ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теоретическое обоснование эффектов интенсификации при ламинарном течении капельных жидкостей из "Мазутные хозяйства ТЭС " На рис. 13.34 приведено аналогичное распределение модуля вектора вихря, но для больших чисел Рейнольдса (Re = 295). Как видно из рисунка, с повышением числа Re за выступом накатки вихреобразование резко увеличивается с тенденцией перехода в центральную часть потока. Это, в свою очередь, приводит к относительно большему увеличению гидравлического сопротивления. [c.572] С-Д М-Ыи Е-Р (рис.13.33), эпюра сглаживается, при этом максимум остается в пристенной области. [c.572] Анализ распределения радиальной компоненты вектора скорости (рис. 13.36) показывает, что при набегании потока на выступ шероховатости и при обтекании его происходит смена направлений радиальной компоненты вектора скорости. Как видно из рисунка, при набегании потока на выступ (кривые 1 и 2) область положительных значений расширяется с увеличением в центре потока. После подъема на выступ шероховатости происходит резкое изменение направления у (кривая 3). За выступом шероховатости (кривая 4) значение у в центральной части потока уменьшается, а в пристенной области возрастает. [c.572] Результаты расчетов температурных полей в потоке вязкой ньютоновской жидкости приведены на рис. 13.38. [c.573] Приведенные выше результаты экспериментальных исследований по интенсифика-ции теплообмена при ламинарном течении капельных жидкостей подтверждают, что наибольшие эффекты могут быть достигнуты при воздействии на пристенную область течения. [c.574] Задача состоит в том, чтобы обеспечить наибольшую эффективность теплоотдающей поверхности за счет перемещения элементарных объемов жидкости по сложным траекториям в пристенной области течения. При этом самым главным является по возможности не допустить эти сложные перемещения элементарных объемов в центральную часть канала. Не выполнение этого условия приведет к очень низкой, а может быть и отрицательной эффективности метода интенсификации в связи с преобладающим по сравнению с приростом теплоотдачи увеличением гидравлического сопротивления. [c.574] Очевидно, что обеспечить эти условия можно лишь при достаточно строгом моделировании и последующем анализе исследуемых процессов. Опреде яяющую роль в закономерностях изменения теплоотдачи на стенках каналов с дискретной шероховатостью играет распределение кинетической энергии потока. Рассмотрим этот вопрос применительно к ламинарному течению более подробно. [c.574] Проведем ряд преобразований системы уравнений движения с целью получения баланса механической энергии, последующего расчета и анализа его составляющих [183, 221]. [c.574] В результате проведенных выкладок и анализа баланса механической энергии, представленных в виде (13.111)—(13.116), становится возможным провести анализ происходящих процессов на физическом уровне и в первую очередь распределения кинетической энергии в потоке жидкости. Рассмотрим эти принципиальные моменты более подробно на конкретных примерах. [c.575] Для идентичных условий течения был также проведен расчет распределения второго инварианта скоростей деформации на стенках трубы со спирально-винтовой проволочной вставкой (рис.13.40). Фактически на рис. 13.40 представлена развертка периметра граничной поверхности витка спирали и распределение на нем (второй узел численной сетки от границы) функции /2. [c.575] На рис. 13.41 представлены результаты расчетов по определению диссипативной функции Ф = 1/2 (Т В). Из рисунка видно, что в зонах расположения точек С, D и L, К происходит резкое увеличение значений Ф, причем в верхней части витка спирали (рис. 13.41,а, кривые 1) значения Ф больше, чем в нижней (кривые 2, точки Ln К). В нижней части витка спирали опять происходит резкое увеличение функции Ф (рис. ЪЛ, б,в). [c.576] Таким образом, максимумы расположения диссипативной функции Ф приходятся на зоны, расположенные в верхней и нижней частях периметра витка спирального проволочного интенсификатора. [c.576] Интерес представляют эпюры распределения работы сил давления = grad р v (рис. 13.42) и работы поверхностных девиаторных сил Aj = div Т°- у (рис. 13.43). [c.576] Рассмотрим результаты численных исследований для другой, еще более популярной конструкции дискретно-шероховатых каналов — трубы с поперечными плавно очерченными накатанными выступами. На рис. 13.44 приведены результаты расчетов распределения кинетической энергии потока вязкой ньютоновской жидкости в продольном сечении канала с поперечной дискретной шероховатостью Е — среднее по сечению кинетическая энергия). [c.576] Представленные на рис.13.45 эпюры распределения Е/Е в радиальных сечениях канала наглядно показывают расположение максимумов и характер изменения Е по сравнению с течением в гладкой трубе. [c.578] Интерес представляет эпюра распределения диссипации энергии Ф=—Т° В в канале, представленная на рис.13.46. Максимумы распределения функции Ф приходятся на две области, располдженные над выступом шероховатости (сечения GD и Е-Е), причем наибольшие значения лежат в области, расположенной за верхней точкой выступа шероховатости (сечение -D). По мере продвижения от оси к стенке канала происходит перераспределение функции Ф с увеличением значения диссипации энергии в области сечения -D и уменьшением в области Е-Е. [c.578] Полученные математические модели и методы их реализации в свою очередь позволяют провести детальный анализ всех составляющих этого баланса, но основными из них являются кинетическая энергия потока жидкости и диссипация энергии в потоке. Сопоставляя приведенные результаты численных исследований по этим двум, принципиально важным составляющим баланса механической энергии, видно, что они в полной мере качественно дополняют друг друга. При этом, естественно, для полного совпадения баланса в абсолютных значениях следует учесть и работы сил давления, девиаторных сил и др. [c.578] Приведенные выше (см. гл. 12) экспериментальные результаты достаточно часто показывают, что прирост теплоотдачи превышает (в некоторых случаях намного) гидравлические потери. Никаких нарушений законов сохранения и балансовых соотношений при этом нет. [c.578] Вернуться к основной статье