Нестационарные пучки

В качестве примера показана электромагнитная волна с временем когерентности то, которая имеет вид синусоидального электрического поля со скачкообразным изменением фазы через интервалы времени то. Мы видим, что представление о временной когерентности непосредственно связано с монохроматичностью. В дальнейшем (в гл. 7) будет показано, хотя это очевидно из рис. 1.5, что электромагнитная волна с временем когерентности, равным То, имеет спектральную ширину А 1/то. В той же главе покажем, что в случае нестационарного пучка (например, лазерного пучка, полученного в результате модуляции добротности или синхронизации мод) время когерентности не связано обратно пропорциональной зависимостью с шириной полосы генерации и фактически может быть много больше, чем величина 1/Av. [c.20]

Заметим, что легче иметь дело, возможно, с определением величины через среднее по времени, чем через среднее по ансамблю. Однако определение через среднее по ансамблю является более общим и, как мы увидим в разд. 7.5.4, с помощью выражения (7.11) его можно применить к нестационарным пучкам. [c.448]

Рассмотрим здесь кратко нестационарные пучки. В этом случае функция в выражении (7.11) зависит по определению от моментов времени t и ti, а не только от интервала между ними r = ti— /2. Примерами могут служить лазер с амплитудной модуляцией, тепловой источник света с амплитудной модуляцией, лазер с модулированной добротностью и лазер с синхронизацией мод. Корреляционную функцию для нестационарного пучка можно получить как среднее по ансамблю многих измерений аналитического сигнала на временном интервале О — Г, причем начало временного интервала синхронизовано с управляющим сигналом (например, синхронизовано с амплитудным модулятором лазера с синхронизацией мод или ячейкой Поккельса в лазере с модуляцией добротности). Степень временной когерентности в заданной точке г можно определить следующим образом [c.456]

Приведем примеры течений, в которых возникает простая волна. Рассмотрим одномерное нестационарное течение. На рис. 2.7 изображено в плоскости t, х движение газа при ускоренном выдвигании (рис. 2.7, а) и вдвигании (рис. 2.6,6) поршня/в трубе. В первом случае возникает простая волна разрежения, во втором — простая волна сжатия (//). В случае простой волны сжатия, которая представляет собой сходящийся пучок прямых, имеет место пересечение характеристик, что приводит к появлению в потоке ударной волны 2. Если поршень выдвигается из газа с постоянной скоростью, то возникает центрированная волна разрежения, которая представляет собой пучок прямых, выходящих из одной точки (рис. 27, в). [c.58]

НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛОМАССООБМЕН В ПУЧКАХ ВИТЫХ ТРУБ [c.1]

Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований нестационарного и стационарного тепломассообмена при продольном обтекании потоком плотноупакованных пучков витых труб применительно к теплообменным аппаратам и другим теплообменным устройствам. Приведены рекомендации для практических расчетов рассматриваемых процессов. [c.2]

Для замыкания системы уравнений, описывающих турбулентное течение в пучках витых труб, в книге предлагается использовать экспериментально определенные коэффициенты тепломассопереноса (турбулентной диффузии и теплоотдачи). Для их определения были разработаны методы экспериментального исследования и созданы специальные экспериментальные установки, учитывающие специфику измерения быстро-меняющихся параметров. На этих же установках были экспериментально обоснованы модель течения и методы расчета процессов стационарного и нестационарного тепломассопереноса. [c.5]

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОСОБЕННОСТИ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ПУЧКАХ ВИТЫХ ТРУБ [c.8]

Особенности течения и теплообмена в аппаратах с продольным обтеканием пучков витых труб приводят к уменьшению массы и габаритных размеров теплообменных устройств, что позволяет использовать такие аппараты в различных областях промышленности и народного хозяйства. Поэтому представляет интерес изучение в теплообменниках с продольным обтеканием витых труб не только стационарных, но и нестационарных тепломассообменных процессов, которые могут играть решающую роль для создания надежных конструкций, работающих в теплонапряженных условиях. [c.9]

В книге рассматриваются проблемы нестационарного и стационарного тепломассопереноса применительно к теплообменным аппаратам и устройствам, предназначенным для авиационной техники. Интенсификация тепломассообменных процессов в этих аппаратах достигается путем закрутки потока в каналах сложной формы, образованных спирально закрученными витыми трубами овального профиля. Наиболее сложный характер течения наблюдается при продольном обтекании пучков витых труб как прямых, так и закрученных относительно оси пучка. [c.11]

