ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Гидродинамический тепловой взрыв в неньютоновских жидкостях из "Химическая гидродинамика" Повышение температуры масла получается столь значительным, что уже нельзя не учитывать зависимость коэффициента вязкости от температуры (из табл. 7.7 следует, что при изменении температуры от 20 до 60°С вязкость меняется более чем в 10 раз) при этом изменение удельной теплоемкости и теплопроводности масла незначительно и эти величины в первом приближении можно считать постоянными. [c.274] Исследование нелинейных эффектов, связанных с изменением вязкости от температуры, будет проведено ниже. [c.276] Реологическое уравнение в неизотермическом случае. [c.276] Наиболее общее одномерное неизотермическое уравнение состояния неньютоновской жидкости можно записать в виде Р т, ,Т) = О, где т — касательное напряжение, 7 — скорость сдвига, Т — температура. Некоторые конкретные типы уравнения состояния описаны в табл. 7.1 и табл. 7.3, где реологические параметры п, А, В, С, /Хд, Тд следует считать зависящими от температуры Т. [c.276] Покажем теперь, что при неизотермическом движении жидкости в трубах и каналах могут возникать критические явления, связанные с существованием предельно допустимого градиента давления, превышение которого нарушает стационарный режим течения. Описанное явление сопровождается прогрессирующим уменьшением кажущейся вязкости и увеличением скорости жидкости и получило название гидродинамического теплового взрыва [22]. Указанный эффект обусловлен нелинейной зависимостью кажущейся вязкости от температуры и проявляется в том, что при некоторых внешних условиях генерация тепла в жидкости за счет трения превышает теплоотвод к стенкам трубы. [c.276] Далее принимается, что теплопроводность среды не зависит от температуры. [c.276] Уравнение для распределения температуры. Неизотерми-ческое прямолинейное стационарное течение степенной жидкости в круглой трубе радиуса а при постоянной температуре на ее поверхности на участке гидродинамической и тепловой стабилизации описывается уравнениями (7.4.1), (7.5.7), (7.6.1). На стенке трубы выставляется условие прилипания, а граничные условия для температуры приведены в (7.5.8). [c.276] Обозначим теперь 6 = 6 и рассмотрим случай 2. [c.278] что для неизотермического течения степенной жидкости по круглой трубе при экспоненциальной зависимости консистенции от температуры при любом индексе п критическое значение расхода в два раза больше, чем в изотермическом случае. [c.279] Отметим, что в работе [20] исследовалось неизотермическое течение степенной жидкости между двумя параллельными плоскостями, одна из которых двигалась с постоянной скоростью (течение Куэтта) там же рассматривалось безнапорное движение в кольцевом зазоре и течение между двумя враш,аюш,имися цилиндрами в случае экспоненциальной зависимости консистенции (7.6.5) при постоянной температуре на границах. [c.279] Для ньютоновской жидкости, что соответствует значению п = 1, формула (7.6.17) была выведена в работе [84]. [c.279] Распределение температуры в плоском канале при степенной зависимости консистенции среды от температуры (7.6.16) получено в [110, 113], там же описаны некоторые другие решения. [c.280] В работе [109] исследовалась аналогичная задача о неизотермическом прямолинейном течении вязкопластической жидкости Шведова— Бингама в круглой трубе, когда предел текучести и пластическая вязкость обратно пропорциональны температуре. [c.280] До сих пор рассматривались неизотермические течения неньютоновских жидкостей с учетом диссипативного разогрева и зависимости кажуш,ейся вязкости от температуры. При этом температура на стенках была постоянна и отсутствовал конвективный перенос тепла. [c.280] В работах [111-113] изучались термогидродинамические задачи неньютоновских жидкостей при переменной температуре вдоль стенок трубы (канала), когда важную роль играет конвективный перенос тепла. Считалось, что кажущаяся вязкость среды экспоненциальным или степенным образом зависит от температуры, и пренебрегалось диссипативным тепловыделением. В одномерных стационарных течениях такого типа градиент давления меняется вдоль трубы. Показано, что в некоторых случаях может возникать ситуация, характерная для теплового взрыва, когда подвод тепла за счет конвекции жидкости начинает превышать теплоотвод к стенкам трубы. Обнаружено также, что существует и другой механизм кризисных явлений при постоянном теплоотводе от стенок трубы при достаточно малой скорости потока за счет интенсивного охлаждения жидкости может начаться прогрессирующее увеличение ее вязкости, что приведет к запиранию потока. [c.280] Вернуться к основной статье