ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Течение струи в турбулизованной среде из "Охрана воздушной среды на химических и нефтехимических предприятиях" Во многих методах расчета рассеивания вредных веществ в атмосфере используются закономерности распространения турбулентных струй в неподвижной среде. Фактически атмосферная воздушная среда всегда в большей или меньшей степени турбу-лизована. Необходимо отметить, что одна и та же воздушная среда для одних струй может рассматриваться как спокойная, а для других — как сильно турбулизованная. Для мощных струй, особенно на их начальных участках, атмосферную турбулентность можно не учитывать, если же струи вытекают с меньшими скоростями из труб меньшего диаметра, то атмосферная турбулентность существенно меняет характер их течения. Так, многочисленными наблюдениями установлено [26], что нагретый воздух (дым), сносимый ветром, не поднимается по мере удаления от трубы, а на некотором расстоянии начинает двигаться параллельно земле Не вдаваясь в подробности этого явления, за высоту подъема АН условно принимают [26] высоту, на которой угол к траектории оси струи с горизонтальной плоскостью равен 10°. [c.32] Предположим, что среда спокойна по отношению к данной струе на расстоянии х от ее источника, если в данном месте диссипируемая в струе энергия больше диссипируемой энергий в окружающей среде. [c.32] Аналогично и тепловая струя даже при большой тепловой мощности источника при безветрии не поднимается до бесконечности, как это следует из теории тепловых струй, а растекается на определенной высоте. Характерным примером является взрыв атомной бомбы, при котором выделяется огромное количество тепла, но облако пыли и газов зависает на определенной высоте и не поднимается бесконечно вверх. [c.32] Теория турбулентных затопленных струй рассматривает течение струи в спокойной среде той же плотности [27, 28]. Г. Н. Абрамовичем [27] изучена также струя в сильно турбули-зованном потоке. Рассмотрим характер течения турбулентной струи в турбулизованной среде, в которой наблюдаются пульса-ционные скорости, примерно равные во всех направлениях (турбулентность, близкая к однородной изотропной). [c.32] При невыраженном главном направлении потока такую турбулентность можно наблюдать в вентилируемых помещениях вдали от мест выхода приточных струй, а также в наружной атмосфере при малых скоростях ветра или штиле. [c.32] Можно предположить, что воздействие на параметры струи турбулентной среды, в которой струя распространяется, определяется отношением удельной величины энергии, диссипируемой в единице массы в единицу времени в струе к соответствующей величине в окружающей среде. [c.32] Для круглой осесимметричной струи элементарным объемом, в котором скорость и удельную диссипируемую энергию во всех его точках можно принять одинаковой, является элементарное кольцо радиусом г, толщиной Лг и шириной Ах (рис. 2-6). [c.33] Кольцо выделим двумя сечениями, отстоящими друг от друга, на расстоянии Ах боковыми поверхностями кольца будут поверхности конусов, имеющих в первом сечении радиус г — внутренняя поверхность п г Аг — наружная поверхность. [c.33] В-этом случае удельная диссипируемая энергия определится по уравнению 2.4. [c.33] Разность кинетических энергий Э1 — Эи определяется как произведение производной от функции кинетической энергии в зависимости от расстояния х, умноженной на Ах (уравнение 2.5). [c.33] При г = О получим величину удельной диссипируемой энергии на оси струи (по выражению (2.13). [c.34] Удельная диссипируемая энергия — параметр струи, который чрезвычайно быстро уменьшается (обратно пропорционально четвертой степени расстояния от сопла до рассматриваемого сечения). [c.34] Для основного участка струи характерна однородная изотропная турбулентность и коэффициент турбулентного обмена между струей и окружающей средой определяется зависимостью (2.1). [c.34] За характерный размер I в формуле (2.1) можно принять диаметр струи в данном сечении, т. е. расстояние между границами струй, на которых скорость составляет определенную долю от скорости tia оси в том же сечении. [c.34] Такое изменение характерно только для случая распространения струи в спокойной среде. Если струя движется в турбулизованной среде, то А = onst вдоль луча rjx = onst может быть только на участке струи, на котором удельная диссипируемая энергия в струе во много раз больше, чем в окружающей среде. Так как удельная диссипируемая энергия в струе быстро уменьшается (см. формулы 2.12—2.14), то на некотором расстоянии от сопла она станет одного порядка с удельной энергией, диссипируемой в окружающей струю среде. [c.34] В струе, распространяющейся в турбулизованной среде, коэффициент турбулентного обмена между струей и окружающей средой больще, чем в струе, распространяющейся в спокойной среде. В турбулизованной среде струя вовлекает больше воздуха, чем при движении в спокойной среде. При этом профиль поперечных скоростей в струе становится более пологим и экспериментальная константа с становится переменной, увеличиваясь по мере удаления от сопла и от оси струи. [c.35] Так как аэродинамическая характеристика т обратно пропорциональна с, то следовательно, с увеличением с уменьшается аэродинамическая характеристика струи т. После распада струи возникает поток вихрей, движущийся в направлении етруи с малой скоростью. Скорость потока определяется начальным количеством движения струи, но ввиду большого объема воздуха, вовлеченного в поток, она будет малой. Расширение потока будет происходить так же, как и облаков в атмосфере — под действием турбулентности окружающей среды, и турбулентность струи практически будет мала. [c.35] Первоначально.распад струи происходит по ее периферии. Условно можно считать, что границей, начиная от которой следует учитывать возрастание величины с, следует считать линию, вдоль которой 8стр = бсреды (рИС. 2-7). [c.35] Следует отметить, что определенные границы периферийного распада начала участка полного распада струи по формуле (2.18) дают оценку этих величин сверху (возможно, несколько завышенную). [c.35] ЖИВ существование такой зависимости, ее надо учитывать качественно. [c.36] Вернуться к основной статье