Течение на начальном гидродинамическом участке

ТЕЧЕНИЕ НА НАЧАЛЬНОМ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОМ УЧАСТКЕ [c.112]

Гидродинамические условия течения охладителя около защищаемой стенки определяют характер температурного поля в различных сечениях потока (рис. 16.7, б). Для теплоизолированной стенки на начальном участке сохраняется ядро охладителя с постоянной температурой. Так как стенка теплоизолирована, то температура по толщине пограничного слоя не изменяется. Если пренебречь распространением теплоты теплопроводностью вдоль защищаемой [c.481]

Аналогично начальному участку гидродинамической стабилизации существует начальный участок тепловой стабилизации 1 . Качественный характер деформации эпюры температур на начальном участке тепловой стабилизации показан на рис. 2.39. Коэффициент теплоотдачи на начальных участках трубы уменьшается, так как вследствие увеличения толщины пограничного слоя растет его термическое сопротивление и падает градиент температуры. При турбулентном режиме течения ламинарный пограничный слой разрушается и коэффициент теплоотдачи увеличивается, затем стабилизируется при установившемся турбулентном режиме (рис. 2.40). На участках тепловой стабилизации коэффициент теплоотдачи принимает постоянное значение. Длина участка тепловой стабилизации при постоянной температуре стенки, при постоянных физических параметрах жидкости, при ламинарном режиме движения равна = 0,055 Ре и при турбулентном режиме / т = 50 d. [c.133]

При течении жидкости (газа) на начальном участке трубы от х=0 до х=1в.т или 1н.т (где Zh.t и Ih.v — длина термического и гидродинамического начальных участков) [c.165]

Изучение процессов течения жидкости и теплоотдачи в трубах представляет большой практический интерес, так как трубы являются элементами различных теплообменных аппаратов. Наибольшие трудности возникают при исследовании течения и теплоотдачи на начальном участке трубы. Участок течения в трубе, на протяжении которого поле основной переменной величины (скорости или температуры) зависит от условий на входе и на котором происходит нарастание пограничного слоя до заполнения поперечного сечения трубы, называют начальным участком. В зависимости от природы процесса переноса различают гидродинамический начальный участок и тепловой начальный участок [74]. В начальном участке может быть ламинарное и турбулентное течение жидкости. [c.167]

На начальном участке трубы формируется гидродинамический пограничный слой аналогично тому, как это происходит на пластине (пластину можно мысленно свернуть в трубу, картина течения при этом на началь- [c.265]

Как показывают теория и опыт, характер течения жидкости вблизи входного сечения трубы существенно зависит от условий входа. Однако на достаточном удалении от входного сечения эта зависимость исчезает. Вдали от входа жидкость движется так, чтобы вектор скорости в каждой точке потока параллелен оси трубы . Такое течение, как уже отмечалось в 4-2, называется гидродинамически стабилизированным. Если труба достаточно длинная, то, начиная с некоторого расстояния от входа, течение всегда можно считать стабилизированным. В случае сравнительно коротких труб необходимо учитывать особенности течения в начальном участке (см. 5-4). [c.47]

Расстояние от входа в трубу, на котором исчезает влияние начального распределения скорости на движение жидкости, называется длиной гидродинамического начального участка /н.г-При изотермическом течении приведенную длину гидродинамического [c.61]

Заметим, что понятия процесса гидродинамической стабилизации и начального участка, которые мы рассмотрели на примере течения в круглой трубе, а также особенности гидродинамики на начальном участке и в стабилизированной области справедливы и для течения в каналах с любой формой поперечного сечения (если эта форма остается неизменной по длине канала). [c.108]

В заключение перечислим признаки течения в гидродинамически стабилизированной области и на начальном участке (см. рис, 7.2). [c.108]

Пограничный слой при внутреннем течении. При течении в трубах также устанавливается пограничный слой, который на начальном участке заполняет все сечение трубы, после чего в зависимости от характера течения поток стабилизируется с соответствующим профилем скоростей w=f(y) (рис. 7.7). Начальный участок называется участком гидродинамической стабилизации. Длина [c.328]

Рис. 43. Схема течения на гидродинамическом начальном участке.