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ НЕСТАЦИОНАРНОГО ТЕПЛООБМЕНА В ПУЧКАХ ВИТЫХ ТРУБ [c.27]

Аналогичные задачи решаются и при исследовании нестационарного тепломассопереноса в пучках витых труб, где рассматриваются процессы формирования и перестройки вд времени температурных полей теплоносителя и в твердой фазе (витых трубах) при неравномерном теплоподводе в поперечном сечении пучка. Однако если при изучении нестационарного теплообмена в пучках витых труб при их равномерном нагреве в поперечном сечении пучка можно ограничиться ре- [c.42]

Модель течения гомогенизированной среды для случая нестационарного тепломассообмена в пучке витых труб (см. разд. 1.2), ее математическое описание и особенности метода решения задачи обосновываются экспериментально путем сопоставления теоретически рассчитанных и экспериментально измеренных на реальном пучке витых труб полей температур теплоносителя. При этом подтверждается правильность сделанных при математическом описании задачи упрощающих допущений и возможность с помощью эффективного коэффициента диффузии АГн замкнуть систему уравнений (1.36). .. (1.40). При экспериментальном исследовании коэффициента К учитывается действие на К всех механизмов переноса, присущих течению в пучке витых труб как при стационарных, так и нестационарных условиях, а также определяются границы применения квазистационарного значения этого коэффициента при расчете нестационарных полей температур теплоносителя. [c.44]

Особенности тепломассопереноса в пучке витых труб определяются как особенностями его конструкции, так и воздействием эффектов нестационарности. Как уже отмечалось, зак- [c.44]

Процесс выравнивания нестационарных температурных полей, сформированных неравномерным теплоподводом по радиусу пучка, связан также с действием такого механизма как конвективный организованный перенос жидкости по винтовым каналам относительно оси труб. Интенсивность этого механизма определяется относительным шагом закрутки витых труб S/d, или числом Fr, . Чем меньше число Fr , тем более интенсивно происходит выравнивание неравномерностей поля температур теплоносителя в поперечном сечении пучка. Этот механизм переноса действует тем более эффективно, чем выше уровень турбулентности на границе соседних винтовых [c.47]

Особенности тепломассопереноса для нестационарных условий протекания процессов определяются не только закруткой потока, но и связаны с изменением турбулентной структуры потока в пристенной области течения. Механизм нестационарного тепломассопереноса в этой области будет определяться в основном теми же процессами, что и в случае нестационарного теплообмена в круглых трубах [24]. Этот механизм рассмотрен в разд. 1.3. На нестационарные температурные поля теплоносителя в пучке витых труб, как уже отмечалось, влияют механизмы переноса, характерные для стационарных процессов перемешивания теплоносителя. [c.50]

При этом в (1.120) не входит пористость пучка по теплоносителю т, так как эта величина в одинаковой степени влияет на коэффициенты АГн и /Гкс Для рассматриваемого пучка витых труб. В критериальное уравнение (1.120) могут входить и другие параметры, определяющие воздействие на коэффициент к нестационарных граничных условий. К ним относятся критерии нестационарности, параметры типа 6Л"/Эт и др. Подробно воздействие различных факторов на нестационарный тепло-массоперенос в пучках витых труб будет рассмотрено в гл. 5 [c.51]

При экспериментальных исследованиях нестационарных и стационарных тепломассообменных процессов большое внимание уделялось расширению возможности моделирования и переносу опытных данных, полученных в одних условиях, для расчета конкретных теплообменных аппаратов и устройств. В работе используются результаты исследования структуры потока для объяснения и анализа механизмов переноса в пучках витых труб и новых обнаруженных эффектов, рассматриваются различные методы обработки и обобщения полученных опытных данных. [c.51]

При исследовании нестационарного перемешивания теплоносителя в пучке витых труб использовался метод диффузии от системы линейных источников тепла, впервые примененный для исследования стационарного перемешивания в таких пучках [9]. Этот метод заключается в исследовании процесса диффузии тепла от группы нагретых труб вниз по потоку. Для экспериментальных установок и участков различного масштаба обычно нагревались группы из 7 и 37 витых труб [39]. При исследовании нестационарного тепломассопереноса на пучках с 127 трубами нагревалась центральная зона из 37 витых труб. Нагрев труб осуществлялся благодаря их омическому сопротивлению при пропускании электрического тока. Создаваемая при этом неравномерность тепловыделения по радиусу пучка формирует неравномерность полей температуры теплоносителя, в качестве которого использовался воздух. Неравномерность температур частично выравнивается благодаря межканальному поперечному перемешиванию теплоносителя. Этот процесс характеризуется эффективным коэффициентом диффузии который определяется путем сопоставления экспериментально измеренных и теоретически рассчитанных полей температур в рамках принятой модели течения гомогенизированной среды, которая заменяет течение теплоносителя в реальном пучке витых труб. [c.56]

