ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Стабилизированное течение в цилиндрических и призматических трубах из "Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах " Таким образам, скорость жидкости при движении в круглой трубе распределена по закону параболы (рис. 5-1). [c.50] Закон распределения скорости (5-8) и закон сопротивления ( 5-10) хорошо подтверждаются опытом. [c.51] На рис. 5-2 безразмерная скорость Wy.lv представлена в зависимости от безразмерного расстояния г — г. [c.52] При уменьшении г до нуля, что соответствует течению в круглой трубе, (5-13) приводится к (5-8). В другом предельном случае, когда Г2—Г1 г (течение в плоской трубе), (5-13) приводится к (5-11). [c.52] Значения Ке для кольцевой трубы в зависимости от Г1/Г2 приведены в табл. 5-1. [c.52] На оси трубы, (т. е. при г/ = 0 и 2=0) скорость имеет максимальное значение, которое, как и в случае круглой трубы, в 2 раза больше средней скорости. [c.53] Значения Ке в зависимости от Ьг/Ь даны в табл. 5-1. [c.53] Например, для р = 30° (равносторонний треугольник) Ке = 53,33. Для р=45 (прямоугольный равнобедренный треугольник) уравнение (5-20) дает неопределенность раскрыв ее, можно убедиться, что в этом случае Ке=52,71. [c.54] Для труб, имеющих сеченр[е в виде сектора круга, равнобедренного треугольника и прямоугольного треугольника, зависимость Ке от угла раствора приведена на рис. 5-4. [c.54] Примечательно, что значения Ке для труб различного профиля изменяются в сравнительно узких пределах приблизительно от 48 до 96 или от 0,75 до 1,5 значения Ке для круглых труб. [c.54] Течение вдоль пучка из круглых цилиндров (труб или стержней) встречается во многих теплообменных системах. Расположение цилиндров в пучке обычно осуществляется по углам равностороннего треугольника или по углам квадрата (рис. 5-5). Полагая, что пучок состоит из большого числа цилиндров, а диаметр цилиндров и их расположение одинаковы, можно ограничиться рассмотрением течения в элементе АВСО этой системы. [c.54] В этих уравнениях 6] и — постоянные, зависящие от 6/го. Их значения даны в табл. 5-3. [c.55] При расположении цилиндров по углам треугольника фо = я/6, а при расположении их по углам квадрата фо = я/4. [c.56] На рис. 5-7 показано распределение касательного напряжения на поверхности цилиндра в зависимости от угла для различных значений Ь/го. При значениях Ь/го, близких к единице, распределение касательного напряжения очень неравномерно. Однако при Ь/го 1,5 для цилиндров, расположенных по углам треугольника, и при 6/го 2 для цилиндров, расположенных по углам квадрата, касательное напряжение распределено по окружности практически равномерно. Поэтому для достаточно широких пучков (6/го больше указанных значений) скорость можнэ считать функцией только радиуса. [c.56] Развитие профиля скорости в начальном участке круглой трубы. [c.58] Рейнольдса толщина этого слоя вблизи входа будет малой по сравнению с радиусом трубы. Скорость жидкости в пограничном слое в направлении нормали к стенке изменяется от нуля на стенке до значения скорости в ядре потока. Поскольку ядро не испытывает тормозящего действия сил трения, здесь распределение скорости сохраняется равномерным. По мере удаления от входа толщина пограничного слоя увеличивается, сечение ядра потока сокращается, а скорость в ядре увеличивается (вследствие постоянства расхода через любое сечение трубы). Этот процесс продолжается до тех пор, пока на достаточном удалении от входа пограничный слой, развивающийся на стенках, не заполнит все сечение трубы. В том сечении, где это произойдет, заканчивается формирование профиля скорости, и при дальнейшем увеличении рас-стояния от входа профиль не изменяется по длине (в случае изотермического течения несжимаемой жидкости). [c.58] Разделение потока на две области — динамический пограничный слой, в котором сосредоточено действие сил трения, и ядро потока, где силы трения пренебрежимо малы,—позволяет построить приближенный метод расчета течения в начальном участке. Существуют и другие методы решения этой задачи, не требующие введения понятия о пограничном слое. [c.58] Следовательно, при 6 =/ о профиль скорости в начальном участке переходит в профиль скорости стабилизированного течения. [c.58] Многие исследователи решали задачу о движении жидкости в начальном участке круглой трубы путем непосредственного интегрирования уравнения движения, вводя в него те или иные упрощения с целью линеаризации. Именно таким путем эта задача была впервые решена Буссинеском, результаты которого, уточненные Аткинсоном и Гольдштейном Л. 15], хорошо согласуются с опытом на достаточном удалении от входа, но неточны вблизи входного сечения. Эта задача рассматривалась также Таргом [Л. 16], Лангхаром Л. 17] и др. [Л. 18, 19]. Их результаты более правильно описывают изменение скорости по длине трубы. [c.60] Вернуться к основной статье