ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура потока в подводящих участках аппарата из "Аэрогидродинамика технологических аппаратов" Равномерный профиль скорости в прямой трубе постоянного сечения можно получить только при входе в нее потока через раструб (коллектор) очень плавной конфигурации на ближайших от входа сечениях. [c.18] Если труба достаточно длинная, то на некотором определенном расстоянии от входа (начальном участке) происходит формирование постоянного профиля скорости, имеющего по оси максимальное значение, от которого скорость падает до нуля у стенки (рис. 1.2, г). [c.19] Характер стабилизированного профиля скорости, не меняющегося в дальнейшем, и длина начального участка на котором происходит формирование профиля скорости, зависят от числа Ке. [c.19] Различают два режима течения жидкости — ламинарный и турбулентный. Ламинарный режим течения является устойчивым, струйки жидкости движутся отдельно, не смешиваясь одна с другой. Турбулентный режим характеризуется неустойчивостью течения, бe пopяJl,oчным перемещением конечных масс жидкости и их перемешиванием. [c.19] Для каждой установки существует некоторый диапазон критических значений чисел Ке р, при которых происходит переход от одного режима течения к другому. Значение критического числа Ке, ниже которого режим течения обязательно ламинарный, для трубы круглого сечения составляет примерно 2300. Число Ке,(р, при котором ламинарный режим течения переходит в турбулентный, существенно зависит от условий входа потока в трубу, состояния поверхности стенок и др. При очень плавном входе и гладких стенках переход от ламинарного режима к турбулентному наступает при числах Ке, р 2300. На практике чаще встречается турбулентный режим течения. [c.19] 33 и Л к = 2. Следовательно, степень неравномерности потока при ламинарном режиме очень велика. [c.19] Безразмерная скорость тт-лх ири турбулентном режиме зависит от числа Ке. Чаще всего ш), ах = 1,15- -1,3. [c.20] На практике длина подводящих каналов всегда большая и в них устанавливается неравномерное распределение скоростей по сечению. [c.20] При неодинаковой температуре в сечении возникает естественная конвекция и создается подъемная сила. Это влияет на п[)офиль скорости, причем характер изменения профиля скорости зависит от того как расположена труба, вертикально или горизонтально, и совпадают ли направления свободного и вынужденного движений или они противоположны. Для вертикальной трубы в случае совпадения направлений свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее сверху или нагреве жидкости и подаче ее снизу) у стенки трубы скорость возрастает, а в центре уменьшается (рис. 1.7, а). В случае противоположно направленных свободного и вынужденного течений (при охлаждении капельной жидкости и подаче ее снизу или нагревании жидкости и подаче ее сверху) скорость у стенки трубы становится меньше, а в центре больше (рис. 1.7, 6). [c.21] В горизонтальной трубе вследствие свободного двнжс ния (конвекции) возникает поперечная циркуляция капельной жидкости (рис. 1.8). Частицы жидкости одновременно участвуют в поперечной циркуляции и в продольном вынужденном движении. В результате сложения этих движений траектории частиц приобретают сложный вид винтовых линий. [c.21] При расширении потока по сечению уменьшается его максимальная скорость, а поле скоростей на расстоянии (8—10) выравнивается настолько, что величина гй , ,х становится близкой к единице (на расстоянии, даже меньшем, чем для виолне стабилизированного турбулентного профиля скорости). Затем профиль скорости опять несколько вытягивается. [c.22] В случае утолщения входной кромки трубопровода от О до o = = 8/D,f 0,05 интенсивность отрыва потока от стенок заметно уменьшается и коэффициент заполнения сечения увеличивается ( с = 0,6). [c.22] Дальнейшее утолш,ение кромки входа не влияет на течение жидкости. Условия входа потока в трубопровод существенно улучшаются при установке конического раструба (рис. 1.12, а). Интенсивность отрыва потока зависит от угла конусности фк и от относительной длины конуса Г . = VDh- Наилучшие условия входа получаются при угле конусности rpi = 40 4-70°. Можно принять длину конуса == 0,2 0,3. [c.23] Наиболее совершенным способом является установка на входе плавного коллектора, очерченного по лемнискате. Для практических целей можно пользоваться коллектором, очерченным по дуге окружности (рис. 1.12, б). Степень равномерности потока зависит от относительного радиуса закругления коллектора = rJDy,. Чем больше относительный радиус тем равномернее поток на входе. Практически можно ограничиться радиусом закругления г, = 0,2—0,3. [c.23] Чем больше угол расширения, тем на меньшей длине достигается это выравнивание профиля скорости. Выравнивание потока по сечению диффузора за начальным участком может быть объяснено тем, что в расширяющихся трубах сильно возрастает величина пульсационных скоростей, а так как средняя скорость потока по длине диффузора уменьшается, отношение пульсационных скоростей к средней, т. е. степень турбулентности, возрастает, вследствие чего повышается интенсивность обмена количеством движения между различными слоями движущейся среды. [c.26] Характер профиля скорости в диффузоре и длина его начального участка зависят не только от угла расширения, но и от ряда других факторов. В частности, существенное влияние на состояние потока в диффузоре оказывают режим течения (число Рейнольдса) и форма профиля скорости на входе в диффузор. В то же время входной профиль обусловлен формой и геометрическими параметрами предшествующих участков (прямых проставок и фасонных частей, препятствий и др.). При увеличении числа Ке профиль скорос1и становится более пологим, а длина начального участка диффузора уменьшается (рис. 1.18). [c.26] Результаты измерений свидетельствуют о том, что чем больще неравномерность поля скоростей на входе в диффузор, тем более вытянутыми получаются профили скорости на начальном участке. Вместе с тем (см. рис. 1.14) в последующих сечениях диффузора увеличение неравномерности скоростей на входе (увеличение относительной длины о проставки) ускоряет выравнивание поперечного распределения скоростей по длине диффузора профили скорости при Пх 4 и /у = 20 и соответственно 1 8 и 0 = более пологие (да сшах меньше), чем при = 0. Более ускоренное выравнивание потока объясняется, как и выше, интенсификацией турбулентного перемешивания при наличии проставки перед диффузором. [c.26] В случае подвода к диффузору потока с таким профилем, при котором вблизи стенок скорости выше, чем в центре, распределение скоростей по сечениям диффузора получается даже более равномерным, чем при подводе в него потока с равномерным профилем скорости. Длина начального участка при этом больше. [c.26] Вернуться к основной статье