Кризис течения и критическая скорость

КРИЗИС ТЕЧЕНИЯ И КРИТИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ [c.301]

Этот результат показывает, что в трубе постоянного сечения с сопротивлением и при отсутствии отвода тепла непрерывный переход через скорость звука (т. е. от дозвуковой скорости течения к сверхзвуковой) невозможен. В самом деле, допустим, что скорость течения газа в трубе достигла значения W, большего местной скорости звука с. Так как точка w = является точкой максимума функции s(z >), то s энтропия газа по самой природе реальных процессов может только возрастать, но не убывать. Это и означает, что переход через скорость звука в трубе постоянного сечения неосуществим, т. е. при w = имеет место кризис течения, а сама скорость w есть критическая скорость течения Шкр. Как показывает опыт, течение газа по достижении критического значения скорости Шкр (равного местной скорости звука с) превращается из стационарного в нестационарное, или пульсирующее, т. е. в потоке газа при переходе через критическое значение скорости развиваются интенсивные колебания, приводящие к значительным потерям энергии движения и в конечном счете к возрастанию энтропии газа. [c.290]

В целях получения обобщающих зависимостей для критического расхода и критической скорости истечения двухфазной смеси в следующей главе предложен более глубокий анализ существа такого явления, как кризис течения двухфазного потока. [c.70]

В книге излагаются общие положения термодинамики системы жидкость—пар и их приложения к различным случаям адиабатических и неадиабатических одномерных течений термодинамически равновесной парожидкостной среды. Рассматриваются условия возникновения кризиса течения и даются зависимости для определения критической скорости, предельных расходов и соотношения термических параметров. Разбираются некоторые случаи нестационарного движения и течения в условиях нарушенного фазового равновесия системы. [c.2]

То обстоятельство, что энтропия достигает максимума в критическом сечении, как раз и обусловливает существование кризиса течения в изолированной трубе, делающего невозможным плавный переход через скорость звука под влиянием трения при таком переходе энтропия должна была бы уменьшаться, а это противоречит второму началу термодинамики. [c.183]

В точке кризиса течения производная dw/dx имеет согласно уравнению (9.71) бесконечно большое значение. Следует отметить, что условия ш р = с, dw/dx p = оо, характеризующие кризис течения в цилиндрической трубе с сопротивлением, аналогичны условиям для выходного сечения суживающегося сопла при критическом режиме истечения. Совпадение этих условий объясняется тем, что они выражают один и тот же физический факт, а именно невозможность в обоих случаях непрерывного перехода через скорость звука. [c.326]

При этом по достижении некоторых критических параметров возникают типичные критические явления, обычно резко нарушающие режим нормальной работы аппарата. К такого рода явлениям относятся случаи захлебывания аппарата при встречном течении жидкости и газа, начало резкого вторичного увлажнения в различного рода сепараторах, разрушение устойчивой паровой подушки под раздаточным дырчатым листом в барботерах, возникновение и разрушение пленочного кипения и многие им подобные процессы. Критические скорости, при которых происходят эти явления, весьма разнообразны и зависят как от характера процесса и физических свойств взаимодействующих сред, так и от геометрических размеров и формы аппарата. Однако все эти внешне весьма разнородные явления объединяет общая природа всех кризисов, заключающаяся в нарушении устойчивости потока жидкости при достижении газом некоторой критической скорости, а общность, уже [c.315]

Анализ условий формирования кризиса течения двухфазного потока требует прежде всего принятия физической модели определенной структуры. И в этой начальной стадии анализа в настоящее время нет единого мнения. Ряд исследователей в качестве модели принимает раздельную структуру движения двухфазного критического потока. В то же время визуальные наблюдения и высокоскоростная киносъемка в каналах с прозрачными боковыми Степками показывают, что даже в каналах с плавным входом центральное жидкое ядро сохраняет устойчивость лишь на небольшом отрезке, а в цилиндрических каналах с острой входной кромкой уже непосредственно за входным сечением имеется двухфазный поток однофазной гомогенной структуры. Как известно, при наступлении критического режима движения в однофазном потоке одновременно с достижением максимального расхода в критическом сечении устанавливается давление, отличное от противодавления (речь идет о потоках, у которых линии тока параллельны в критическом сечении, а поле скоростей равномерно). Вместе с тем некоторые исследователи [1, 2] отмечают, что максимальный расход двухфазного потока не всегда сопровождается достижением в сечении, принимаемом за критическое, давления, независимого от противодавления (рис. 1). [c.170]