Использование метода диффузии от системы линейных источников тепла для определения коэффициента /), при нестационарном протекании процесса имеет свои особенности. Это связано, прежде всего, с необходимостью рассматривать в общем случае задачу в сопряженной постановке, так как процессы теплопереноса в теплоносителе и в стенках труб взаимосвязаны, а условия на границе с теплоносителем неизвестны. При использовании модели течения гомогенизированной среды удается избежать необходимости определения полей температур в стенках труб и заранее задать граничные условия, используя понятие коэффициента теплоотдачи, зависящего от граничных условий. При этом тепловая инерция витых труб. учитывается введением в систему уравнений, описывающих нестационарный тепломассоперенос в пучке, уравнения теплопроводности для твердой фазы, а изменение температуры труб во времени и пространстве идентично изменению температуры твердой фазы гомогенизированной среды. Система уравнений (1.36). .. (1.40), приведенная в гл. 1, позволяет рассчитать поля температур теплоносителя и стенки труб (твердой фазы), зависящие от продольной и радиальной координат в различные моменты времени, т.е. решить двумерную нестационарную задачу. В гл. 5 будет рассмотрена система уравнений и метод ее расчета, которые позволяют решить задачу и при асимметричной неравномерности теплоподвода. Однако, как показали проведенные исследования стационарных трехмерной и осесимметричной задач, коэффициент В,, определенный для этих случаев течения, остается неизменным при прочих равных условиях. Поэтому при экспериментальном исследовании нестационарного тепломассопереноса в пучках витых труб целесообразно ограничиться рассмотрением только осесимметричной задачи. Такая задача решена впервые, поскольку все предыдущие исследования ограничивались использованием одномерного способа описания процессов нестационарного теплообмена в каналах, когда рассматривается течение с постоянной по сечению канала скоростью и температурой, которые изменяются только по длине канала. При этом температура стенки определяется из уравнения Ньютона для теплового потока по экспериментальным значениям коэффициента теплоотдачи [24, 26]. [c.57]

При исследовании нестационарного перемешивания измерения поля температур по радиусу пучка необходимо производить с помощью гребенок термопар. При этом термопары фиксируют изменение температуры во времени в каждой конкретной характерной точке потока, обтекающего пучок. Эти точки выбираются в ядре потока, причем большинство точек размещается в нагреваемой зоне пучка, где наблюдается наибольшее расслоение теоретически рассчитанных полей температур. Необходимо также обеспечить измерение параметров потока при нестационарном режиме с помощью малоинерционных датчиков. Так, термопары должны быть изготовлены из проволоки небольшого диаметра, чтобы инерционность позволяла с достаточной точностью фиксировать действительную температуру теплоносителя в каждый момент времени. [c.59]

Переход к преобразованик нестационарных пучков в реальном времени потребовал использования методов динамической голографии — одноэтапного смешения волн, при котором запись и считывание динамической голограммы-корректора происходят одновременно [47, 48]. Широкое развитие работ по динамической голографии на фоторефрактивных кристаллах с нелокальным откликом и высокими значениями усиления [c.234]

Подчеркнем, что мы рассматриваем лигпь монохроматические волны. Это волны, амплитуда которых и в каждой точке пространства неизменна. Следовательно, формула (2.1) или (2.4) не описывает процесс расиростраиепия ноля от отверстия до точки Р, а устанавливает лигпь связь в один и тот же момент времени между пространственным распределением ноля в плоскости отверстия экрана и значением данной компоненты поля в точке наблюдения Р,. Часто, обсуждая те или иные задачи дифракции, говорят о распространении волны, о дифракции ее на апертуре и проч., подразумевая, что имеется некоторый немонохроматический пучок, который распространяясь по пространству, встречает препятствия, например, экран с отверстием, и, проходя через это препятствие, искажается. Причем искажения описываются формулой (2.1) или (2.4). Такая терминология в случае параксиальных, квазимонохроматических пучков (амплитуда медленно меняется по сравнению с членом ехр(—га )), оказывается вполне оправданной. Это следует из рассмотрения дифракционного интеграла для нестационарных пучков [31, 32], который в данном случае сводится к виду (2.4). Более подробно с этим вопросом можно ознакомиться в книге [31]. Здесь же лишь отметим законность терминологии, по которой мы будем в дальпейгпем, используя интеграл (2.4), говорить о распространении соответствуюгцих параксиальных нучков. Таким образом, формула (2.4) описывает изменение пространственного распределения комплексной амплитуды поля и при распространении волны от экрана до плоскости наблюдения. [c.120]

