Турбулентный режим потоков в трубах

Турбулентный режим потоков в трубах [c.84]

Для каждой установки существует некоторый диапазон критических значений чисел Ке р, при которых происходит переход от одного режима течения к другому. Значение критического числа Ре, ниже которого режим течения обязательно ламинарный, для трубы круглого сечения составляет примерно 2300. Число Ре р, при котором ламинарный режим течения переходит в турбулентный, существенно зависит от условий входа потока в трубу, состояния поверхности стенок и др. При очень плавном входе и гладких стенках переход от ламинарного режима к турбулентному наступает при числах Ре, р > 2300. На практике чаще встречается турбулентный режим течения. [c.19]

Режим движения в трубе развитый турбулентный при Re > > Re p, 2 10 . Режим движения в трубе при Re==2-10 2-10 переходный. Уже при Re > 2000 после внесения возбуждения в поток в нем не может восстановиться ламинарный режим движения. Если режим движения в трубе ламинарный, то при входе жидкости в трубу на ее стенках образуется ламинарный пограничный слой, который по мере удаления от входа утолщается и на некотором расстоянии от него заполняет все сечение трубы. [c.186]

Переходный режим. Между верхней границей области ламинарного режима движения и нижней границей турбулентного в трубах существует область переходного реЖима. Если число Рейнольдса для потока в трубе равно Re 2-10 , то установится ламинарный режим, если же Re l-lO , то —турбулентный. Однако даже при малых числах Рейнольдса режим движения может стать турбулентным на большом расстоянии от входа в трубу, например при A /d 500 это происходит уже при Re 2,6-10 [c.190]

На рис. 29.2 показана схема свободного движения воздуха около нагретых горизонтальных труб различных диаметров. В случае малого диаметра (d = 28 мм) восходящий поток сохраняет ламинарный режим даже в области, расположенной над трубой. При большом диаметре (d = 250 мм) переход в турбулентный режим происходит в пределах поверхности. Следовательно, когда размеры тела по высоте незначительны, то ламинарный характер восходящего потока может сохраняться на всем протяжении поверхности тела. [c.353]

Объясняя указ анное выше явление, Б. И. Китаев сделал [82] маловероятное предположение, что турбулентный поток, потеряв при выходе из сопла контакт со стенками, как бы успокаивается и дает ламинарный режим горения, без заметных завихрений, в отличие от вызывающих неспокойное горение факела крупных завихрений, свойственных турбулентному режиму. Развивая эти взгляды Б. И. Китаев и П. В. Левченко в дальнейшем приходят к более правильному выводу, что число Re, рассчитанное для выходного сечения сопла, вообще не может характеризовать режим горения в факеле, поскольку взаимодействие сил инерции и торможения в открытой струе принципиально отлично от такого взаимодействия для потока в трубах. [c.119]

Если 5< sUt/v< 70, то имеет место переходный режим, при котором элементы шероховатости частично выступают за пределы ламинарного подслоя в турбулентную часть потока. В результате сопротивление начинает зависеть не только от Re, но и от шероховатости, характеризуемой величиной ks/ro =f(ks/ro Re). При /2su /v>70 наступает режим с полным проявлением шероховатости. Ламинарный подслой оказывается разрушенным, а элементы шероховатости выходят в зону развитого турбулентного течения. Здесь молекулярная вязкость выпадает из определяющих параметров и, следовательно, число Рейнольдса также выпадает из критериальной базы. Сопротивление трубы становится функцией только безразмерной величины ks/ro, характеризующей песочную шероховатость [c.247]

В пограничном слое, как и при течении в трубе, режимы течения жидкости могут быть как ламинарными, так и турбулентными. Режим течения в пограничном слое определяет и характер силы взаимодействия тела с потоком. Так же, как и при движении жидкости в трубах, имеются характерные числа Рейнольдса, при которых в пограничном слое ламинарное течение переходит в турбулентное. Само явление перехода имеет много общего с явлением перехода ламинарного движения в турбулентное в трубах. При турбулентном пограничном слое на об- [c.298]