Течение жидкости в трубах отличается рядом особенностей. Понятия гидродинамического и теплового пограничного слоев в том смысле, в каком они были использованы для расчета теплообмена при плоском течении, сохраняют силу лишь для начального участка трубы, пока пограничные слои, утолщаясь по течению, не сомкнутся, заполняя поперечное сечение трубы. Начиная с этого момента влияние трения распространяется на все поле движения. Различают два режима движения в трубах — ламинарный и турбулентный. Критическое значение числа Рейнольдса Re p = 2300. В чисто ламинарной области течения при [c.131]

Различие решений для гидродинамически стабилизированного течения и гидродинамического начального участка при постоянной температуре стенки трубы и Рг=0,7 показано на рис. 8-19. Среднее число Нуссельта [c.178]

В технических приложениях мы чаще всего сталкиваемся с задачами теплообмена, в которых происходит не изолированное развитие теплового пограничного слоя, а совместное развитие гидродинамического и теплового пограничных слоев. В литературе имеется несколько работ, посвященных решению этой задачи. Решения проводились преимущественно интегральными методами, так как в принципе эта задача подобна задаче теплообмена при развитии турбулентного пограничного слоя на наружной поверхности тела. Однако первая задача дополнительно осложняется тем, что на развитие турбулентного пограничного слоя сильно влияют условия на входе в трубу. Если вход в трубу выполнен в виде хорошо спрофилированного сопла, формирующего профиль скорости во входном сечении, близкий к однородному, и если на входе имеется турбулизатор пограничного слоя, то развитие полей скорости и температуры в начальном участке близко к расчетному. Такие условия на входе специально создаются в лаборатории, а на практике встречаются довольно редко. Если не проводить искусственную турбулизацию пограничного слоя, на стенке будет развиваться ламинарный пограничный слой. В зависимости от числа Рейнольдса и степени турбулентности главного потока ламинарный пограничный слой может стать стабилизированным прежде, чем произойдет переход к турбулентному пограничному слою. В промышленных теплообменниках вход в трубу выполнен обычно далеко не в виде сопла. Значительно чаще вход представляет собой внезапное сужение. Во многих теплообменниках перед входом в трубки имеются колена. В любом случае на входе происходят отрыв потока и интенсивное образование вихрей, распространяющихся вниз по течению. Это значительно интенсифицирует теплоотдачу по сравнению с теплоотдачей к развивающемуся турбулентному пограничному слою, когда турбулентные вихри образуются только на стенке трубы. [c.235]

В настоящее время для расчета теплообмена в гидродинамическом начальном участке при турбулентном течении в трубах мы вынуждены опираться только на [c.235]

При течении жидкости (газа) в трубе различают гидродинамический начальный участок, т. е. участок от входа до некоторого сечения, и участок стабилизированного течения, расположенный за начальным участком. В гидродинамическом начальном участке профиль скорости изменяется по длине от профиля во входном сечении до полностью развитого профиля скорости. На участке стабилизированного течения профиль скорости остается полностью развитым, т. е. неизменным по длине (в случае постоянных свойств жидкости). При течении в обогреваемой (охлаждаемой) трубе в свою очередь различают термический [c.164]

Область течения, в которой компоненты скорости не зависят от продольной координаты, называется областью полностью гидродинамически развитого течения Область, в которой распределение скорости определяется геометрической формой канала и приходит в соответствие с трением на стенках, называется начальным участком. [c.175]

