Рис. № 4. Внешний вид прямоточной вихревой трубы в сборе.
Температуры выходных потоков планировалось измерять по цвету свечения.
– Жёлто-оранжевый – 800–1100 °C,
– Ярко-жёлтый – 1200–1300 °C,
– Белый с голубизной – 1400–1600 °C.
Результат эксперимента подтвердили ошибочность постоянства направления температурного разделения. Что приосевой выходной поток всегда имеет более низкую температуру, чем периферийный.
Визуализация и цвет (температура) двух потоков детонационно-вихревого горения на выходе из прямоточной трубки Ранка-Хилша представлена на рис. № 5.
Рис. № 5. Визуализация двух потоков (холодного и горячего) детонационно-вихревого горения с температурными разделениями по цветовым оттенкам.
Наблюдаемое температурное разделение:
– Центральный (осевой) поток. Цвет – белый, пламя интенсивное. Температура по визуальному анализу – 1500 C или выше.
– Периферийный поток. Цвет – тускло-оранжевый или полноцветный с признаками неполного горения. Температура – ниже 1000 C.
На фото видно, что приосевой выходной поток детонационно-вихревого горения имеет более высокую температуру, чем выходной периферийный поток детонационно-вихревого горения. Результат эксперимента подтвердил ошибочность утверждения постоянства направления температурного разделения, что приосевой выходной поток всегда имеет более низкую температуру, чем периферийный.
Вывод:
Проведённые экспериментальные исследования подтвердили, что направление температурного разделения в вихревой трубе не является строго фиксированным (универсальным) и может изменяться в зависимости от начальных термодинамических условий, параметров подаваемого потока и теплофизических характеристик конструкции трубы.
На основании наблюдений, полученных при подаче в прямоточную вихревую трубу высокотемпературного (детонационного нагретого) газа, было установлено, что центральный (приосевой) поток может иметь температуру выше, чем периферийный. Это свидетельствует о наличии и действии инверсного вихревого эффекта, суть которого заключается в изменении направления терморазделения относительно классической модели Ранке–Хильша.
Таким образом, утверждение о том, что в вихревой трубе осевой поток является всегда более холодным, чем периферийный – не является универсальным законом, а работает только в определённых условиях (при подаче сжатого, но умеренно нагретого воздуха).