Вторичные течения

Распределения скорости и турбулентных характеристик на выходе из колена существенно отличаются от соответствующих распределений в развитом течении в трубе. В связи с формированием новых развитых профилей в трубе за коленом возникают дополнительные потери. На расстоянии, примерно равном 30 диаметрам, устанавливается развитый градиент давления. Однако слабые вторичные течения существуют и вполне наблюдаемы на расстояниях от колена, равных 50—100 диаметрам. В некоторых случаях потери давления почти целиком бывают обусловлены процессом формирования развитого течения в трубе за коленом. [c.131]

В зоне динамического течения жидкости частицы движутся по спиральным траекториям от стеики сосуда к поверхности вихря и от поверхности вихря к стенкам сосуда. Кроме того, частицы жидкости перемещаются вдоль оси вращения мешалки. Типичные схемы потоков жидкости показаны на рис. 9.17. Эти потоки были выявлены в меридиональной плоскости, причем сама меридиональная плоскость вращалась вокруг оси мешалки. В зоне непосредственно у мешалки жидкость, отбрасываемая лопастью мешалки, движется к стенкам сосуда, часть ее поднимается, а другая — опускается соответственно по восходящим и нисходящим спиралям. Далее эти потоки замыкаются в области мешалки, образуя таким образом два циркуляционных контура в меридиональном сечении с радиусом центра вторичной циркуляции. Таким образом, меридиональное вторичное течение накладывается на окружное первичное течение, что приводит к образованию в аппаратах с мешалкой сложного трехмерного течения жидкости, при котором частицы обрабатываемой среды перемещаются во всех направлениях. [c.278]

Коэффициенты теплоотдачи могут быть существенно выше в трубах, свернутых спиралью, чем в прямых трубах, из-за вторичных течений, порождаемых искривлениями трубы. Корреляция [36] рекомендуется для расчета осредненных по периметру чисел Нуссельта для полностью развитого ламинарного течения в трубах с однородной температурой стенки [c.325]

Возрастание сопротивления при течении в нагреваемых трубах обусловлено возникновением вторичного течеиия, при котором прилегающие к стенкам трубы нагретые слои жидкости поднимаются вверх, а вблизи вертикальной плоскости симметрии формируется нисходящий поток. Поэтому линии тока имеют форму спиралей в каждой из двух примыкающих друг к другу ячеек. Такое вторичное течение весьма напоминает течение в искривленных трубах (см. п. D). В действительности между эффектами кривизны и естественной конвекции существует более общая аналогия (см. 1127 в 2.2.1). [c.125]

Находящиеся вблизи стенок частицы жидкости медленно смещаются в поперечном сечении по направлению градиента давления, что приводит к формированию вторичного течения первого типа, изображенного на рис. 12. В середине трубы вторичное течение направлено наружу, к внешнему закруглению, а вблизи стенок — к внутреннему закруглению, т. е. к центру кривизны. Форма поперечного сечения оказывает сильное влияние на вторичное течение, что ясно видно на рис. 13, где показано поле скоростей. [c.131]

Очевидно, что поворот потока влияет на его турбулентную структуру, так как при достаточно больших закруглениях появляются вторичные течения и локальные зоны отрыва. Искривления приводят к стабилизации течения и уменьшению турбулентных касательных напряжений на выпуклой поверхности и к дестабилизации и увеличению турбулентных касательных напряжений — на вогнутой (см. (127], 2.1.1) [c.131]

Спиральное направление движения теплоносителей обусловливает возникновение вторичных течений, что приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи, особенно при ламинарном течении, и уменьшению отложений. Вариант конструкции в виде колонны с одним рядом каналов, открытым для пара, удобен при конденсации, поскольку слив конденсата обеспечивается без захвата пара. Удаление конденсата может быть выполнено по открытым желобам, смонтированным на стенке колонны, с последующим дренажем или откачкой в емкость для хранения. [c.7]