Рассмотрим поток жидкости, вытекающий без завихрения пз резервуара в трубу (рис. 4.12,й). На стенках грубы от входа вниз по потоку развивается пограничный слой, который на некотором расстоянии от входа в трубу смыкается и заполняет все ее сечение. Начиная с этого сечения, профиль скорости сохраняет свою форму. Участок трубы, на котором устанавливается неизменный профиль скорости, называется участком гидродинамической стабилизации или начальным у ч а с т к о м. При турбулентном режиме течение в пограничном слое у входного сечения трубы носит ламинарный характер, а затем переходит в турбулентное (рис. [c.173]

Следующие девять глав (гл. 6—14) посвящены вопросам теплообмена и трения в трубах при стационарном режиме в случае отсутствия в потоке внутренних источников тепла, диссипации энергии и и свободной конвекции. В этих главах рассмотрен теплообмен в круглых, плоских, кольцевых, призматических и цилиндрических трубах при граничных условиях на стенке первого, второго и третьего рода как в случае развитого течения, так и в гидродинамическом начальном участке. Наряду с теплообменом при постоянных физических свойствах значительное внимание уделено теплообмену и трению при переменных свойствах жидкости и газа (гл. 7 и 9 и отдельные параграфы в других главах). В частности, в гл. 9 рассмотрены теплообмен и трение в сверхкритической области параметров состояния вещества, а также при наличии в потоке газа высокой температуры равновесной диссоциации. [c.4]

В, при котором величина осевой скорости отличается не более чем на 1% от осевой скорости стабилизированного течения. Таким образом, относительная длина гидродинамического начального участка [c.61]

Здесь мы рассмотрим лишь те опытные данные, которые относятся к области течения, удаленной от входа на расстояние, превышающее длину гидродинамического начального участка х Зэ /н.г) Результаты этих опытов в нашей обработке представлены на рис. 9-1. По оси ординат отложено отношение найденного из опыта местного числа Ыи = [c.176]

В предыдущих главах изучался теплообмен при стабилизированном течении. В этом случае, если р и я постоянны, профиль скорости по всей длине теплообменного участка будет параболическим. Такое течение практически реализуется при наличии перед теплообменным участком достаточно длинного успокоительного участка, на протяжении которого формируется параболический профиль скорости. Однако во многих теплообменных устройствах вход жидкости в трубу совпадает с началом теплообменного участка такие устройства нередко выполняются из коротких труб, на протяжении которых параболический профиль скорости не успевает сформироваться или процесс формирования его занимает значительную часть трубы. В этих случаях процесс теплообмена протекает в гидродинамическом начальном участке, т. е. при изменении профиля скорости по длине трубы. Этот вопрос представляет особый интерес еще и потому, что на протяжении некоторой части длины гидродинамического начального участка ламинарное течение сохраняется и при значениях Ке > Кекр. Так, например, при благоприятных условиях входа ламинарное течение сохраняется вплоть до значений Й е=10 . Конечно, с увеличением Ке длина участка, занятого ламинарным пограничным слоем, сокращается. [c.219]

Рассмотрим вначале теплообмен в круглой трубе. На рис. 12-2 (кривая 2) приведены результаты расчета теплоотдачи при значении числа Рг=0,7 по данным [Л. 10 и 11]. Расчет выполнен численным методом, а изменение профиля скорости принято по уравнению (5-33) . Как и следовало ожидать, теплоотдача вблизи входа значительно выше, чем при стабилизированном течении (кривая 3). Это объясняется большей заполненностью профиля скорости в гидродинамическом начальном участке по сравнению с профилем скорости вдали от входа [c.224]

Эксперименты показывают, что в действительности коэффициент теплоотдачи к гравитационной неиспаряющейся пленке в ла-минарно-волновом режиме изменяется по высоте обогреваемой поверхности в общем случае достаточно сложно [5]. В большинстве случаев естественное снижение коэффициента теплоотдачи на начальном участке гидродинамической и тепловой стабилизации сменяется его увеличением по мере развития волнового движения при этом во многих случаях полной стабилизации теплоотдачи не происходит на длинах, превышающих 2 м. Теоретически обоснованных методов расчета коэффициента теплоотдачи, отражающих указанную его немонотонность в направлении течения, в настоящее время не создано. В инженерной практике при ламинарно-волновом режиме течения (Re , < 1600) можно приближенно принять для расчета среднего значения а [c.180]