Распределение скоростей по живому сечению потока в трубе при турбулентном режи.ме движения (по опытам) показано схематически на рис. 1.27. [c.32]

Движение среды в трубах будет всегда ламинарным, если число Не не превышает 2200 (Не<2200), и турбулентным — если Не>2200. Однако не всегда при критическом значении числа Ке=2200 ламинарный поток переходит в турбулентный. Бывают случаи, когда этот переход осуществляется при Не>2200. Однако при Ке> 10 течение, как правило, бывает турбулентным. Режим течения в интервале Ке= =2200- 10 называется переходным. [c.288]

Турбулентный режим течения. Теоретический анализ турбулентного потока в трубах основывается на использовании общей зависимости (1.1.12) для эффективных касательных напряжений, однако обоснование расчетных зависимостей здесь оказывается значительно более сложным, чем для ламинарного течения, поскольку на силы сопротивления турбулентного потока существенно влияет пристенная область течения, имеющая очень сложный характер. Поэтому существующие расчетные зависимости для турбулентного потока имеют структуру, следующую из теоретических представлений, однако обязательно включают в себя эмпирические коэффициенты, получаемые экспериментально. [c.17]

При возрастании числа Ре турбулентный режим в каждом сечении существует все более длительное время, и, наконец, поток становится стационарно турбулентным. Появление турбулентных очагов наступает тем раньше, чем больше возмущений испытывает поток при входе в трубу. Если вход сделать плавным [c.168]

Если скорость потока уменьшить, то турбулентный режим вновь переходит в ламинарный. Скорость, при которой в данных условиях происходит изменение режимов движения, называется критической. Опытным путем было установлено, что величина прямо пропорциональна кинематической вязкости v и обратно пропорциональна диаметру трубы d, т. е. ш, р = kv/d. Безразмерный эмпирический коэффициент k, входящий в формулу, одинаков для всех жидкостей и газов и не зависит от диаметра трубы. Отсюда следует, что изменение режима движения происходит при определенном сочетании параметров d н v. Этот коэффициент называется критическим числом Рейнольдса [c.286]

Второй режим имеет место при достаточно больших значениях чисел Re. Здесь высота бугорков шероховатости значительно больше толщины ламинарного подслоя, т. е. А > б ,. Как видно из рис" XI. 14, б, бугорки обтекаются турбулентным потоком как плохо обтекаемые тела с образованием отрывных зон. Коэффициент сопротивления плохо обтекаемых тел не зависит от числа Re, и при этом в трубах устанавливается режим, который можно назвать режимом развитой шероховатости или областью квадратичной зависимости сопротивления от скорости. Коэффициент сопротивления при этом режиме зависит только от относительной шероховатости. [c.285]

Основываясь на некоторых теоретических соображениях, а также на результатах опытов, Рейнольдс установил общие условия, при которых возможны существование ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости и переход от одного режима к другому. Оказалось, что состояние (режим) потока жидкости в трубе [c.152]

Верхнее критическое число Рейнольдса изменяется в довольно широких пределах. Переход в турбулентный режим зависит (помимо скорости движения, вязкости и размера живого сечения потока) от ряда факторов, а именно от возмущений, создаваемых у источников питания трубопровода, от резкого изменения скорости, от шероховатости стенок трубы, от местных сопротивлений и т. д. В лабораторных условиях удавалось сохранить ламинарный режим в трубопроводе при числах Рейнольдса, превышающих 12 000. Это обстоятельство необходимо иметь в виду при решении практических задач. [c.52]

При выполнении соответствующих опытов (рис. 3-40), оградив опытную установку от возможных сотрясений, обеспечив плавный вход жидкости в трубу и т. п., мы можем, постепенно увеличивая скорости v в трубе Т, затянуть существование ламинарного режима до некоторой скорости ri, где v[. > Vg. Однако ламинарный режим при соотношениях г < г< и, является неустойчивым в этом случае при малейшем возмущении потока (например, при сотрясении трубы Т) ламинарный режим может разрушиться и перейти в турбулентный. Скорость ri иногда называют верхней критической скоростью. Величина ее неопределенна (зависит от условий проведения опытов). [c.128]