Один из путей создания таких теплообменников — разработка аппаратов с теплообменной поверхностью из листа, способной разрушать лимитирующие теплоотдачу пограничные слои теплоносителя. В связи с этим определенный интерес представляют отечественные пластинчато-спиральные теплообменники. Это спиральные теплообменники с теплообменной поверхностью в виде гофрированных листов, обеспечивающих разрушение пограничных слоев теплоносителя благодаря генерации гофрами в пристенной зоне активных вторичных течений и возникновению центробежных сил в потоках теплоносителей при их движении по изогнутым каналам. [c.66]

Уравнения теплопередачи, с помощью которых моделируют охлаждение и затвердевание полимера при литье под давлением, не учитывают подпитку, а также обратное и вторичное течения, происходящие на стадии охлаждения изделия и вносящие свой вклад в теплопередачу. В работе Камала и Куо [361 приведен расчет подпитки полости формы для двух случаев быстрого, резко прекращающегося течения, когда можно пренебречь термическим сжатием при подпитке, и медленного течения, когда можно пренебречь торможением потока, а термическое сжатие нужно учитывать. В обоих случаях использовали уравнение состояния Спенсера и Гилмора (см. табл. 5.6). [c.537]

На лопастях рабочего колеса результирующая сила Р направлена в сторону вращения. Она создается за счет неодинаковости давлений с рабочей и тыльной стороны лопасти, как это показано на рис. 3-13, а. Это является следствием лопастной циркуляции Гл, направление которой показано пунктиром. В результате суммирования общего осредненного потока, направленного в радиально-осевых турбинах от периферии к центру, и вторичного течения, вызываемого циркуляцией Г ,, скорость жидкости у рабо-стороны лопасти уменьшается, а у тыльной увеличивается, [c.82]

Однако в закрытых горизонтальных каналах типа труб наблюдается существенно более сложное взаимодействие выталкивающих сил и сил давления. Если температуры стенки и жидкости различны, выталкивающие силы вызывают возникновение вторичного (поперечного) течения, накладывающегося на основной поток. В круглых прямых трубах это движение проявляется в виде пары горизонтальных спиральных вихрей. Кроме того, интенсивность вторичного течения обычно усиливается при движении по потоку. [c.642]

Рассмотрим вынужденное течение в горизонтальной трубе с постоянной температурой стенки to, которая выше температуры жидкости во входном сечении трубы tu Поскольку вблизи стенки тепло передается жидкости, начинается вторичное течение. В окрестности входного сечения влияние естественной конвекции на теплообмен остается слабым. Однако при движении по потоку оно усиливается и становится максимальным, когда достигается максимум температуры, обусловленный нагревом все большей части жидкости. Затем это влияние ослабевает, когда средняя температура жидкости приближается к температуре стенки. [c.642]

В работе [98] представлены результаты экспериментального исследования ламинарного смешанно-конвективного течения воздуха в нагреваемой горизонтальной трубе круглого сечения с изотермической стенкой. Был использован ненагреваемый начальный участок для обеспечения условий развития профиля скорости перед входом воздуха в нагреваемую секцию. Экспериментальные данные были получены в диапазонах 1 << Gr < <С 1000 и 100 С Re < 900. Было отмечено, что вторичное течение, обусловленное естественной конвекцией, накладывается на основное и вызывает повышение тепловых потоков. При низких числах Рейнольдса длина начального теплового участка уменьшается. Было подчеркнуто, что обобщить результаты измерения теплового потока довольно сложно. [c.644]

Основные механизмы переноса при смешанно-конвективном течении в трубах некруглого сечения остаются такими же, как и в круглых трубах. Разности температур вызывают возникновение выталкивающих сил и формируется вторичное течение, накладывающееся на основной поток. Оно начинает развиваться вблизи входного сечения трубы и становится интенсивнее ниже по потоку. Когда температура жидкости приближается к температуре стенки, оно ослабевает. При ламинарном режиме это вторичное течение вызывает интенсификацию теплообмена. В работе [23] впервые проведен анализ полностью развитого с самого начала ламинарного смешанно-конвективного течения в горизонтальных трубах прямоугольного сечения. Предполагалось, что стенка трубы имеет высокую теплопроводность, плотность теплового потока на стенке постоянна в осевом направлении, а температура стенки равномерна по периметру трубы. Были получены численные решения для степеней удлинения сечения 7 = 0,2 0,5 1 2 и 5 при Рг = 0,73. Для труб квадратного сечения расчеты были выполнены и при Рг = 7,2. Показано, что и коэффициент трения, и тепловой поток возрастают при увеличении Ре Ра. Для заданного значения Ре Ра максимальные величины коэффициента трения и теплового потока до- [c.648]

