ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Расчетное исследование влияния некоторых критериев подобия на характеристики двухфазных потоков из "Двухфазные течения в элементах теплоэнергетического оборудования " В рамках одномерной модели двухфазных течений капельной структуры можно проследить роль некоторых основных критериев подобия в градиентных потоках. С этой целью используется система уравнений (1.1) — (1.14) для стационарного течения (д/д% = 0). Расчетным путем исследовались конфузорные и диффу-зорные потоки с различными скоростями расширения и торможения. [c.11] Вначале изучалось течение в соплах, скорости расширения в которых менялись в пределах =КРч-10 с . Форма каналов определялась изменением параметра р, характеризующего интенсивность расширения потока несущей среды. Профили суживающихся сопл рассчитывались из условия линейного закона изменения скорости расширения вдоль сопла где U — ifa — текущая безразмерная скорость несущей фазы ро—исходное значение скорости расширения. Изучалось влияние одного из основных критериев подобия при фиксированных значениях остальных. [c.11] НОМ состоянии влажного пара влияние пограничного слоя не учитывалось . [c.12] На рис. 1.1,6 представлено распределение относительного статического давления i = PilPo вдоль сопла при различных начальных радиусах капель и влажностях. С ростом начального радиуса при прочих неизменных условиях относительное статическое давление вдоль сопла падает более интенсивно, так как дозвуковой поток несущей фазы, совершая работу разгона капель, ускоряется. Качественно аналогично влияет на распределение статического давления изменение начальной влажности уа. с ростом оно падает вдоль сопла при постоянном радиусе капель. Необходимо подчеркнуть, что оценка влияния числа Mi (или 8i=pi/po) производилась при переменном давлении за соплом ри которое устанавливалось в соответствии со значениями Гко и i/o . Если принять неизменным давление за соплом, то влияние гко и уо оказывается менее значительным. [c.12] 34) следует, что число капель обратно пропорционально кубу радиуса частиц, отношению плотностей фаз р и уменьшается с уменьшением начальной влажности г/ . [c.13] При постоянной начальной влажности с ростом начального скольжения, т. е. с уменьшением vo, происходит более резкое падение рог по сравнению с динамически равновесным течением (vo=l), что объясняется большими затратами энергии несущей фазы на разгон капель в результате роста силы сопротивления [формула (1.11)]. [c.13] Коэффициент скольжения фаз является одним из критериев динамического подобия двухфазных сред. Характер изменения v свидетельствует о том, что с увеличением начального размера частиц и степени влажности коэффициент v уменьшается (рис. 1.3). Однако влияние уо на v при неизменных размерах частиц оказывается слабее, чем влияние Гко- С увеличением уо при неизменных размерах капель увеличивается концентрация частиц дискретной фазы см. (1.34)] и, следовательно, возрастают затраты энергии непрерывной фазы на разгон капель. В результате дозвуковой поток ускоряется, темп роста скорости j непрерывной фазы превышает темп роста скорости Сз, коэффициент скольжения уменьшается. При больших значениях г/о затраты энергии непрерывной фазы возрастают менее интенсивно и падение коэффициента скольжения замедляется. [c.13] Характер изменения потерь в зависимости от начальных влажности уа и коэффициента скольжения vo (рис. 1.4) в предположении, что коэффициент скольжения vo не зависит от уа, подтверждает, что с ростом г/о и г о коэффициенты потерь кинетической энергии интенсивно возрастают. [c.14] Из анализа полученных результатов ясно, что определение потерь энергии без учета истинных значений коэффициентов скольжения может привести к значительной погрешности, которая увеличивается с ростом влажности и уменьшением коэффициента скольжения. Так, при г/(о=0,15 и гко=50-Ю ° уменьшение vo от 1,0 до 0,5 ведет к увеличению коэффициента потерь вл на 5 %. Следовательно, степень рассогласования скоростей фаз и дисперсность жидкой фазы в значительной степени определяют структуру и потери энергии в каналах (и в решетках турбин). [c.14] Таким образом, расчетным путем обнаруживается локальная автомодельность в зависимости коэффициента скольжения от начальной влажности в исследуемом диапазоне скоростей расширения конфузорных потоков. Изменение начальной дисперсности, массовой концентрации и отношения плотностей фаз приводит к изменению объемной концентрации жидкой фазы. С увеличением начального размера капель и влажности потери кинетической энергии в соплах растут, давление торможения и статическое давление вдоль сопла падают, увеличивается рассогласование температур фаз. Коэффициент скольжения фаз при г о=2,5-10- и Уо=0,15 не зависит от начальной влажности, а при уо=0,10 и Fko 2,5- 10- не зависит от начальной дисперсности. [c.14] Рассматривая роль этого критерия, следует иметь в виду, что его изменение в расчетных и опытных исследованиях осуществляется за счет плотности несущей фазы pi. При этом одновременно меняется и число Рейнольдса. Следовательно, для обеспечения раздельного моделирования по критериям р и Re необходимо варьировать геометрический параметр модели (ее масштаб) или, в зоне автомодельности по числу Маха, скорость несущей фазы. [c.15] Как отмечалось выше, расчетные исследования конфузорных и диффузорных двухфазных потоков выполнены с упрощениями. Наиболее существенными следует считать предположения о моно-дисперсной структуре жидкой фазы, об отсутствии пограничных слоев и о слабом влиянии процессов коагуляции, дробления капель и переохлаждения, а также степени турбулентностп несущей фазы. Вместе с тем данные расчетов иллюстрируют влияние некоторых основных критериев подобия. [c.16] Вернуться к основной статье