Займемся теперь более подробным изучением полученного решения. Прежде всего заметим, что прямые ф = onst пересекают в каждой точке линии тока под углом Маха (его синус равен и,(/о = с/и), т. е. являются характеристиками. Таким образом, одно из двух семейств характеристик (в плоскости х, у) представляет собой пучок выходящих из особой точки прямых и обладает в данном случае важным свойством — вдоль каждой из них все величины остаются постоянными. В этом смысле рассматриваемое решение играет в теории плоского стационарного движения такую же роль, какую играет изученное в 99 автомодельное движение в теории нестационарных одномерных течений. Мы вернемся еще к этому вопросу в 115. [c.574]

Голографические компенсаторы представляют большой интерес для решения проблемы получения изображений в когерентном свете с использованием для передачи оптических сигналов световолоконных жгутов и шайб. Однако они имеют существенный недостаток — непригодны, если искажающая среда нестационарна (как, например, турбулентная атмосфера). Для этого случая разработаны методы, не требующие применения голо-графических компенсаторов. Они основаны на том, что при получении голограммы объекта, наблюдаемого через нестационарную искажающую среду, опорный и объектный пучки искажаются в равной степени, так как их с помощью специальных мер пропускают практически по одному и тому же пути. Поскольку искажения обоих пучков одинаковы, они никак не отразятся на получаемой голо- [c.55]

В ранее выполненных работах, обобщение которых представлено в работе [24], исследовался нестационарный теплоо мен в круглых трубах. В каналах сложной формы, образован-ных пучками витых труб, нестационарные процессы тепломассообмена имеют ряд особенностей. Эти особенности связаны прежде всего с конструкцией продольно обтекаемых пучков витых труб, которые обусловливают сложное пространственное течение в таких пучках и необходимость разработки специальных метЬдов экспериментального исследования и расчета применительно к физически обоснованным моделям течения [c.4]

В книге предложены способы обобгцения опытных данных по нестационарному тепломассообмену в пучках витых труб при различных типах нестационарности резком и плавном изменении тепловой нагрузки при запуске и остановке аппарата и переходе с однрго режцма работы на другой режим, а также при изменении расхода теплоносителя. При этом использовались теории подобия и размерностей, на основании которых предложены критерии подобия и способы учета особенностей нестационарного процесса тепломассообмена в пучках витых труо. Определены критериальные зависимости для расчета эффективных коэффициентов диффузии и коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления для стационарных и нестационарных условий работы, которые рекомендуется использовать при теплогидравлических расчетах теплообменных аппаратов. Рассмотрены методы расчета теплообменных аппаратов с витыми трубами с учетом межканального перемешивания, что позволяет наряду с усредненными определять и локальные параметры в рамках гомогенизированной постановки задачи. В книге анализируются и обобщаются теоретические и экспериментальные работы, выполненные как авторами, так и другими исследователями. [c.5]

В общем случае нестационарное течение однородной среды в пучках витых труб может быть описано математически дифференциальными уравнениями сплошной среды [39]. В данной работе рассматривается турбулентное течение. Дифференциальные уравнения, описывающие это течение, выводятся из системы уравнений Навье—Стокса, неразравности и энергии, используя правила усреднения во времени в фиксированной точке пространства. Действие пу тьсационного движения на усредненное движение проявляется при этом увеличением в усредненном движении сопротивления возникновению деформации, и возникает проблема замыкания системы дифференциальных уравнений, поскольку в них появляются коррелированные средние значения произведений пульсапионных величин йДГ Ф о, ЧY Ф о и т.д. [c.12]

Получение общего решения этой системы дифференциальных уравнений, описывающих нестационарное турбулентное движение в пучке витых труб, невозможно из-за больших математических трудностей, учитывая, что решение задач нестационарного теплообмена требует рассмотрения одновременно с уравнениями, описываюпщми движение теплоносителя, и уравнений теплопроводности в твердом теле, т.е. в стенках витых труб. [c.13]

