Рассмотрим теперь некоторые применения закрученных те­чений: в горелках, вихревых устройствах и циклонах.

Особый случай представляют тороидальные горелки (рис.1.36), которые конструируются специально для достиже­ния высокой интенсивности тепловыделения при высокой тем­пературе в результате сжигания жидкого или газообразного топлива с непосредственным использованием кислорода. Про­дукты сгорания с высокой степенью диссоциации обеспечивают очень большие конвективные потоки тепла при рекомбинации на более холодных поверхностях; примеры их применения включают процессы рафинирования стали и меди при их про­изводстве электродуговым методом или в мартеновских печах. В этих горелках иногда возникает неустойчивость, аналогичная встречающейся в ракетных двигателях. Для ракетных двигателей характерны три основных типа неустойчивости: неустойчи­вость в камере сгорания, неустойчивость системы и собствен­ная неустойчивость. К первой категории от­носятся явления гидродинамической неустойчивости, возникаю­щие во многих системах сгорания, но особенно в камерах сго­рания твердотопливных и гибридных ракетных двигателей. Пример приведен на рис.1.37, где в определенной конструкции камеры сгорания, аналогичной тороидальной горелке, возникает гидродинамическая неустойчивость. Вблизи форсунки образу­ется тороидальный вихрь. Он захватывает горячие газообраз­ные продукты сгорания, поступающий из форсунки окислитель, газообразное горючее из области поверхности горючего, сопри­касающейся с вихрем. При критических условиях смесь этих газов воспламеняется и сгорает, создавая местное повышение давления, распространяющееся вниз по потоку. Этот процесс периодически повторяется.

Во многих других типах циклонных пылевых газоочистите­лей, циклонных сепараторов, пылеосадителей с вращающимся потоком и форсунок для распыления жидкого топлива исполь­зуются свойства закрученного и вихревого течений. На­пример, в циклонных сепараторах (рис.1.38) крупные части­цы отбрасываются к стенкам под действием центробежных сил (или вследствие недостаточной величины центростремительных сил) в сильно закрученном потоке. Они опускаются вме­сте со вторичным течением и собираются в нижней части, в то время как относительно свободный от пыли воздух продолжает движение в центральном ядре и выходит у противополож­ного конца.

Центробежные эффекты также проявляются в на­гревателях типа бака с перемешиванием, когда бак с жидкостью нагревается от окружающей паровой рубашки. Переме­шивание жидкости с помощью колеса с лопатками и установ­ленные на стенке перегородки увеличивают турбулентность и интенсифицируют теплоперенос.