На начальном участке (при малых значениях х) гидродинамический слой очень тонок (в лобовой точке х=0 6г=0) и течение в нем ламинарное, упорядоченное. По мере удаления от лобовой точки толщина пограничного олоя растет. Постепенно ламинарный режим течения переходит в турбулентный. При турбулентном пограничном слое около поверхности сохраняется тонкий ламинарный поделай 5л.п, где скорость невелика и силы вязкости гасят турбулентные вихри. [c.41]

При наличии участка гидродинамической стабилизации на входе гидравлическое сопротивление на начальном участке экспериментальной обогреваемой трубки отличается от изотермического вследствие зависимости физпараметров от температуры. Как показавают, опытные данные, в этом случае, как и для стабилизированного течения, коэф фици-ент гидравлического сопротивления, приведенный к изотермическим [c.416]

Щина гидродинамического пограничного слоя становиФ-ся равной радиусу трубы, т. е. б=го- Таким образом, пограничный слой заполняет все сечение трубы и дальнейшее увеличение его толщины невозможно. Указанным поперечным сечением трубы заканчивается гидродинамический начальный участок и начинается участок стабилизированного течения. На участке стабилизированного течения профиль скорости остается неизменным. Длина гидродинамического начального участка может быть определена по приближенному соотношению [c.266]

Остановимся подробнее на втором случае с более сложным механизмом теплообмена, представляющем наибольщий практический интерес. Как показывает эксперимент [46], [14], распределение значений коэффициента теплоотдачи тепловых потоков по длине канала и во времени для этого случая характеризуется большой неравномерностью. На рис. 10.4 [14]представлены результаты эксперимента, проведенного на модельной установке. График изменения коэффициента конвективной теплоотдачи по длине канала построен в относительных координатах. По оси абсцисс отложено относительное удаление от среза сопла 2г/с с, по оси ординат — отношение локального значения коэффициента теплоотдачи к его значению при гидродинамически стабилизированном течении. Как следует из графика, на полудлине заряда, обращенной к соплу двигателя, коэффициент теплоотдачи имеет значение, близкое к тому, которое определяется зависимостями для теплообмена в длинных трубках (см. табл. 7.1). На начальном участке течения наблюдается взмыв, превышающий указанное значение в 3 раза. На рис. 10.5 представлен экспериментальный график из работы [46], характеризующий изменение теплового потока при использовании струйного воспламенителя во времени и по координате г. Согласно этому графику удельный тепловой поток на начальном участке вдвое превышает его значение на конце канала заряда-имитатора. При этом на начальном участке тепловой поток после резкого подъема в начале работы воспламенителя в дальнейшем остается практически постоянным во времени. Максимальные тепловые потоки на [c.276]

Анализ нестабилизированного течения на гидродинамическом начальном участке позволяет отметить следующие характерные для него особенности поле скоростей на этом участке деформируется по длине, а характер деформаций определяется реологическими свойствами жидкости потери давления Дрн.у превьшают аналогичные для стабилизированного течения Арст. причем величина такого превышения существенно зависит от условий входа потока в канал. [c.95]

Длину теплового начального участка можно определить [31] при ламинарном течении жидкости с постоянными физическими параметрами и температурой на входе при постоянной температуре стенки 7 щ, = onst для гидродинамического стабилизованного движения в трубе по формуле т/<1 = 0,055Ре при турбулентном дви- женин = (1015)й. [c.188]

Рис. 8-10. Теплоотдача на гидродинамическом начальном участке круглой трубы при ламинарном течении и f = onst.