В работе [24] проведено обобщение этого анализа для теплового начального участка течения жидкости с большим числом Прандтля (Рг >> 10). Представлены распределения местного числа Нуссельта при значениях степени удлинения сечения 0,2 0,5 1 2 и 5. Влияние входного сечения и вторичного течения приводит к возникновению минимума числа Нуссельта на некотором расстоянии от входа трубы. Величина этого расстояния зависит от числа Рэлея. Влияние естественной конвекции вызывает уменьшение длины теплового начального участка. Позднее в работе [133] был выполнен анализ теплового начального участка течения в изотермической трубе. Были рассчитаны распределения местного теплового потока в диапазоне О < Ка< <5-10 при значениях степени удлинения сечения 0 0,5 1 и 2. Было установлено, что влияние естественной конвекции существенно лишь на начальном участке некоторой длины, которая зависит от степени удлинения. В непосредственной окрестности входного сечения и в области полностью развитого (с тепловой точки зрения) течения это влияние пренебрежимо мало. Иная картина наблюдается в случае граничного условия постоянной [c.649]

Влияние естественной конвекции на вынужденное течение в горизонтальном кольцевом канале исследовалось в работе [57] с помощью метода возмущений при низких числах Рэлея и с помощью конечно-разностного метода — при высоких числах Рэлея. Рассматривалось полностью развитое ламинарное течение в случае, когда одна стенка равномерно нагревалась, а вторая была теплоизолирована, и в случае, когда обе стенки равномерно нагревались. Рассчитаны характеристики теплообмена и особенности вторичного течения при Рг = 1 и отношениях диаметров стенок, равных 1,5 2 4 и 6. Возрастание числа Рэлея и изменение тепловых граничных условий приводят к заметному изменению картины вторичного течения. При нагреве одной стенки образуются две ячейки вторичного течения, симметричные относительно вертикальной оси. При нагреве обеих стенок количество ячеек возрастает до четырех, по две с каждой стороны вертикальной оси. Результаты расчета теплового потока вполне удовлетворительно согласуются с экспериментальными данными [77]. [c.650]

Для первой предельной области (Xl2nR> 1 и A/R< 1) показано, что в газовой среде ( г < 1) перенос осуществляется внешними вторичными потоками и влияние пульсационных составляющих на перенос мало. Наблюдается линейная зависимость коэффициентов переноса от амплитуды скорости колебаний и обратно пропорциональная зависимость от квадратного корня из частоты колебаний. При больших числах Прандтля перенос осуществляется внутренним вязким вихрем вторичных течений. Соответственно, для второй предельной области (A/R>1) процесс можно считать квазистационарным. [c.155]

В разд. 10.6 и 10.7 мы рассматривали соответственно вертикальные и горизонтальные внутренние течения. Однако во многих практических приложениях, например в трубчатых солнечных коллекторах, применяют наклонные каналы. Выталкивающие силы не параллельны силам давления, и возникает вторичное течение. При ламинарном режиме течения жидкость движется вдоль спиральных линий тока и течение не является осесимметричным. [c.650]

Однако, когда амплитуда колебаний становится выше некоторого критического значения, развивается вторичное течение, называемое обычно акустическим, или термоакустическим, эффектом. Оно служит дополнительным механизмом переноса тепла в пограничном слое. Экспериментальные данные для этого режима переноса получены в работах [6, 43, 87, 88, 94, 96, 174]. [c.656]

ПО потоку при визуализации течения [121] трехмерные эффекты и вторичные течения являются, по-видимому, результатом усиления двумерных возмущений. На возникновение других мод неустойчивости, вызванных трехмерными эффектами, оказывает влияние происходящий в конце концов отрыв течения, механизм которого обсуждался в разд. 5.8. [c.125]