Заметим, что когда турбулентные области в трубе разрастаются, растет и сопротивление движению жидкости (в связи с ростом турбулентных касательных напряжений трения), при этом скорость и уменьшается. Как только она делается меньше критической скорости, разросшиеся турбулентные области обращаются в ламинарные (или выносятся за пределы рассматриваемой части потока) после этого в связи с уменьшением потерь напора (обусловленным переходом турбулентного режима в ламинарный на отдельных участках трубы) скорость v увеличивается, причем турбулентные области снова, появляются и т. д. В связи с таким характером движения в переходной зоне, представить это движение на графике какими-либо определенными кривыми нет возможности. Исключение здесь могут составить только случаи, когда ламинарный режим затягивается и имеет место по длине всего трубопровода (см. прямую 2-3) или, когда в связи с особыми условиями движения турбулентный режим имеет место по длине всего трубопровода (см. линию 5 — 6). [c.162]

Обобщенной характеристикой, определяющей режим течения любой жидкости в трубах (каналах), является критерий Рейнольдса Ре — wd.lv. При Ре 2300 режим течения ламинарный, при Ре > 10 устанавливается устойчивый турбулентный режим. Режим течения в области 2.300 < Ре < 10 называется переходным. В этом случае в потоке жидкости могут сосуществовать как ламинарная, так и турбулентная области. [c.208]

Турбулентное течение 624 --жидкости в круглых трубах —Теплоотдача—Расчетные формулы 216 Турбулентный пограничный слой несжимаемой жидкости 688 Турбулентный поток — Области 628 Турбулентный режим 627 [c.734]

В области чисел Re от 2000 примерно до 5000 режим течения жидкости в трубе отличается от режима течения при больших значениях критерия Рейнольдса, когда уже имеет место полностью развитое турбулентное течение в основной массе потока. В указанной области, переходной от ламинарного режима течения к развитому турбулентному, имеет место непрерывное возрастание степени турбулентности потока с ростом числа Re. [c.212]

Таким образом, в зависимости от способа подвода жидкости к входному сечению канала и от числа Рейнольдса пограничный слой в этом сечении может иметь турбулентное или ламинарное течение с последующим переходом в турбулентный режим. В соответствии с этим изменяется и теплоотдача по длине трубы. Если труба короткая, то большая часть ее занята начальным участком с описанными выше сложными явлениями. В длинных трубах влияние этого начального участка невелико и основная часть находится в стабилизированной области, где теплоотдача с длиной трубы изменяется незначительно. Зависимость теплоотдачи от характера и величины гидродинамических возмущений в потоке жидкости широко используется для интенсификации процессов конвективного теплообмена в том случае, когда нельзя увеличить скорость (см. 3-12). [c.135]

Перейдем к рассмотрению теплоотдачи при турбулентном движении жидкости в трубе. Развитый турбулентный режим течения в трубе осуществляется при Re lOOOO. В диапазоне 2300Re1 O в трубе наблюдается переходный режим течения — неустойчивый режим, характеризующийся сменой ламинарного и турбулентного потока. Такое состояние характеризуется так называемым коэффициентом перемежаемости, O io l, представляющим собой относительное время существования турбулентного потока величина 1—со приходится на долю ламинарного потока. Надежные рекомендации по расчету теплоотдачи при переходном режиме пока не разработаны. Поэтому возможны лишь оценки по минимальному и максимальному коэффициентам теплоотдачи для ламинарного и турбулентного режимов соответственно с учетом коэффициента перемежаемости. [c.386]

