ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Процесс смешения на основе теории турбулентных струй из "Производства ацетилена " Для расчета смесительных устройств необходимо рассмотреть основы процесса смешения газов 21-4о При развитом изотермическом турбулентном движении сила сопротивления определяется не молекулярной вязкостью, а турбулентным переносом и перемешивание потоков не зависит от числа Ке. [c.298] Т — температура потока гг п — скорость истечения потока. [c.298] Интенсификация процессов смешения идет в основном двумя путями дроблением потока на более. мелкие (переход к струям) и повышением интенсивности и турбулентности потока (закрученные потоки, эжектирование с закруткой и др.)29Н . По интенсивности смешения струй различные потоки можно расположить в такой последовательности 37.40 спутные (а = - О ), поперечные (О а 90 ), встречные (90 а 180 ). [c.299] Турбулентная струя характеризуется беспорядочным движением вихревых масс. Особенностью свободной турбулентной струи является то, что поперечные скорости в любом ее сечении малы по сравнению с осевой скоростью, поэтому все основные характеристики струи связаны с осевой скоростью. Закон изменения пути смешения Н но длине смесителя устанавливается на основании подобия скоростных нолей пограничных слоев в различных поперечных сечениях свободного потока. [c.299] Подобие скоростных полей предопределяет подобие полей температуры (в нагретых и охлажденных струях), полей концентрации (в струях с примесями) и вообще всех физических характеристик, связанных с переносом вещества струи. Поскольку изменение этих характеристик (например, концентрации) в пограничном слое происходит за счет перемешивания струи с окружающей средой, то об изменении рассматриваемой характеристики судят по ее избытку над величиной в окружающей среде. [c.299] Характер распределения избыточных значений температуры в свободной струе аналогичен характеру распределения значений скорости, поэтому для установления закона распределения температуры вдоль оси основного участка струи нужно лишь вместо постоянства количества движения использовать постоянство теплосодержания струи. При определении теплосодержания струи по избыточным температурам считают, что газ, подсасываемый струей из окружающей среды, не является теплоносителем, так как его избыточная температура равна нулю. Иначе говоря, избыточное теплосодержание всей массы газа, протекающей через произвольное сечение струи, равно избыточному теплосодержанию первоначальной массы, вытекающей из сопла за равный промежуток времени. [c.299] Анализ работ 4. 26—28, 5з показывает, что вопрос расчета турбулентных изотермических и неизотермических струй переменного состава (поперечных и спутных) до настоящего времени не имеет исчерпывающего решения. По-видимому, сложность задачи объясняется тем, что изменение плотности в поперечных сечениях струи обусловлено изменением скорости, температуры и концентрации вещества. [c.300] При истечении турбулентных изотермических и неизотермических струй имеется подобие скоростных, температурных и концентрационных полей. Различие скоростных полей турбулентной струи, втекающей в движущийся ноток, и турбулентной струи, втекающей в неподвижный ПОРОК, в первую очередь связано с определением экспериментальной константы а, величина которой колеблется в пределах 0,07—0,11. Поэтому можно предположить принцип подобия и для турбулентных струй, втекающих в подвижный поток, и как следствие этого — сохранение закона изменения скоростей, температур и концентраций по длине смесителя по закону турбулентной струи, втекающей в неподвижный поток. Наличие движущегося потока способствует лучшему перемешиванию, и путь смешения будет в действительности короче, чем это можно рассчитать по теории турбулентных струй. [c.300] Смешение с поперечным потоком. Большое значение для процесса смешения имеет механизм взаимодействия струи с поперечным потоком. [c.300] При исследовании истечения круглой струи в поперечный поток в широком интервале диаметров (5—22 мм), температур потоков (300—575° К) и струй (300—860° К), углов встречи (30—150°) и скоростей истечения (да,УШс 3-ь20) было установлено характер изгиба струи не зависит от температуры потока и струи, если обработку результатов проводить по гидродинамическому параметру. [c.300] Ёалентной свободной круглой струи Из условия теории подобия следует, что относительный шаг между струями входит в условия однозначности и может в некоторых пределах стать определяющим параметром. Для определения влияния шага были проведены опыты по развитию струй в поперечном потоке, ограниченном стенками (канал). Опыты с соплами диаметром 5,1, 10, 25 и 20 мм показали, что уравнение оси струи, развивающейся в свободном поперечном потоке, можно с некоторыми условиями распространить на струю, развивающуюся в ограниченном поперечном потоке. [c.301] Наоборот, если задаться величиной h, то по формуле можно определить диаметр отверстия d для истечения струи. [c.301] При расчете струй различного сечения было определено, что наибольшей проникающей способностью обладает круглая струя. [c.301] Иванов 41, изучавший проникание струй в поперечный поток, определял закономерности равномерного распределения струй в потоке, приняв, что нри этом будет обеспечено достаточное смешение. Он показал, что падение скорости и температуры по оси струи, развивающейся в поперечном движущемся потоке (так же, как и в неподвижном потоке), является функцией диаметра d ее устья. При этом скорость изменяется вдоль оси струи, развивающейся в свободном поперечном потоке, тем интенсивнее, чем меньше отношение скоростей W и в устье. Полное смешение фиксируется определенной величиной Nn/d равной 4—10 (для d = 20,8 мм). Эта величина достигается при = 1 и wjw = 4. [c.301] Все приведенные выше данные справедливы для тех случаев, когда скорость истечения струи невелика либо ее направление совпадает с направлением потока. [c.301] Как видно из соотношения, при увеличении диаметра струи, например, вдвое при прочих равных условиях увеличится в 2 раза и глубина проникания этой струи в поток. [c.302] Вернуться к основной статье