При дальнейшем увеличении Ра наблюдались [79] вторичные и третичные течения. Выяснилось, что вторичные течения возникали при Ра 3-10 и вначале были очень слабыми. При увеличении Ра появлялось уже несколько ячеек. При Ра > 10 развивались третичные течения, в которых впоследствии в области со слабым сдвигом между ячейками формировалось устойчивое ячеистое движение. В работе [80] исследовался также переход от ламинарного течения к турбулентному. При этом наблюдались возмущения, которые распространялись вверх по горячей поверхности и вниз — по холодной. Турбулентность возникала при Ра 10 примерно на половине высоты полости и затем постепенно распространялась к концам при больших значениях Ра. [c.257]

При течении газа в сужающемся винтовом канале соплового ввода от сечения к сечению происходит непрерывное перераспределение скоростей и общий их рост, возникают как продольные, так и поперечные градиенты давления центробежные силы создают повышенное на вогнутой (внешней) и пониженное на выпуклой (внутренней) поверхностях канала давления. В результате поперечного перепада давления возникает движение частиц к вогнутой стенке, в сторону плоских стенок и по ним в направлении к выпуклой стенке. Поскольку Ь Ь, вторичные движения частиц газа по вогнутой и выпуклой стенкам затруднительны вторичные движения, характерные для условия Ь >> Ь [16], вырождаются в вихри, образующиеся по углам плоских и выпуклых стенок вихри вращаются в противоположных направлениях (рис. 1.19). Кроме того, как показывает анализ теоретических и аналитических исследований, данный в работе [24] для таких сечений криволинейного канала, при обтекании вогнутой поверхности с потерей устойчивости создаются условия для возникновения макровихрей Тей-лора-Гертлера с осями, совпадающими с общим направлением потока, и с чередующимся левым и правым вращением. Кинетическая энергия потока в данном случае теряется из-за значительной неравномерности полей скоростей, на компенсацию потерь из-за трения во вторичных течениях и на создание вихрей. [c.36]

С увеличением радиуса наблюдается рост отклонения термодинамической температуры I и температуры торможения во всех слоях сечения трубы, что не согласуется с положением авторов А. В. Мартынова, Г. Шепера и др. [10, 13], по которому термодинамическая температура осевого обратного потока считается повышенной по сравнению с температурой периферийного потока. В периферийной зоне прослеживается обратная выпуклость кривой I, вершина которой от сечения к сечению при удалении от сечения соплового ввода смещается в сторону оси трубы. Этим подтверждается описанная выше картина течения в винтовом канале, поскольку струя и после истечения в трубу сохраняет пониженные термодинамические температуры в средних слоях струи по сравнению с температурами в соседних слоях. Интересно отметить, что описанная картина (наличие средних слоев струи у стенки трубы с пониженной температурой I) имеет место и в опытах Г. Шепера [13], результаты которых приведены на рис. 1.23. На кривых видно, что обратная вершина смещается в сторону оси трубы по мере удаления от соплового сечения. На наш взгляд, именно эти слои в основном формируют охлажденный поток, осуществляя реверс осевой скорости на малых радиусах и образуя зону, напоминающую по форме параболическое тело вращения. Эта зона охватит и нижние слои струй, которые создают циркуляционную зону вторичных течений за срезом ВЗУ. Верхние слои струй участвуют в создании [c.40]

Измерить второй коэффициент иормальи1,1х напряжений гораздо сложнее, чем или т поэтому сведений о нем довольно мало. Имеющиеся для растворов полимеров данные показывают, что его значение составляет примерно 10% V,, а знак коэф([жциента Уа противоположен знаку 4 1. В большинстве инженерных приложений коэффициентом можно, по-внднмому, пренебрегать. Тем не менее он может играть важную роль в задачах о гидродинамической устойчивости и нри расчетах вторичных течений. [c.167]

Устройства, закручивающие поток, включают в себя рпд геометрических устройств или вставок в трубы, которые вызывают вращение потока нри вынужденном течении и (или) вторичные течения змеевики, входные турбулиза-торы в виде скрученных лент и изогнутые вставки, размещаемые в ядре потока вдоль оси. [c.322]

