Рост капель в потоке

Рост капель в потоке [c.134]

В первых главах изучаются термодинамические свойства влажного пара, основные уравнения его движения, траектории капель в каналах и в рабочем колесе, а также образование и рост капель в двухфазной среде. Рассматриваются критерии подобия двухфазных потоков и методы экспериментального исследования турбин, [c.2]

Процесс конденсации в последующих венцах протекает при сравнительно малом переохлаждении. Это объясняется большим количеством капель в потоке. Конденсация на этих каплях препятствует росту переохлаждения. Число капель после второго венца практически не увеличивается. Таким образом, в данном примере количество капель в потоке определяется числом ядер конденсации в точке е. [c.130]

Согласно этой расчетной корреляции, в дисперсном режиме движения с ростом скорости потока критическая плотность теплового потока возрастает с увеличением массовой скорости, что и имело место в наших опытах. Это объясняется тем, что с ростом массовой скорости потока возрастает эффективность его закрутки и тем самым сепарация капель из ядра потока на тепловыделяющую поверхность. [c.157]

Продолжительность протекания элемента потока через сопло составляет обычно величину порядка 10 сек. Сопоставление с этим отрезком времени результатов расчетов перечисленных здесь исследователей позволяет считать, что даже при сравнительно больших продольных градиентах давления равновесная (по отношению к окружающему пару) температура капли устанавливается почти мгновенно. Поэтому принимается, что в каждом поперечном сечении сопла процесс конденсации и рост капель происходят примерно так же, как и в среде с постоянными параметрами пара, равными их значению в данном сечении канала. [c.138]

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]

В рамках упрощенной модели осесимметричного течения могут быть определены сепарационные и расходные характеристики закрученного потока. Как уже отмечалось выше, сепарация жидкой фазы в таком потоке зависит в основном от размеров капель, угла закрутки и коэффициента скольжения. Степень влажности влияет на коэффициент сепарации значительно слабее это влияние обусловлено изменением размеров скоростей капель под воздействием несущей фазы увеличение уо приводит к уменьшению осевой и тангенциальной составляющих скоростей капель при этом уменьшаются центробежные силы, действующие на капли, но возрастает время их пребывания в потоке. Первый фактор оказывается более существенным, и с ростом уо коэффициенты сепарации несколько уменьшаются. Влияние угла закрутки при ai>30° оказывается значительным. Влияние степени влажности и при переменных углах закрутки остается достаточно слабым. При этих значениях возникают отрывные возвратные течения, способствующие пере- [c.176]

При появлении в потоке влаги низкой степени дисперсности (крупные капли диаметром с к=20- 40 мкм) амплитуды пульсаций резко i возрастают, в особенности в ядре потока, причем с ростом начальной влажности амплитуды пульсаций в этой зоне течения продолжают увеличиваться. В пограничном слое при появлении крупных капель интенсивность пульсаций также увеличивается, достигает максимума при й о=1,02 (t/o=2%), затем с ростом /iso несколько уменьшается и далее, при й о> 1,035 (г/о 3), сохраняется практически неизменной. [c.197]

По мере роста капель их скорость все более отличается от скорости пара. Большие капли в криволинейных каналах под влиянием сил инерции приближаются к стенкам и оседают на них. Поток становится неоднородным, и в некоторых его областях [c.34]

Таким образом, термодинамический метод недостаточен для исследования процессов конденсации в двухфазном потоке. Ряд практических задач требует знания молекулярных явлений в двухфазной среде. С этой целью наравне с термодинамическим методом используется молекулярно-кинетическая теория строения вещества. Для получения характеристики состояния среды вводятся микроскопические величины, рассматривается движение молекул среды. Рассмотрение молекулярного строения двухфазной среды необходимо тогда, когда длина свободного пробега молекул пара соизмерима с находящимися в нем капельками. Поэтому для выяснения процесса роста капель и их движения важное значение имеет соотношение между радиусом капли и средней длиной X свободного пробега молекул конденсирующегося пара. [c.107]

Связь между величинами А Т и 8Т для разных процессов конденсации была найдена Стодолой [107]. В этих исследованиях Стодола исходил из условий роста капель, баланса теплообмена и уравнения баланса энергии для капли и для всего двухфазного потока. В результате была получена система уравнений для определения роста капель и их температуры [c.110]

За узким сечением, где темп изменения живого сечения невелик, от подвода теплоты в скачке при дозвуковой скорости поток должен разгоняться, а при сверхзвуковой скорости — тормозиться. Таким образом, в зоне интенсивной конденсации на очень коротком участке, где скорость еще сверхзвуковая, под влиянием подведенной теплоты поток тормозится, пока р <С рк, и ускоряется, как только становится р > р . Если недалеко за горлом сопла темп роста живого сечения [ lf)df/dl] невелик, то следующие друг за другом замедление и ускорение потока из-за подвода теплоты могут оказаться настолько значительными, что в зоне конденсации, в том месте, где давление становится выше критической величины (меняется знак ускорения), в потоке происходит резкое понижение давления и столь же резкое повышение интенсивности конденсации, вызывающее эффект, аналогичный скачку уплотнения. Этот скачок на какое-то мгновение уравновешивает силы инерции. При этом за скачком прекращаются процесс конденсации и подвод теплоты, разгоняющей дозвуковой поток. В результате в расширяющейся части сопла дозвуковой поток замедляется, зона же процесса конденсации отодвигается в расширяющуюся часть сопла. В сверхзвуковой же зоне в момент провала давления появляется ударная волна разрежения, которая смещает начало процесса конденсации в сторону горла сопла. После появления скачка в месте бурного роста капель, процесс конденсации на этом участке резко тормозится и зона интенсивной конденсации смещается вниз по потоку. [c.228]

С ростом давления пара увеличивается его несущая способность и уменьшается эффективность осаждения капель в жалюзийном канале (кривые 1—5, рис. 8.2). На г ф влияет и скорость потока пара в канале. Так, например, при уменьшении скорости V p от 20 до 1 м/с (кривая 5) [c.312]

С общей точки зрения процесс конденсации может быть разделен на периоды образования ядер конденсации критического размера, их роста и агломерации. Скорость образования ядер конденсации капли была рассмотрена в предыдущих параграфах. Теперь рассмотрим процессы, происходящие с каплями критического размера, которые уносятся потоком. При этом совершенно безразлично, возникли ли эти капли в результате самопроизвольного образования ядер или в результате присутствия посторонних инородных частиц. Законы роста капель рассмотрим для чистых паров, предполагая, что термодинамическое состояние окружающей среды не меняется во время роста капель, т. е. что процесс роста квазистационарный. Кроме того, будем иметь в виду, что вывод производится для роста единичной капли, хотя в действительности полученные результаты верны только в среднем для большого числа частиц, так как при выводе применяются статистические законы молекулярного движения. При выводе законов роста капель необходимо знать также скорость капель относительно пара. Если скорость капель значительно меньше скорости потока, то в результате сопротивления их энтропия будет увеличиваться, что существенно усложнит вывод. Поэтому вначале предположим, что капли движутся с той же скоростью, что и окружающий газ. В дальнейшем специально оговорим, для каких процессов это предположение справедливо и когда следует учитывать в расчетах рост энтропии капель, отстающих от основного потока. [c.39]

Поведение первичной влаги, образовавшейся в предыдущих ступенях турбины, оказывается иным по сравнению со вторичной, возникшей в самой ступени. Первичная влага, как правило крупнодисперсная, попадая в сопловой аппарат, на 60—70% сепарируется на поверхностях лопаток. Образовавшиеся пленки срываются с выходных кромок и дробятся основным потоком. Часть кинетической энергии пара расходуется на разгон капель, скорость которых в зазоре перед рабочей решеткой ступени составляет 30—60% скорости пара. В результате направления потока пара и воды на рабочие лопатки оказываются разными. Удар капель в спинку лопаток вызывает дополнительные потери в ступени. Практически вся первичная влага сепарируется на рабочих лопатках и большая ее часть центробежными силами отбрасывается к периферии ступени. Характерные графики распределения первичной влаги в зазоре между сопловым аппаратом и рабочим колесом, а также за турбинной ступенью показаны на рис. 12-4. За сопловым аппаратом распределение влаги практически равномерно. Лишь у периферии наблюдается небольшой рост концентрации влаги из-за закрутки потока. За рабочей решеткой основная часть жидкости протекает через верхнюю половину рабочей лопатки. [c.327]

При появлении начальной влаги характер зависимости от числа Ма сохраняется качественно примерно таким же, как и в перегретом паре, хотя сжимаемость в потоке влажного пара проявляется многограннее. С изменением градиентов скоростей меняется не только толщина пограничного слоя, но и структура жидкой фазы (размеры капель, коэффициент скольжения фаз, устойчивость движения пленок и капель и другие параметры). Несмотря на воздействие различных факторов, минимум потерь в решетке при изменении начальной влажности достигается практически при одном и том же значении Ма. Можно назвать, в частности, два фактора, действующих в разных направлениях. С ростом Ма уменьшается коэффициент скольжения v (рис. 4-9,г), что уменьшает потери кинетической энергии паровой фазы. В то же вре- [c.88]

Из уравнения (12.7) видно, что при Q = onst с возрастанием массы испаряющейся жидкости АЛ4 перегрев пара должен уменьшаться. При A = onst с ростом массового расхода смеси увеличивается массовый расход каждой из фаз (М и М"). Очевидно, что чем больше общее количество капель в потоке, тем больше будет ДМ, даже если исключить возможность выпадения капель на стенку трубы. Таким образом, с ростом pw перегрев пара уменьшается как вследствие увеличения массы испаряющейся жидкости ДМ, так п вследствие увеличения массы пара М". [c.333]

Расчеты коэффициента осаждения А л по формуле (2.99), по опытным данным Л. Кусина и Дж. Хьюитта, показывают, что Ад не зависит от концентрации частиц в ядре потока, т. е. от фзо- Важно, что именно независимость от концентрации капель в потоке и дает основание использовать вы-эажение (2.88). Опыты показали 2.781. что кв не зависит также от диаметра трубы, скорости газа и давления, но зависит существенно от длины канала с ростом L значение A-jj падает, стремясь к асимптотической величине. [c.78]

По мере роста интенсивности барботажа все большую роль начинает играть кинетическая энергия газа, и при очень больших w процесс каплеобразования начинает приближаться к процессу дробления жидкости в быстром потоке газа. При этом резко увеличивается образование крупных капель, выносимых потоком газа из двухфазного слоя. В конечном счете повышение скорости барботажа приводит к полному размыву двухфазного слоя и уносу всей массы тяжелой фазы. [c.281]

В опытах по конденсации ртутного пара [2] было отмечено незначительное увеличение отрывного диаметра капель с ростом теплового потока и практическая независимость от теплового потока частоты образования капель в данном центое конденсации (около 5 гц). В работе [4] на основе анализа скоростной фотосъемки отмечено, что отрывной диаметр капель при конденсации неподвижного ртутного пара на вертикальной стенке из нержавеющей стали находится в пределах 0,2— [c.224]

Одни только уравнения неразрывности (4-24) и (4-25), движения (4-27) и (4-28 ) и энергии (4-29) недостаточны для описания процесса течения, поскольку остается неизвестным закон накопления в потоке конденсированной фазы dmjdx. Для того чтобы замкнуть систему уравнений, требуется к зависимостям (4-24) — (4-29) присоединить выражения, характеризующие скорость образования капель конденсата и их рост в процессе движения. [c.147]

Структурные характеристики за решеткой должны быть дополнены коэффициентами скольжения. Такие исследования были проведены для сопловой решетки С-9015Б [159]. Распределение локальных коэффициентов скольжения при различных Mi, Rej, р и уо приведено на рис. 3.27. Максимальные скорости имеют капли, движущиеся в ядре потока, а минимальные — вблизи кромок и в других областях, где формируются крупные капли. С увеличением числа Ml коэффициенты скольжения в ядре потока уменьшаются (размер капель в ядре практически не меняется), а в зонах крупнодисперсной влаги — увеличиваются в связи с интенсификацией процесса дробления. С ростом Mi происходит заметное выравнивание скоростей капель. [c.112]

Рассмотрим влияние некоторых геометрических и режимных параметров на газодинамические характеристики сопловой решетки. На рис. 3.30 приведены зависимости суммарных и профильных потерь и углов выхода потока от относительного шага, угла установки профиля и степени влажности перед решеткой. Отметим, что с ростом уо оптимальные значения шагц t смещаются в сторону несколько больших значений, что связано с изменением структуры и дисперсности жидкой фазы за решеткой. Этот вывод справедлив только для решетки С-9012А. Характер изменения оптимального шага в зависимости от влажности определяется формой профиля и другими геометрическими параметрами решетки. По опытным данным, зависимости (г) имеют экстремальный характер, причем минимумы пр и % получены при близких значениях t. С увеличением t снижается количество влаги, аккумулированной в пленках, так как размерЫ] f межлопаточных каналов увеличиваются. При этом растет количество крупных капель в ядре потока. Массовая доля таких капель в парокапельном слое и за кромкой монотонно убывает с ростом t. Вместе с тем данные на рис. 3.30 отражают влияние сложных процессов в решетке, возникающих при изменении t и уо- Углы выхода возрастают с увеличением t и у при высокой начальной влажности [c.119]

Влияние веерности ступени и действительной влажности на степень влажности и дисперсность у вершин лоцаток изучено экспериментально. С увеличением уад значения у2, в периферийных сечениях возрастают по линейному закону, причем наклон прямых зависит от веерности ступени и и/Сф. С ростом у2 (или уо) увеличивается концентрация крупных капель в периферийных участках потока и происходит некоторое перераспределение влаги по радиусу. Аналогично влияет изменение относительной окружной скорости Ы/Сф. [c.168]

Конструкция ступеней, расположенных за зоной Вильсона, оказывает сравнительно небольшое влияние на рост капель. Если невозможна организация потока с достижением зоны Вильсона в первой ступени, то для получения мелких капель можно ее перенести в область узкого сечения с большим градиентом энтальпии в ддной из следуюш,их ступеней. Это достигается соответствующим выбором перепадов энтальпий в предшествующих ступенях. [c.132]

Основными характеристиками для сравнения процессов конденсации могут служить число образующихся в единицу времени капель, их размер и последующий рост. Из условий геометрического подобия модели и натуры (или из условия = idem) следует, что в подобных потоках число капель в единице объема должно быть различным. Для этого скорости ядрообразования должны быть также различными. Как же в действительности меняются эти показатели при изменении условий ядрообразования [c.148]

В области ухудшенного теплообмена неравповесность в потоке определяется скоростью испарения капель в нар и коэффициентом теплоотдачи между паром и каплей. В случае малых массовых скоростей и давлений капли характеризуются большим средним размером и малой суммарной поверхностью межфазного взаимодействия. Кроме того, скорость пара относительно капли также невелика и ввиду малости коэффициента теплоотдачи испарение капель протекает вяло. В результате доля тепла, подводимая к пару, расходуется в значительной степени на перегрев пара. Кривая изменения температуры стенки по длине трубы характеризуется монотонным ростом (рис. 4.9, а). При больших давлениях и массовых скоростях (например, pw — 3000 кГ/м -с) межфазный тепломассообмен на мелких каплях протекает столь интенсивно, что средняя температура пара незначительно отличается от температуры насыщения. Температура стен- [c.151]

Расчеты, выполненные с использованием этой системы при различных коэффициентах скольжения, позволили выявить влияние режимных параметров (ргг>, Ггр, qa и др.) на скорости пара и жидкости, температуру пара и размер капель. Анализ расчетов показал, что 1) капли жидкости в неравновесном потоке исчезают после прохождения длины капала, равной нескольким сотням калибров величина неравновеспости в пароводяном потоке может достигать 200% 2) средний диаметр капель уменьшается с ростом теплового потока и массовой скорости 3) скорость капель в большом диапазоне нараметров не зависит от размеров самих капель. [c.171]

Существенное влияние на модальный разл1вр частиц жидкости оказывают частоты вращения ротора турбины (кривые 2, 4ш 5—7 на рис. 7.4). С увеличением частоты вращения ротора (окружной скорости рабочих лопаток) и модальный размер капель падает при всех значениях влажности (см. зависимость du = f у), рис. 7.4). Рост частоты вращения ротора турбины приводит к увеличению нормальной составляющей скорости соударения частиц влаги с выходными участками рабочих лопаток. Следовательно, возрастает процесс дробления капель, уменьшается плотность орошения поверхностей рабочих лопаток и, наконец, повышается интенсивность сброса влаги с входных кромок рабочих лопаток. Подтверждением влияния последнего фактора на изменение дисперсности влаГп могут служить результаты опытов на вращающемся диске, в центр которого подавалась вода. Так же как в опытах на турбинной ступени, с ростом расхода влаги Q (заштрихованные кривые на рис. 7.5) размер капель растет, но интересно, что с ростом окружной скорости и с кромки диска (толщина кромки равна 0,5 мы) срываются меньшие капли. Хорошее согласование результатов опытов (рис. 7.5) для диска и многоступенчатой турбины является подтверн- дением того факта, что процесс схода влаги с выходных кромок рабочих лопаток является определяющим в разлгере капель влаги в потоке пара. [c.272]

Значительный интерес представляет поведение двухфазной среды за скачком конденсации. Учитывая, что скачок вызывает увеличение степени турбулентности потока, можно полагать, что здесь создаются условия, благоприятствующие взаимодействию и коагуляции капель, размеры которых увеличиваются. Вместе с тем, рост капель приводит к их скольжению (v конденсационным скачком возмон<на дополнительная конденсация пара или его вторичное переохлаждение. [c.173]

Рассматриваются вопросы расчетного определения параметров паровой и жидкой фаз высокоскоростного потока неравновесно конденсирующегося водяного пара вблизи верхней пограничной кривой в широком диапазоне изменения давления. Анализируются особенности использования уравнений конденсационного роста капель и уравнения состояния паровой фазы потока применительно к условиям проточных частей влажно-паровых турбин. Приведенное сравнение результатов систематических расчетов одиночных сопел и проточных частей влажно-паровых турбин с опытными данными свидетельствует о необходимости учета эффекта неравновесности конденсации при проектировании турбин. Библ. — 20 назв., ил, — 7. [c.247]

Интересным экспериментальным фактом явилось наличие ярко выраженного максимума в спектральной плотности пульсаций температуры. Такой вид кривой спектральной плотности характерен для париоди-ческого сигнала, возмущаемого случайным образом. Поскольку, как отмечалось выше, термопара реагирует на изменение плотности среды, можно предположить, что плотность двухфазного потока меняется со временем в каждой точке периодическим образом. Физически это можно объяснить наличием в потоке пара скоплений капель жидкости, движущихся с потоком на некоторых расстояниях друг от друга. Проходя одно за другим через термопару, эти скопления капель и дают периодический сигнал, возмущаемый случайными флуктуациями концентрации капель в скоплениях. С ростом скорости потока растет скорость движения скоплений капель по каналу, а, значит, и частота прохождения их через данное сечение потока. Зтим можно объяснить сдвиг максимума спектральной плотности в область более высоких частот с увеличением относительной энтальпии и массовой скорости потока. [c.257]

Уравнение счетной концентрации калель выражает условие сохранения количества капель и связывает счетную концентрации капель данной фракции с другими переменными процесса. Изменение функции распределения в потоке капель происходит по нескольким причинам иэ-эа переменной скорости движения, в связи с расширением струи капель, из-за коагуляции, а также конденсационного роста отдельных капель. [c.294]

В момент возникновения зародышей радиус весьма мал и зависит в основном от степени перенасыщения потока. На рис. 2-2 показано изменение критического радиуса капель Гкр в зависимости от переохлаждения потока ДГ. Капли, зародыши которых возникли в первый момент ядрообразования, растут наиболее интенсивно и достигают в конце зоны спонтанной конденсации больших размеров, чем те капли, зародыши которых возникли позже. В качестве примера на рис. 2-1 показан рост капель, возникших в точках / и 2. Разница интенсивности [c.22]

Изменение числа Ма при постоянных начальных нарамет1рах пара приводит к перераспределению зон конденсации. При малых числах Ма конденсация в основном наблюдается в кромочных следах. При больших Ма, когда величина переохлаждения потока АГм — ЗО - -ЗЗ С, в косом срезе решеток возникает зона спонтанной конденсации ( скачок конденсации), при этом эпюры размеров капель и влажностей существенно выравниваются. С ростом числа. Ма и соответственно переохлаждения пара размер капель влаги уменьшается как в кромочных следах, так и в ядре потока. Это связано с уменьшением диаметра ядер конденсации и ростом общего числа капель. На рис. 2-18 представлено изменение радиусов капель в некоторых характб рных точках пространства за решеткой (рис. 2-17) в зави- [c.48]

Уменьшение коэффициента v с ростом Ма (до Ма 0,95) объясняется ростом градиентов скоростей в канале и относительно большим отставанием капель от потока пара из-за инерции. Рост коэффициента V при сверхзвуковых скоростях может быть объяснен значительным дроблением пленок и капелек влаги в скачках уплотнения и появлением мелкодисперсной влаги в скачках конденсации. Следует отметить, что полученные в опытах значения коэффициента V (рис. 4-9,г) оказались достаточно высокими ( - 0,42ч-0,б), несмотря на значительные размеры капель перед решеткой =60 мкм). Это еще раз подчеркивает сущеспзенную роль дробления капель и пленок внутри капала решетки. Действительно, при использовании метода взвешивания измеряемая сила, действующая на лопатку, определяется только скольжением фаз внутри канала до выходной кромки [фюрмула (4-10)], и, следовательно, при движении влаги только в виде пленки коэффициенты v должны были бы оказаться весьма малыми. [c.88]

Коэффициент сепарации г з в этом случае увеличивается, однако рост окружных скоростей приводит к более интенсивному дроблению капель, к отрыву пленок с входных кромок и соответственно к дополнительному уносу капель паровым потоком. Эти факторы уменьшают рост коэффициента сепарации, а лри значительных ц/со приводят к существенному падению г] . Смещение минимума коэффициента г() в зону больших м/со показано на рис. 8-3. Для стационарной камеры, расположенной над входными кромками пластин, с ростом угла установки 3 от 45 до 135° смещается от ц/со 0,27 до /Со 0,5ч-0,6. Опыты позволили определить влияние положения камеры отвода влаги над рабочим колесом на величину г (рис. В>-2,д). Поскольку исследования проводились только при открытии одного из влагоотводящих каналов (1—3 на рис. 8-2, j, рост коэффициента г ) к выходной кромке можно объяснить не только увеличением сброса влаги к выходному сечению лопатки, но п удалением капель, сброшенных в предыдущих сечениях. [c.162]

Первичная влага (уа>0) с ростом числа Масо будет более интенсивно дробиться как в потоке пара, так и при встрече с сопловыми и рабочими лопатками. Процесс дробления сопровождается уносом части влаги потоком пара. Появление первичной влаги приводит к увеличению коэффициента ф для всех значений Ма, однако с увеличением Мзсо коэффициент сепарации влаги падает. При околозвуковых и сверхзвуковых скоростях необходимо учитывать влияние адиабатических скачков уплотнения, воз1П1кающих на входных и выходных кромках, а также в межлопаточ-ных каналах. Скачки приводят к срыву пограничного слоя и пленки с поверхности лонаток, что способствует уменьшению количества сепарируемой влаги. Следует также иметь в виду, что в скачках происходит дробление капель н частичное испарение влаги. [c.172]

ХЮ — начальный средний радиус капель в набегающем на плазму аэрозольном потоке, определяющий характерный размер микронеоднородностей концентрации паров. Время роста капель до радиуса см на ионах при рп/Рпас=2-ь4 составляет 10 — 10 с. Характерное время рекомбинации /р связано с подвижностью ионов (или кластеров) по формуле Ланжевена [34]. Так, при Ni=W см 2 для случая молекулярных ионов получаем, что [c.185]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...