ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Режимы движения реальной жидкости из "Процессы и аппараты химической промышленности" Структуру потока в трубах изучали многие исследователи. Уже в 1839 г. Гаген заметил, что скорость и расход воды в трубах малого диаметра (1,4—3 мм) при постоянном уровне в напорном баке существенно зависят от температуры. Более обширные аналогичные опыты по изучению крови в капиллярных сосудах провел в 1841 г. Пуазейль. Окончательно удалось выяснить причины изменения структуры потока в трубах в 1883 г. Рейнольдсу. [c.31] При ламинарном течении в изотермическом потоке нет обмена массой между элементарными струйками. Если скорость жидкости в трубе 2 увеличивать, то с некоторого предела окрашенная струйка приобретает волнообразное движение, а затем начинает размываться, смешиваясь с основной массой жидкости. Это объясняется тем, что отдельные частицы жидкости движутся уже не параллельно одна другой и оси трубы, а перемешиваются и лишь общее движение потока отвечает его направлению. Для данного режима движения характерно наличие пульсаций скоростей и давления, что обусловливает энергичное перемешивание жидкости в объеме. Такое движение называется турбулентным (от латинского слова turbulentus — вихревой). [c.32] Безразмерный комплекс Ке носит название критерия (или числа) Рейнольдса. Значение критерия Рейнольдса, соответствующее переходу от ламинарного движения к турбулентному, называется крыгичесгал (Кекр). [c.32] Для движения жидкости по прямым каналам Рекр = 2300. [c.32] Таким образом, существуют два режима движения потока ламинарный (Ке 2300) и турбулентный (Ке 2300). Область движения при значениях Ке = 2300 ч- 10 000 обычно называют переходной. [c.32] При движении жидкости по каналам, поперечное сечение которых отличается от круга, в качестве линейного расчетного размера принимают так называемый эквивалентный диаметр. [c.32] Критическое значение критерия Рейнольдса зависит от ряда условий (от вида входа жидкости в трубу, шероховатости стенок трубы, ее формы и т. д.). Турбулентное движение стано.-вится устойчивым только при значениях Не 10 , причем экспериментально показано, что переход от ламинарного к тур булентному движению в потоке любой формы происходит постепенно. На рис. 1.12 представлен график определения Кекр для змеевика (с1, О — диаметр трубы и змеевика, соответ-ственно). [c.33] Мерой турбулентности потока служит интенсивность пульсаций (пульсационных скоростей), представляющих собой отклонения действительной мгновенной скорости ш от среднего по времени значения скорости потока Шср (см. рис. 1.13). Эти отклонения можно разложить на отдельные составляющие в направлении осей координат Дш, и Дну. [c.33] Различают изотропную и анизотропную турбулентность (5]. При изотропной турбулентности пульсации одинаково вероятны во всех направлениях, т. е. для Шх, Ашу и Лш имеется одинаковое число положительных и отрицательных значений. Кроме того, при изотропной турбулентности среднее значение произведения двух различных составляющих пульсационной скорости равно нулю. [c.33] При анизотропной турбулентости пульсационные скорости различны во всех направлениях и не равновероятны. Масштабом турбулентности является так называемое турбулентное расстояние (путь смешения) 1т, представляющее собой максимальное расстояние между двумя точками, движущимися в турбулентном потоке с одинаковой скоростью. Турбулентное расстояние является гидродинамическим аналогом длины свободного пробега молекулы в кинетической теории газов. [c.33] Турбулентное расстояние и оказывает существенное влияние на внутреннее трение — вязкость жидкости. Турбулентная вя кость изменяется от нуля у стенок трубы до максимальной величины в центре потока пропорционально градиенту ско-ровти. [c.34] Вернуться к основной статье