Остановимся прежде всего на выводах принципиального значения. Так, Г, Н. Абрамович в 1944 г. впервые показал, что подогрев движущегося по каналу газа обусловливает возникновение потерь полного давления. При этом поток, имеющий любую начальную скорость, можно за счет соответствующего подогрева довести До критической скорости, но никаким подогревом поток в трубе постоянного сечения нельзя перевести в сверхзвуковую область. Это явление получило название теплового кризиса. Л. А. Вулисом (1947) было установлено общее соотношение для изменения параметров потока в канале при наличии геометрического, теплового, расходного, механического воздействий и при воздействии трением. Согласно этому соотношению, получившему название условия обращения воздействий, характер влияния отдельных воздействий на газовое течение противоположен при до- и сверхзвуковых скоростях, [c.805]

В связи с возрастающими требованиями к надежности элементов оборудования ЯЭС и в первую очередь к активным зонам энергетических реакторов в СССР и за рубежом опубликован ряд работ, посвященных исследованию кризиса теплообмена при вынужденном течении воды в трубах. В 1976 г. были опубликованы табличные данные для расчета кризиса теплоотдачи при кипении воды в равномерно обогреваемых круглых трубах [51]. В таблицах приведены тщательно выверенные и согласованные экспериментальные данные о критических тепловых нагрузках и граничном паросодержании, полученные при кипении воды в технически гладких трубах диаметром 8 мм при относительной длине канала Ijd > 20, давлении от 3 до 20 МПа, массовой скорости от 0,5 до 5,0 кг/(м - с), недогреве от О до 75 К и шаге изменения относительной энтальпии 0,05. [c.78]

Значения критической плотности теплового потока qy для кризиса первого рода при кипении воды в условиях вынужденного течения в круглой трубе диаметром 8 мм и длиной /> 160 мм, обогреваемой равномерно по периметру и длине, представлены в табл. 3.27 [89] в зависимости от давления р, массовой скорости G, степени недогрева воды до температуры насыщения Д - Т или массового паросодержания в месте кризиса х = = 0 /(0 + ( п), где и — массовые расходы пара и жидкости. Представленные значения получены приведением большого числа экспериментальных данных по для различных условий к диаметру трубы 8 мм и единым значениям других определяющих факторов, находящихся в диапазонах р = 3—20 МПа G = 750—5000 кг/(м -с) Д ед = 75-0К л = 0-л . [c.243]

Основные уравнения течения. 9.2. Поступательно-вращательное течение идеальной жидкости. 9.3. Скорость распространения слабых волн. 9.4. Кризис течения и критическая скорость. 9.5. Изоэнтропическое течение газов и паров в каналах. 9.6. Непрерывный переход через скорость звука. 9.7. Неизоэптроппческое течение газа по трубам. [c.6]

Глубокий и всесторонний анализ возможности использования зависимости (3.17) для анализа условий формирования кризиса течения в двухфазном потоке, а также экспериментальное подтверждение ее достоверности достаточно полно представлено в монографии [55]. Здесь в качестве примера приведены лишь некоторые из них. Так, на рис. 3.2 представлено сопоставление расчета критической скорости истечения воздухо-водяного потока по (3.17) с экспериментальными данными работы [16] (кривая 2), а также скорости распространения возмущений в воздухо-водяной среде с данными работы [43] (кривая 1). На рис. 3.3 аналогичное сопоставление выполнено для скорости распространения возмущений в пароводяной смеси, а на рис. 3.4 приведены удельный критический расход вскипающей жидкости, найденный с помощью зависимости (3.17), и рез) льтаты экспериментов, проведенные различными исследователями по истечению насыщенной воды через цилиндрические каналы 6 критический расход и критическая скорость истечения насыщенной жидкости, расчитанные с помощью зависимости для показателя изоэнтропы (3.17), в безразмерной форме могут быть обобщены для различных веществ. При этом форма обобщения является одной из форм проявления закона соответственных состояний (рис. 3.5 и 3.6). [c.58]

Требуется выявить влияние на течение реагирующего газа притока теплоты за счет химической реакции. Интересно рассмотреть вопрос о переходе через критическую скорость звука в газовом потоке и выяснить условия, при которых этот переход возможен. Известно, что в сопле Лаваля переход через скорость звука достигается за счет геометрии сопла. Поток сначала разгоняется за счет сужения сопла, а затем, после достижения звуковой скорости, за счет расширения сопла достигается сверхзвуковая скорость. Таксе сопло называют геометрическим, а достижение скорости звука в критическом сечении — аэродинамическим кризисом. Выясним, как влияет приток энергии за счет химических реакций на газовый поток в круглой трубе с постоянней площадью поперечного сечения, когда геометрия сопла ге играет никакой роли, и как меняются основные с )изическг е величины, характеризующие поток, при переходе через скорость звука. [c.359]

Знание критического расхода необходимо для расчета струйных аппаратов, в которых рабочим телом являются адиабатно-вскипающие жидкости (при анализе аварийных режимов в ЯЭУ, в транзитных трубопроводах при теплоснабжении от ядерных источников энергии, при трубопроводном транспорте сжиженного газа, в геотермальной энергетике, в ракетной и криогенной технике и во многих других практически важных случаях, которые достаточно подробно описаны в [55]). Признаками, характеризующими момент достижения кризиса течения в канале, являются достижение максимального критического расхода, критической скорости истечения (равной локальной скорости звука) в критическом сечении канала, установление в этом сечении давления, отличного от противодавления и не зависящего от него (стащюнарное положение волны возмущения в критическом сечении). Реализация любого из этих признаков в одномерном газовом потоке служат необходимым и достаточным условием установления критического режима течения. При истечении вскипающих потоков установление максимума расхода, так же как и стационарное положение волны возмущения в критическом потоке, являются необходимыми условиями, но недостаточными для достижения кризиса течения в традищюнном его понимании, так как в широком диапазоне противодавлений давление в критическом сечении, отличаясь от противодавления, не остается от него не зависящим. Это обстоятельство объясняется тем, что в одномерном двухфазном потоке скорость звука определяется не только параметрами среды, но и степенью завершенности обменных процессов в самой волне возмущения. [c.162]

При в.ходе в начальный участок трубы поток несет возмущения разнообразной природы. Это могут быть либо возмущения, пришедшие извне, например из помещения, в котором расположена всасывающая воздух труба, или из резервуара с водой, вытекающей через трубу, либо возмущения, образовавшиеся из-за нсплавности входа в трубу. Последняя причина обычно бывает доминирующей. Как упоминалось выше, уже Рейнольдс в своих первых опытах заметил, что при значениях Re, еще далеких от критических, по прямолинейным струйкам краски в начальном участке трубы пробегают дискретные волны или группы волн, затухающие вниз по течению. Эти накладывающиеся на ламинарный поток возмущения по мере приближения его к критическому состоянию становятся все более интенсивными и расплывчатыми, пока, наконец, не заполнят всю область течения и поток станет полностью турбулентным. Было отмечено позднейшими исследователями (Л. Шиллер и др.), что первичные возникновения этих сравнительно редких по частоте появления возмущений не оказывают влияния ии на профили скоростей в сечениях трубы, ни на общее сопротивление трубы. Только в непосредственной близости к кризису влияние этих волн становится заметным искажаются профили скоростей, изменяется закон сопротивления. [c.667]

Это соотношение указывает, что в критическом сечении сопла скорость течения газа равна скорости звука Окр в данном газе при давлении Ркр и температуре Гкр. Дальше-по потоку, за критическим сечением, в расширяющейся части сопла скорость продолжает нарастать и становится, таким образом, сверхзвуковой. Вот почему эти сопла и называют сверхзвуковыми. Когда в критическом сечении достигнута звуковая скорость, говорят, что наступает кризис течения в сопле (или запирание потока), и величина массового расхода, проходящего через него, определяется исключительно условиями в критическом сечении, т. е. не зависит от условий на выходе из сопла. Соотношения (10), (II) и (12) сохраняют силу для изоэнтропных сопел, в которых скорость на входе не равна нулю, поскольку для различных переменных, характеризующих условия на входе в сопло, мы используем их значения, соответствующие заторможенному состоянию. В связи с тем, что в ракетных двигателях можно получить достаточно высокое отношение давлений, Ьопла этих двигателей всегда бывают сверхзвуковыми. [c.79]

С. сначала увеличивается, а после того как Ро достигнет нек-рой определ. величины, Уд становится постоянной и при дальнейшем увеличении ро не изменяется. Такое явление наз. кризисом течения в С. После наступления кризиса ср. скорость истечения из дозвук. С. равна местной скорости звука (Уа=а) и наз. критической скоростью истечения. В этом случае все параметры газа в выходном сечении С. также наз. критическими. [c.700]

Наиболее сложные законы тепло- и массообмена наблюдаются при дисперсно-кольцевой структуре двухфазного потока. В этом случае коэффициент теплоотдачи определяется действительной скоростью жидкости, текущей в пленке, и характером волнообразования на ее поверхности. Следовательно, знание параметров пленки является необходимым условием для создания обоснованных методов расчета интенсивности теплообмена в условиях дисперснокольцевого режима течения парожидкостной смеси. Эти знания являются также ключом к пониманию физического механизма возникновения кризисов теплообмена при кипении в трубах и позволяют получить рациональные формулы для расчета плотностей критических тепловых потоков или граничных паросодержаний, превышение которых ведет к резкому ухудшению теплоотдачи. [c.231]

В настоящее время явление возникновения кризиса теплоотдачи при кипении насыщенной жидкости в условиях вынужденной конвекции достаточно полно изучено многими исследователями. Обычно принято считать, что величина критической тепловой нагрузки определяется локальными значениями энтальпии, скорости и давления. При этом в большинстве случаев не принилга-лось во внимание влияние на критическую тепловую нагрузку условий течения пароводяной смеси. Кроме того, остался недостаточно выясненным вопрос о режиме течения двухфазного потока непосредственно перед возникновением кризиса теплоотдачи. [c.232]

При значительных наросодержаниях и скоростях течения двухфазного потока жидкостная пленка может быть весьма тонкой. Перенос тепла через нее осуществляется за счет теплопроводности. Для передачи больших тепловых потоков пленка должна быть перегрета по отношению к температуре насыщения. Однако ее температура Га ограничивается предельной температурой существования жидкости в метастабильном состоянии Т. В момент достижения Т = Т происходит спонтанное вскипание. Потерю устойчивости метастабильного слоя жидкости связывают с термодинамическим кризисом кипения (рис. 3.14). Расчеты критических тепловых потоков по этой теории являются оценкой верхней границы критических нагрузок. [c.119]

В настоящей статье излагаются результаты экспериментального исследования критических тепловых потоков с уменьшающимся и возрастающим в направлении течения калия теплоподводом, полученным при давлении, близком к атмосферному. Исследования проведены на замкнутом циркуляционном контуре с принудительной циркуляцией (фиг. 1) и по методике, описанной ранее [1 — 3]. Интервал изменения массовой скорости в опытах составлял 23—250 кг]м сек, температура жидкого калия на входе в опытных участках поддерживалась близкой к температуре насыщения, массовые паросодергкания в месте кризиса изменялись от 0,5 до 1,0. Содержание кислорода в калии составляло в среднем 0,045 весовых процента. [c.43]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...