ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Трение и теплообмен при течении газа в начальном участке цилиндрической трубы с непроницаемыми стенками из "Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое " Во входном участке трубы пограничный слой развивается так же, как и при внешнем обтекании тела, до тех пор пока пограничные слои, нарастающие на противоположных стенках, не сомкнутся. Поэтому для расчета процессов тепломассообмена и трения во входном участке трубы можно использовать все приведенные выше методы расчета турбулентного пограничного слоя. Отличие рассматриваемой внутренней задачи от внешнего обтекания заключается в том, что скорость газа на внешней границе пограничного слоя является искомым параметром, а не заданным. Однако для определения этой скорости в случае внутренней задачи имеем одно дополнительное соотношение — уравнение постоянства расхода по длине трубы. [c.141] Следует отметить, что предложенный метод расчета справедлив только для безударного входа газа в трубу. Аналогичным образом производится расчет теплового пограничного слоя. [c.145] Подставляя в (7.4.17) полученную выше зависимость и от х при заданном законе изменения Ы от х, определяем локальные значения е оо и по формуле (7.2.53) —локальные значения числа Стантона. [c.145] Подставляя в уравнение (7.4.18) зависимости б // о и Я от ф I Ля и учитывая соотношение (7.2.37), получаем уравнение относительно Ни- Подставляя его решение в интеграл уравнения (7.4.13), наводим длину начального участка Хн. [c.145] Вопрос об экспериментальном определении длины начального участка является до, настоящего времени недостаточно ясным. Так, в экспериментальных работах [4, 112] длина начального участка определялась по изменению локального числа Нуссельта и локального коэффициента теплоотдачи по длине трубы. Сечение трубы, где эти данные превышали их асимптотические значения на определенное значение (5 или 1 %), принималось за начало стабилизированного течения. Такая методика не может дать удовлетворительных результатов, так как не учитывает особенностей взаимодействия пограничного слоя с ядром течения, в результате которого коэффициент теплоотдачи в начальном участке может сначала уменьшаться, а затем вновь возрастать [112]. В табл. 7.3 приводятся результаты некоторых исследований по определению длины начального участка. Из таблицы видно, что даже для квазитермического течения газа (ДГ- О) между данными различных исследователей имеются большие расхождения. [c.147] М1—по изменению локального коэффициента теплоотдачи. Л —по изменению локального градиента давления, Л,—по результатам сравнения энтальпии торможения и скорости, вычисленных для начального и основнорного участков, А4,—по изменению энтальпии на оси трубы. [c.147] На рис. 7.23 и 7.24 приводится сопоставление формулы (7.4.27) (для =0,64) с опытами А. И. Леонтьева, Б. П. Миронова, А. В. Фа-фурина [63], В опытах производилось измерение длины начального теплового участка, которая для случая г1з = сопз1 и Рг=1 равна длине динамического начального участка. [c.148] О — расход газа через трубу. [c.148] Сечение трубы, для которого выполнялось равенство (7.4,32) с точностью 1 %, принималось за конец начального теплового участка. Как видно из рис. 7.21 и 7.22, предложенный метод расчета находится в удовлетворительном соответствии с опытными данными. Из анализа полученных результатов можно сделать вывод, что длина начального участка существенно возрастает с ростом числа Рейнольдса на входе в трубу. [c.149] Охлаждение трубы оказывает относительно меньшее влияние на длину участка стабилизации. В диапазоне изменения г от 1 до 0,08 длина начального участка уменьшается всего на 30 %. [c.149] На рис. 7.27 показана зависимость бг /б от параметра и 1 ). Как видно из графика рис. 7.27, в области г ) 1 приближенно можно принимать Кег = Ке . С учетом этого обстоятельства можно предложить удобный метод обобщения опытных данных по теплообмену в начальном участке трубы [58]. [c.150] На рис. 7.29 показаны результаты обработки по изложенной мето-ике опытных данных по теплоотдаче для труб, сопл, пластин и головых частей ракет. Эти опыты охватывают широкий диапазон измене-ия М и Аг1з. Несмотря на значительный разброс опытных точек, все ни группируются около линии, соответствующей формуле (7.4.41). [c.152] Интересно проанализировать влияние диссоциации газа на инте- ральные характеристики пограничного слоя. [c.154] На рис. 7.30 показаны результаты расчета параметров осесимметричного турбулентного пограничного слоя в предположении, что со — = п (п 17), и с использованием формулы (7.4.49) для плотности. Как видно из графика рис. 7.30, параметры й и би существенно зависят от неизотермичности и степени диссоциации газа, однако формпараметр Н1 = 6о /бо практически остается постоянным, равным 1,347. На рис. 7.31 приводятся результаты расчета формпараметра Я с учетом и без учета диссоциации. На график1е отчетливо видно влияние диссоциации газа на формпараметр Я. [c.154] В результате получаем систему трех уравнений (7.4.54) — (7.4.56) с тремя неизвестными г]), Ре и Ред. [c.155] Этот метод расчета можно распространить и на случай произвольного закона распределения тепловой нагрузки. В этом случае вместо уравнения (7.4.54) следует воспользоваться уравнением (7.4.42). [c.155] Соответственно уравнения импульсов и энергии следует записать в виде (7.2.45) и (7.2.51). Дальнейшие выводы остаются такими же, как и для Щ1липдрического капала. [c.156] Вернуться к основной статье