Винтер (неопубликованные данные) поставил эксперименты 110 нагреву расплавленного полиэтилена, текущего через. змеевик. Хотя известно, что в таких трубах существуют вторичные течения, и было обнаружено никакого воздействия на радиальное распре деление температур по сравнению с рас/тределением при соответствующем нвгреве 1 прямой трубе. [c.327]

Для поверхностей с треугольными и прямоугольными ребрами увеличение коэффициентов теплоотдачи достигается за счет малых значений гидравлических радиусов. Дополнительная перфорация поверхности обеспечивает некоторое увеличение теплоотдачи в результате перемешивания в районе отверстий. У поверхностей с волнообразными ребрами интенсифицируется теплоотдача вследствие возникновения вторичных течений в волнообразных каналах, Теплоотдача ребристых поверхностей из смещенных полос, с жалюзийными ребрами и со стерженьковыми ребрами увеличивается за счет многократного использования участка тепловой и гидродинамической стабилизации. Ребристые поверхности из смещенных полос позноляют увеличить коэффициенты теплоотдачи в 2—3 раза по сравнению с поверхностями с простыми прямоугольными или треугольными ребрами с такой же плотное ью размещения ребер. [c.97]

Охлаждение расплава начинается уже в начале цикча литья (за исключением случая с обогреваемым распределителем), поскольку форма имеет примерно комнатную температуру. При заполнении формы температура расплава снижается как в направлении течения расплава, так и в поперечном направлении. Образуется пристенный слой затвердевшего полимера, средняя толщина которого уменьшается при повышении температуры поступающего в форму расплава и при увеличении скорости впрыска. В конце стадии заполнения формы охлаждение становится доминирующим процессом. Для компенсации уменьшения удельного объема полимера, вызванного охлаждением, приходится слегка подпитывать форму. Если снять давление до момента застывания расплава во впуске (или при отсутствии обратного клапана), то вследствие высокого давления внутри полости формы может начаться обратное течение расплава. И, наконец, в процессе охлаждения происходит слабое вторичное течение, приводящее к заметной молекулярной ориентации. Это течение вызвано наличием градиента температуры и перетеканием расплава из горячих зон в холодные, компенсирующим объемную усадку при охлаждении. Такие вторичные потоки следует ожидать в местах резкого уменьшения поперечного сечения полости формы. Если вторичное течение невозможно (обычно из-за нехватки материала), то в блоке литьевого изделия образуются пустоты. Во избежание образования пустот необходимо, чтобы масса вводимого в форму полимера превышала или была равна произведению объема внутренней полости формы на плотность полимера при комнатной температуре. [c.537]

В большинстве случаев для каждого типа течения в некотором дианазопе чисел Ке существует единственное устойчивое стационарное решение уравпений Навье — Стокса, для получения которого можно использовать либо стационарные уравнения, либо нестационарные, рассматривая искомое решение как предел при i оо (метод установления). При увеличении числа Рейнольдса стационарное решение перестает быть единственным и начинает зависеть от начальных данных. При дальнейшем увеличении числа Ке реализуются только нестационарные режимы. Решение при этом имеет пе только нерегулярный характер во времени, но существенно усложняется и его пространственная структура, в частности, теряет устойчивость и дробится пограничный слой, в ядре появляются вторичные течения и т. д. Для онисания режимов такого типа стационарные уравнения Навье — Стокса недостаточны. [c.172]

Рис. 6.6. а) Изолинии функции тока тепловой гравитационной конвекции в квадратной области. 6) Изолинии функции тока тепловой гравитацнонной конвекции в квадратной областп. Появле-нпе вторичных течений. [c.211]

В случае однофазной жидкости сложность течения обусловливается центробежной силой, действующей на жидкость. Она способствует появлению вторичных циркуляционных токов, показанных на фиг. 6.7. На-личе частиц усиливает и усложняет вторичные течения. [c.216]