Ламинарный режим течения имеет место только при числах Рейнольдса, меньших своего критического значения. Согласно опытам в трубах критическое число Рейнольдса приближенно равно R p = = 2300. Однако несУбходи-мо иметь в виду, что величина R p в значительной мере зависит от условий течения и в первую очередь от начальной турбулентности втекающего потока. В специальных экспериментах, где турбулентность внешнего потока была незначительной, удалось сохранить ламинарный режим течения до значительно больших, чем критическое, значений чисел Рейнольдса. [c.350]

В зависимости от режима течения различают ламинарный и турбулентный пограничные слои. По мере развития пограничного слоя толщина его возрастает. Пока она мала, течение в пограничном слое будет ламинарным, лаже если внешний поток турбулентный. Режим течения в пограничном слое так же, как для потока в трубах и каналах, может характеризоваться величиной числа Рейнольдса, составленного по толщине б пограничного слоя, скорости щ внешнего потока и кинематическому коэффициенту вязкости v. С увеличением толщины б число Рейнольдса в некоторой точке может достигнуть критического значения. За этим сечением формируется турбулентный пограничный слой. Таким образом, в общем случае при безотрывном обтекании некоторой твердой поверхности потоко.м имеет место сочетание ламинарного и турбулентного пограничных слоев. [c.74]

Дифференциальное уравнение Фурье — Остроградского для турбулентного течения жидкости в трубе. Турбулентный режим течения жидкости отличается от ламинарного наличием незатухаюш.их пульсаций скорости и и температуры которые носят неупорядоченный, хаотический характер (рис. 7.3). Если пульсации не затухают с течением времени, а средняя скорость сохраняет постоянное значение, то турбулентный поток называют стационарным в среднем. [c.277]

До значений Re = 2300 поток жидкости в трубе остается ламинарным, при больших значениях Re поток переходит в турбулентный. Ламинарный поток является устойчивым только в докрити-ческой области (до Re = 2300). При некоторых специальных мерах предосторожности ламинарное движение можно наблюдать при числах Re, значительно превышающих критическое. Однако такой режим движения является неустойчивым и при малейшем возмущении потока переходит в турбулентный. [c.403]

За расчетную схему примем наиболее общий случай течения в вихревой трубе с дополнительным потоком (рис. 4.7). В этом случае режим работы обычной разделительной вихревой трубы представляет собой предельный при О- Используем понятие элементарного объема вращающегося газа dQ. = V nrdr. Условие осевой симметрии обеспечивает отсутствие фадиентов в направлении угловой координаты ф. В сформированном потоке вихревой трубы радиальные скорости пренебрежимо малы. В процессе построения аналитической расчетной цепочки можно использовать принцип суперпозиции, т. е. независимость законов движения по нормальным друг к другу осям координат. Процесс энергообмена в сопловом сечении считаем заверщенным. Определим предельно возможные по разделению энергетические уровни потенциального и вынужденного вихрей. Длина пути перемешивания и фадиент давления определяют предельный эффект подофева приосевого турбулентного моля при его переходе на более высокую радиальную позицию. При этом делается допущение о переходе в сечении, перпендикулярном оси. Осевой снос моля не учитывают. Вязкость и теплопроводность проявляют себя, если присутствуют фадиенты скорости и температуры. Поэтому при формировании свободного вихря вязкость будем учитывать, анализируя процесс затухания окружного момента [c.191]

Основываясь на некоторых теоретических соображениях (см. далее гл. XVII), а также на результатах опытов, Рейнольдс установил общие условия, при которых возможны существование ламинарного и турбулентного режима движения жидкости и переход от одного режима к другому. Оказалось, что состояние (режим) потока жидкости в трубе зависит от величины безразмерного числа, которое учитывает основные факторы, определяющие это движение среднюю скорость v, диаметр трубы d, плотность жидкости р и ее абсолютную вязкость ц. Это число (позже ему было присвоено название числа Рейнольдса) имеет вид [c.149]

Рассмотрим теплоотдачу в трубе с ленточным завихрителем, схема которой показана на рис. 8.8. Закрутка потока приводит к появлению неоднородного поля массовых сил в поперечном сечении потока, которое имеет много общего с полем массовых сил в змеевике. Канал, образованный ленточным завихрителем и стенкой трубы, представляет собой змеевик с поперечным сечением в форме полукруга. Поэтому в закрученном потоке, как и в змеевике, возникает парный вихрь (рис. 8.8), а режим течения может быть ламинарным, ламинарным с макровихрями и турбулентным. [c.352]

При возрастании числа Re турбулентный режим в каждом сечении существует все более длительное время, и, наконец, поток становится стацио1[арно турбулентным. Появление турбулентных очагов наступает тем раньше, чем больше возмущеннй испытывает поток при входе в трубу. Если вход сделать плавным и устранить другие источники возмущений, то ламинарный режим можно получить при больших числах Re. Так были получены ламинарные режимы при Re = 20 ООО и даже при Re = 40 ООО. Однако такие затянутые ламинарные режимы оказывались неустойчивыми, т. е. внесение в поток даже очень малых возмущений приводило к турбулизации. Поэтому критическое значение числа Рейнольдса следует понимать как границу устойчивого ламинарного режима в том смысле, что при Re < Re p любые внешние возмущения, вносимые в поток, будут с течением времени затухать и поток сохранит ламинарный характер . При Re > [c.156]

Описанный в этом параграфе характер течения и соответствующие ему зависимости имеют место только при устойчивом ламинарном режиме, т. е. при Re < Re p. При значениях Re > R kp возможно нарушение ламинарного характера течения и возникновение турбулентности. Механизм перехода от ламинарного течения к турбулентному достаточно сложен и, несмотря на многочисленные исследования, выяснен не полностью. Тем не менее можно дать хотя и схематичное, но достаточно близкое к реальной картине описание движения при околокритических числах Re, Так, при числах Re, немного меньших Квкр, в ламинарном потоке периодически появляются кратковременные очаги турбулентности, которые могут на отдельных участках заполнять все сечение потока, образуя турбулентные пробки . Этот переходный процесс можно характеризовать долей А/ некоторого интервала времени Т, в течение которой в данной точке потока существует турбулентный режим. Величину у = At/T называют коэффициентом перемежаемости. По мере возрастания числа Рейнольдса, а также при удалении от входа в трубу величина у непрерывно возрастает. [c.167]

Число Рейнольдса, при котором один режим переходит в другой, называется критическим. Существуют нижнее и верхнее критические числа Рейнольдса, т. е. до Некр.н=2320 — устойчивое ламинарное движение, а после Нкр.в= 13800 — устойчивое турбулентное. В инженерных расчетах для труб круглого сечения принимают значение Некр = 2320, а для потоков, где характерный линейный размер выражен через гидравлический радиус,— Кекр = 580. [c.35]

Число Рейнольдса является важне11шей характеристикой движения жидкости, по нему судят о режиме течения потока. При Re < Re p имеет место ламинарный режим, при котором существенное влияние на характер потока оказывает вязкость жидкости, сглаживающая мелкие пульсации скорости. При Re > Re,.p имеет место турбулентный режим, при котором большее влияние на характер потока оказывают силы инерции. Величина Re p зависит от многих факторов шероховатости поверхности стенок, условий входа в трубу, вибрации и пр. [c.286]

Критическое число Рейнольдса определяется экспериментально и зависит от большого числа различных факторов. Явление этого перехода изучалось Г. Хагеном (1839 г.), Д. И. Менделеевым (1880 г.), однако систематические исследования возникновения турбулентного течения с установлением критерия перехода были проведены О. Рейнольдсом в 1883 г. для потока в круглой трубе. Критерием перехода оказался установленный анализом единиц измерения комплекс ршс11 1, где w — осредненная по поперечному сечению скорость, ай — диаметр трубы. Последующими многочисленными исследованиями было установлено существование двух чисел Рейнольдса — верхнего и нижнего. Нижнее значение равно примерно 2300 если Ке=ршй/р, 2300, то устойчивость ламинарного течения невозможно нарушить никакими возмущениями. В качестве верхнего числа Рейнольдса обычно принимают значение Ре=10 000, при котором в трубах с технической шероховатостью устанавливается развитое турбулентное течение. Однако в гладких трубах с плавным входом и отсутствием возмущений удавалось затягивать ламинарный режим до значительно больших значений Ре. [c.357]

Ранее [17] установлено, что при критическом истечении однофазной жидкости влияние сжимаемости ок ывается определяющим при протекании процесса в области, автомодельной по числу Рейнольдса (Re), при этом влияние диссипативных сил в околозвуковой области течения становится исчезающе малым вследствие вырождения турбулентности. Однако практическое использование этого эффекта в трубах при движении в них однофазных сред проблематично, прежде всего, из-за большой скорости звука в таких средах. Кроме того, влияние этого эффекта при движении однофазной среды реализуется лишь на очень коротком участке трубы, примыкающем к выходному сечению трубы, так как скорость звука в адиабатном канале постоянного сечения при движении в нем однофазной среды достигается лишь один раз на выходе из канала. Иначе обстоит дело со скоростью звука в двухфазном потоке как показано в [55], при одних и тех же параметрах торможения в зависимости от структуры двухфазного потока и степени термического и механического равновесия фаз в нем скорость звука может меняться в очень широких пределах. Кроме того, в настоящее время теоретически обоснован и экспериментально подтвержден тот факт, что скорость звука в двухфазном потоке при определенном соотношении фаз может оказаться на два порядка ниже, чем в жидкой фазе. Таким образом, трансзвуковой режим течения может быть достигнут на конечном участке длины трубопровода при умеренных значениях скорости звука (несколько десятков и даже несколько метров в секунду). В этом случае коэффициент сопротивления является функцией не только вязкости потока, но и его сжимаемости, определяемой числом Маха. Более того, при движении с околозвуковой скоростью влияние wi nnaTHBHbLX сил становится исчезающее малым вследствие вырождения турбулентности. Уменьшение потерь на трение при больших массовых расходах отмечалось в опытах при движении двухфазной смеси в замкнутых контурах циркуляции [32]. Таким образом, при критическом истечении влияние сжимаемости [c.119]

Из рис. 4.3 видно, что режим развитого поверхностного кипения, характеризующийся а данном случае слабой зависимостью температуры стенки от величины подводимого теплового потока [621, у внутренней образующей трубы наступает при меньших значениях плотностей тепловых потоков, чем у наружной. Это объясняется более высокой интенсивностью конвективной теплоотдачи у наружной образующей змеевика под воздействием вторичных макровихревых течений Можно также предположить, что дополнительным фактором, способствующим интенсификации теплообмена у наружной образующей, служит возникающее при меньших значениях q пузырьковое поверхностное кипение у внутренней образующей трубки змеевика. Турбулентные возмущения потока, возникающие при кипении у внутренней образующей, распространяются по поперечному сечению потока и оказывают интенсифицирующее воздействие на конвективный теплообмен у наружной образующей. При дальнейшем увеличении подводимого теплового потока с развитием поверхностного кипения по всему периметру поперечного сечения трубки разверка температуры стенки уменьшается и может исчезнуть вообще. В качественном отношении влияние режимных параметров на начало поверхностного кипения в змеевике такое же, как и в прямых трубах. В частности, данные, полученные авторами, согласуются с результатами работы [101 и показывают, что с увеличением массовой скорости и степени недогрева развитое пузырьковое кипение начинается при больших значениях плотностей тепловых потоков. [c.55]

С ростом Re квадратичный член в формуле (5-1-10) оказывает все более существенное влияние это наблюдается в средах, состоящих из крупных частиц. По аналогии с течением в трубах с ростом Re наступает режим турбулентной автомодельности, причем роль шероховатости стенок играет извилистость. Иногда турбулентной фильтрацией называют такое течение, для которого существенна квадратичная поправка. Однако это не так, потому что инерционная составляющая. сопротивления при неравномерном движении становится существенной задолго до того, как поток переходит в гурбулентный. [c.293]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...