поверхонь входу, виходу, стінок та вибору робочого середовища. У даному випадку будемо розглядати ежекцію високонапірного газу низьконапірним. Як робоче тіло використаємо повітря. Параметри на вході в сопло та камеру змішування приймаємо з попередніх розрахунків.

Рисунок 5.4 - Встановлення основних гідродинамічних параметрів ежектора у редакторі Setup

Після задання всіх необхідних параметрів та встановлення методу розрахунку переходимо безпосередньо до обчислень. Для цього запускаємо CFX Solver Manager (рисунок 5.5), який почне розрахунок параметрів потоку методом кінцевих елементів.

Рисунок 5.5 - Процес розрахунку в CFX Solver Manager

Після того, як буде досягнуто встановленого критерію збіжності, можна переходити до перегляду результатів, запустивши пост-процесор CFD-Post. Даний редактор дає можливість переглядати результати як у 3-D вигляді (лінії потоку, площини потоку, анімації потоку (рисунок 5.6)), так і у вигляді графічних залежностей (рисунок 5.7) чи таблиць. Також передбачена можливість генерування звіту результатів моделювання, з подальшим його друком та збереженням.

Рисунок 5.6 - Лінії потоку в ежекторі

За результатами розрахунків студенти повинні:

• засвоїти принцип проектування ежекторних установок;

• методику розрахунку;

• сферу застосування ежекторів;

• оцінити характер потоку в ежекторі;

• дати рекомендації щодо покращення конструкції ежектора.

Рисунок 5.7 - Інтерпретація результатів моделювання у вигляді графічної залежності