В работе [108] осуществлено аналогичное экспериментальное исследование с целью определить влияние естественной конвекции на теплообмен при течении воздуха в горизонтальной трубе при постоянной плотности теплового потока на стенке. Был сделан вывод, что при Re Ra = 10" вторичное течение становится весьма интенсивным и образуется пара симметричных горизонтальных вихрей. При Re Ra = 10 естественная конвекция оказывает заметное влияние на теплообмен в ламинарном течении. Было найдено, что критическое число Гейнольдса, при котором происходит переход к турбулентному режиму течения, зависит как от числа Рэлея, так и от уровня турбулентности втекающей жидкости. При высоких уровнях турбулентности на входе в трубу и отсутствии нагрева критическое число Рейнольдса составляет около 2000 и возрастает при увеличении числа Рэлея. Это объяснялось влиянием вторичного течения, подавляющего турбулентность. С другой стороны, при низком уровне турбулентности на входе критическое число Рейнольдса заметно выше (примерно 7700) и снижается при увеличении числа Рэлея. Усиливающееся вторичное течение вызывает переход к турбулентному режиму при меньших Re. На основании экспериментальных данных предложено следующее корреляционное соотношение аля критического числа Рейнольдса при низком уровне турбулентности течения во входном сечении трубы [c.644]

Авторы работы [44] применили метод возмущений для расчета влияния естественной конвекции на полностью развитое ламинарное течение в горизонтальной трубе при граничном условии постоянной плотности теплового потока. Среднее число Нуссельта было существенно выше, чем в условиях только вынужденной конвекции. Отметим, что предположение о полностью развитом течении означает полностью развитое вынужденное течение на входе в нагреваемую секцию трубы. Подробный численный расчет полностью развитого ламинарного смешанноконвективного течения в горизонтальной трубе проведен в работе [119]. В случае постоянной плотности теплового потока на стенке получены решения для коэффициента теплоотдачи и падения давления в потоке воды при двух предельных граничных условиях. При высокой теплопроводности стенки трубы значения числа Нуссельта и коэффициента трения выше, чем при низкой теплопроводности стенки. Кроме того, в последнем случае отмечено существенное изменение температуры стенки по окружности трубы. Вслед за этими расчетами выполнено экспериментальное исследование [8], в котором проводились визуальные наблюдения и количественные измерения характеристик течения воды в нагреваемой стеклянной трубе. Было установлено, что естественная конвекция вызывает возникновение вторичного течения на сравнительно коротком участке трубы. [c.645]

В работе [136] применялись конечно-разностные методы для расчета влияния неравномерного по окружности нагрева на ламинарное смещанно-конвективное течение в горизонтальной трубе. Подобные граничные условия возникают при работе труб солнечного коллектора. Был сделан вывод, что степень влияния естественной конвекции на характеристики ламинарного вынужденного течения существенно зависит от распределения плотности теплового потока по окружности стенки трубы. Если тепло подводится вдоль нижней половины трубы, а верхняя ее половина теплоизолирована, то возникает интенсивное вторичное течение, вызывающее повышение теплового потока. Если же нагревается верхняя половина трубы, а нижняя половина теплоизолирована, возникающее вторичное течение гораздо слабее. Эти расчетные результаты были подтверждены экспериментальными данными [153]. [c.647]

ВХОДНОГО сечения трубы. В работе [35] осуществлено экспериментальное исследование влияния естественной конвекции на устойчивость течения в горизонтальной трубе. Установлено, что в нагреваемой трубе переход к турбулентному режиму течения происходит при числах Рейнольдса, существенно меньших, чем в ненагреваемой трубе. В экспериментальных исследованиях [181, 182] изучено влияние естественной конвекции на характеристики развивающегося течения воздуха в изотермической трубе. Предложены корреляционные соотношения для коэффициента теплоотдачи на различных участках по длине трубы. Анализ такой же задачи проведен с помощью конечно-разностного метода в работе [63]. Рассчитаны профили скорости и температуры развивающегося течения в изотермической трубе при Рг = = 0,71 и различных значениях Не и Ог. Вторичное течение начинается вблизи входного сечения трубы и становится интенсивнее в верхней части трубы. Его скорость по всему поперечному сечению сначала возрастает при движении по потоку, достигая максимума, а затем постепенно снижается, когда среднемассовая температура жидкости приближается к температуре стенки. Такое явление наблюдалось и во многих других исследованиях. [c.648]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология