ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Поступательно-вращательное течение жидкостей и газов по трубам из "Техническая термодинамика " Из этого видно, что рассматрин21емое вращательное движение складывается из двух вращательных движений. [c.296] Потенциальное вращение имеет место, начиная с некоторого определенного зна-чення радиуса, которое мы обозначим через г . Это будет вполне ясно, если учесть, что при г— -0 скорость вращения а / — —оо, что физически невозможно. [c.296] Радиус Гв, называемый также радиусом вихря, определяется условием равенства давления жидкости на поверхности вихря, т. е. при г=гв, внешнему давлению р. [c.296] Произведение w r представляет собой момент количества движения 1 кг жидкости относительно оси трубы поэтому уравнение (7-50) можно рассматривать как условие сохранения момента количества движения единицы массы жидкости (или момента скорости). Следовательно, при потенциальном вращении жидкости сохраняется момент скорости г, который обозначается в дальнейшем через М. [c.296] Из сказанного видно, что при поступательно-вращательном течении жидкости пь трубе имеются две области движения. СобстЕ енно жидкость течет в кольцевом зазоре, прилегающем к стенкам трубы и заключенном между радиусом трубы Z)/2 и радиусом вихря Гв- Внутри этого кольцевого зазора жидкость движется вдоль трубы со скоростью W и вращается со скоростью w , удовлетворяющей условию сохранения момента скорости. Вдоль оси трубы образуется цилиндрическая полость радиусом Гз-В этой полости жидкости нет она или пуста, или заполнена воздухом (в том случае, когда труба сообщается с атмосферой) если учесть способность жидкостей испаряться, то будет ясно, что в этой полости будут находиться также пары жидкости. Заполняющие полость воздух или пары жидкости вращаются со скоростью, равной от, т. е. как твердое тело по этой причине полость называют воздушным или паровым вихрем. [c.297] Напомним, что при г=Ге, т. е. на поверхности вихря, давление жидкости равняется либо давлению окружающей среды р, либо давлению р, насыщенных паров жидкости. [c.297] Из-за действия сил вязкости будет также убывать вдоль трубы и момент скорости M = w r. [c.297] В данной трубе скорость поступательного движения жидкости может достигнуть-лишь этого критического значения, но не более по достижении критического значения скорости движение жидкости из стационарного превращается в пульсирующее. Участок трубы, на котором достигается критическая скорость, называется предельной длиной трубы. [c.298] Эта формула также выводится из рассмотрения движения жидкости в пограничном слое Re и m имеют в ней те же самые значения, что и в формуле (7-55) k — не-жоторый числовой коэффициент. [c.299] Наличие предельного значения скорости течения при поступательно-вращательном движении несжимаемой жидкости по трубе имеет простое физическое объяснение. ТХо текущей в трубе зкидкости (находящейся, как мы видели, в кольцевом зазоре между DJ2 и г в) могут расоространяться упругие волны, вполне аналогичные хорошо изученным длинным гравитационным волнам, возникающим в жидкости, находящейся в неглубоком канале, но отличающиеся от последних тем, что они распространяются не в поле силы тяжести, а в поле центробежных сил, которые действуют в потоке жидкости. [c.299] Экспериментальное изучение поступательно-вращательного движения жидкости пО трубе полностью подтверждает основные теоретические выводы, относящиеся к этому типу движения. На рис. 7-22 сопоставлены полученные на опыте значения критической скорости истечения с вычисленными по формуле (7-58). [c.300] Как видно из рис. 7-22, экспериментальные точки располагаются или на биссектрисе координатного угла или в непосредственной близости от нее, подтверждая тем самым формулу (7-58). [c.300] При стационарном турбулентном поступательно-вращательном движении газа пО трубе постоянного сечения справедливо соотношение (7-50), выражающее закон сохранения энергии. [c.300] Так как на вводе в трубу начальные условия практически одни и те же для всех линий тока, то и значение константы будет одинаково для всех линий тока. [c.300] Как было показано выше, скорость вращения обратно пропорциональна радиусу г и равна согласно (7-52) WoDj2r, а поступательная скорость постоянна по сечению. С изменением расстояния от оси трубы будут меняться скорость вращения газа и температура его Т ближе к оси трубы температура будет меньше, чем у стенок трубы. Из этого следует, что если газ, имеющей вначале одинаковую во всех своих частях температуру Т, заставить двигаться по трубе поступательно-вращательно, то поток газа можно разделить на две части внешнюю, примыкающую к стенкам трубы которая будет иметь примерно ту же температуру, и вторую, внутреннюю, в которой температура будет меньше по сравнению с первоначальной температурой. [c.300] Вернуться к основной статье