В целом гидродинамический кризис рассматриваемого течения обусловлен взаимодействием двух разных механизмов. На кривой 1 (по крайней мере на ее начальном участке) неустойчивость имеет невязкую природу и связана с наличием точки перегиба на профиле скорости основного течения. Ветвь 2 может быть отождествлена с вязким механизмом неустойчивости типа волн Толмина - Шлихтинга. [c.92]

Остановимся на некоторых результатах исследования участков гидродинамической и тепловой стабилизации течений в каналах. Весьма подробное изучение ламинарного и турбулентного течения совершенного газа в начальном участке круглой трубы при до- и сверхзвуковых скоростях проведено Б. А, Жестковым (1953) при ряде предположений теплообмен между стенками и газом отсутствует, молекулярное и турбулентное числа Прандтля равны единице, профили скорости в переменных Дородницына задаются в виде некоторых универсальных зависимостей. [c.808]

При неизотермичеоком течении жидкости, когда вязкость и другие физические свойства не остаются постоянными, само понятие о длине гидродинамического начального участка нуждается в уточнении. В общем случае в качестве длины начального участка целесообразно принять то расстояние от входа в трубу, на котором пограничный слой, развивающийся на ее стенках, заполняет все сечение трубы и исчезает влияние начального распределения скорости. Из такого определения следует, что профиль око-,рости и коэффициент сопротивления за пределами начального участка при изотермическом движении остаются постоянными, а при неизотермическом движении могут изменяться по длине. В последнем случае полная стабилизация профиля скорости может наступить лишь после того, как произойдет полное выравнивание температуры но сечению потока. [c.143]

Числа Ни и в особенности Ни ) для труб прямоугольного и треугольного сечений, рассчитанные по эквивалентному диаметру, значительно отличаются от числа Ни для круглой трубы. Это обясняется су-шественной зависимостью профилей скорости и температуры от геометрической формы поперечного сечения. Поэтому расчет теплоотдачи в призматических трубах по уравнениям для круглой трубы с использованием эквивалентного диаметра может привести к большим ошибкам. Вблизи входа в трубу, т. е. в термическом и гидродинамическом начальных участках, поля скорости и температуры меньше зависят от геометрии поперечного сечения, так как почти все изменения скорости и температуры сосредоточены в пристеночном слое. Поэтому числа Ни и На в призматических трубах вблизи входа, рассчитанные по ёа, будут меньше отличаться от соответствующих чисел для круглой трубы. Заметим попутно, что приближенный расчет теплообмена в гидродинамическом начальном участке прямоугольной трубы при значениях / .г можно провести на основе модели стержневого течения (см. 12-2, п. 2). [c.267]

Начальный учахток трубы. На входе в начальный участок поле скоростей практически равномерно (см. рис, 7.3). За счет трения жидкость у стенки трубы тормозится, а в области оси трубы ускоряется, так как расход жидкости вдоль трубы постоянен. В К01нце участка пограничный слой смыкается на оси, образуя параболический профиль скоростей, который в дальнейшем не изменяется. Длина начального участка, называемого участком гидродинамической стабилизации течения, определяется по эмпирической формуле [c.138]

Система уравнений (6.1.1) —(6.1.3) с граничными и начальными условиями (6.1.4) —(6.1.8) описывает процесс тепломассопереноса в пленке жидкости при неизотермической асорбции при следующих предположениях [174] 1) течение жидкости на гидродинамически стабилизированном участке ламинарное 2) стенка изотермическая, непроницаемая для абсорбируемого вещества 3) на границе раздела жидкость-газ (пар) имеет место состояние насыщенного для системы асборбируемое вещество—жидкий раствор 4) на границе раздела жидкость—газ (пар) действует касательное напряжение, создаваемое газовым потоком (го) (задача I) или градиентом поверхностного натяжения (до/Ох) см.уравнение (6.1.8) (задача II) 5) состояние насыщения описывается линейной зависимостью (6.1.6), причем коэффициенты диЬ определяются давлением пара. [c.108]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...