Для решения задачи определения нестационарных температурных полей целесообразно использовать гомогенизированную модель течения, как и в случае расчета стационарных полей температур. Модель течения гомогенизированной среды [39] сводится к следующему. Реальный пучок заменяется пористым массивом с диаметром, равным диаметру пучка, в котором течет гомогенизированная среда — поток теплоносителя с распределенными в нем источниками объемного энерговыделения (теплоподвода) и гидравлического сопротивления pм /2радиусу пучка [9]..Определив толщину вытеснения пристенного слоя 5 и условно нарастив на стенки труб слой материала, равный по толщине 5 , можно рассматривать в новых границах свободное течение со скольжением гомогенизированной среды, полагая, что вектор скорости параллелен оси пучка, а Эр/с г = = 0. Поэтому в уравнении движения скорость и является скоростью в ядре потока (вне пристенного слоя), конвективные члены с поперечными составляющими скорости в левой части уравнения отсутствуют, а диффузишшый член учитьшает влияние различных механизмов переноса на поля скорости в поперечных сечениях пучка [13]. Таким образом, замена течения в реальном пучке труб течением гомогенизированной среды представляет собой инженерный прием, справедливость применения которого для расчета полей скорости и температуры, теплоносителя должна быть подтверждена экспериментально. [c.15]

При применении гомогенизированной модели течения в случае нестационарного протекания процесса наряду с уравнениями движения, энергии, неразрьшности и состояния, необходимо рассматривать уравнение, описывающее распределение температуры в витых трубах (в твердой фазе). При этом определяются распределения температуры теплоносителя и твердой фазы. Таким образом, если при стационарном протекании процесса использовалась однотемпературная модель гомогенизации реального пучка витых труб (когда из расчета определялись только поля температуры теплоносителя),. то в случае нестационарного протекания процесса используется двухтемпературная модель. Поэтому использование гомогенизированной модели течения для расчета нестационарных полей температур в пучке витых труб требует дополнительного обоснования, поскольку такой подход может влиять на теплоинерционные свойства гомогенизированной модели. Математическое описание задачи для осесимметричной неравномерности поля тепловыделения в поперечном сечении пучка витых труб при нестационарном течении гомогенизированной среды можно представить следующей системой уравнений [27] [c.20]

В следующих разделах система уравнений (1.36). .. (1.40) будет упрощена применительно к различным типам нестацио-нарности с подробным изложением подхода к рещению задач нестационарного тепломассообмена в пучках витых труб. При этом будут также рассмотрены проблемы экспериментального обоснования принятой модели течения, ее математического описания и разработанных методов решения рассмотренных задач, а также проблемы замыкания систем дифференциальных уравнений, описывающих течение гомогенизированной среды. Величины эфф, эфф, выражающиеся при Ье = 1 и Ргт = 1 через коэффициент ),, в этих уравнениях будут определяться эмпирическими методами. [c.23]

Для проведения экспериментальных исследований были разработаны различные методы, которые учитывали специфические особенности конструкций продольно обтекаемых пучков витых труб и особенности протекания нестационарных тепломассообмеьшых процессов. [c.51]

Экспериментальное исследование нестационарного перемешивания теплоносителя проводилось на той же установке, что и в случае стационарного протекания процесса методом нагрева центральной группы пучка из 37 витых труб, которые электрически изолировались от ненагре-ваемых труб стекловолокнистой тканью, надеваемой на трубы в виде чехла, с покрытием жаростойким силикатно-органическим лаком. Схема этой установки представлена на рис. 2.1. Она представляет собой аэродинамический контур открытого типа. Воздух в контур подается турбо-компрессорюм прюизводительностью до 3600 м /ч (до 1 кг/с) с промежуточным охлаждением его в холодильнике. Для обеспечения массовых расходов Воздуха до 1,4 кг/с к выходной линии турбокомпрессора мо- [c.59]

Тепло к трубам подводится от генератора постоянного тока АНГМ-90 мощностью до 90 кВт. Использование постоянного тока позволяет избежать электрических наводок в металлических элементах конструкции экспериментального участка. Максимальная сила тока при длительной нагрузке — 5000 А прц напряжении 18 В.Напряжение генератора регулируется изменением тока в цепи возбуждения. При этом регулируется и мощность энерговыделения в нагреваемой зоне пучка труб. Стабилизация напряжения на клеммах генератора обеспечивается специальным зяек-тронным устройством. Это позволяет поддержршать падение напряжения на пучке труб в течение стационарного режима работы постоянным. Сила тока 2000 А измеряется по падению напряжения на шунте класса точности 0,5. Для реализации нестационарного режима нагрева пучка труб в цепи возбуждения генератора установлен блок задающих напряжений, позволяющий резко изменять энерговыделение в нагреваемых трубах во времени. [c.60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...