Факелы и восходящие

Для плоского факела, восходящего в устойчиво стратифицированной окружающей среде, автомодельность не существует из-за присутствия в уравнении энергии дополнительного члена [— jx/bd)f ] (см. уравнение (3.5.9)). Как показано в разд. 3.6, условия автомодельности требуют, чтобы функция Цх) изменялась по такому же закону, как и функция d x). Так как температура на оси теплового факела уменьшается с высотой из-за подсасывания, то в условиях автомодельности температура также должна уменьшаться с высотой. В большинстве практических случаев это требование приводит к неустойчивой терми- [c.149]

Течения со свободными границами в стратифицированной окружающей среде можно изучать численным методом, как это сделано в статье [50] при рассмотрении различных распределений окружающей температуры для Рг = 0,7 и 6,7. В статье при численном моделировании факелов, восходящих в устойчиво стратифицированной среде, рассмотрены длинные тепловые источники конечного размера. Получены численные результаты при различных значениях местного параметра стратификации S, определенного аналогично тому, как это было сделано ранее, формулой [c.150]

Для осесимметричного факела, восходящего в линейно и устойчиво стратифицированной окружающей среде, записать уравнения, определяющие течение, и соответствующие граничные условия, которыми можно пользоваться в области, где возникает заметное обратное течение. Напомним, что в этой области задачу нельзя исследовать методом пограничного слоя. [c.206]

Разновидностью печей с восходящим потоком газов является трубчатая печь с объемно-настильным пламенем (рис. 167). Из наклонных форсунок 1 факел направляют на расположенную посредине печи вертикальную стенку 2 из жароупорного материала. По этой стенке факел как бы стелется, что способствует равномерному излучению тепловой энергии на трубы боковых 3 и потолочных 4 экранов. Двигаясь вверх, топочные газы отдают тепло трубам конвекционной камеры 5 и направляются далее в дымовую трубу. [c.275]

Образующиеся продукты сгорания из нечетных вертикалов через перевальные окна проходят в четные вертикалы, причем часть их через рециркуляционное окно подсасывается в зону горения, удлиняя факел. Продукт сгорания из четных вертикалов через соответствующие длинные и короткие косые ходы проходят в регенераторы виг и далее через подовые каналы в боров. Через определенное время происходит кантовка. Таким образом, на каждый простенок работает четыре регенератора два на восходящем потоке и два на нисходящем, а каждый регенератор, за исключением крайних, связан с двумя простенками. [c.95]

Тепловые восходящие факелы, возникающие над точечным ил горизонтальным линейным источником тепла, впервые описал [c.107]

Рис. 3.7.6. Измеренные значения температуры в средней плоскости восходящих факелов, образующихся над нагретой горизонтальной проволочкой.

Хотя оба решения, численное и аналитическое, получены для тепловых факелов, аналогичным образом можно рассмотреть введение различных химических компонентов в виде длинного сосредоточенного источника массы ( линейный источник), если при этом возникает выталкивающая сила. Введение, например, метана (СН4) или углекислого газа (СО2) в окружающий воздух приводит к образованию соответственно восходящих или нисходящих течений (факелов). Подобный сделанному выше анализ таких течений описан в гл. 6. [c.114]

В стратифицированной среде могут возникать также индуцированные выталкивающей силой течения в тепловых факелах и восходящих струях. Эта задача представляет особый интерес при сбросе тепла в окружающую среду и поэтому она всесторонне изучалась для турбулентных течений. Большее внимание уделено осесимметричным течениям, так как на практике они встречаются чаще, чем плоские факелы и струи. Особый интерес в этих задачах представляет высота, до которой поднимается течение в устойчиво стратифицированной окружающей среде. Этот вопрос обсуждается в гл. 4 для ламинарных и в гл. 12 для турбулентных течений. Теплоотдача от тел, погруженных в среду, устойчиво стратифицированную вследствие диффузии химических компонентов, также представляет значительный интерес и имеет большое значение. Соответствующий комбинированный тепло- и массообмен рассматривается в гл. 6. [c.149]

Во многих течениях, индуцированных выталкивающей силой, существует круговая симметрия, так как поверхность или тело, около которых возникает течение, симметричны относительно вертикальной оси. Осесимметричные течения часто образуются, например, около длинного вертикального цилиндра, вертикального конуса или около сферы, если подвод энергии также обладает круговой симметрией. В ряде случаев можно воспользоваться приближениями пограничного слоя, аналогичными рассмотренным в предыдущих главах для двумерных вертикальных течений. Значительный интерес представляют также свободные осесимметричные течения типа пограничного слоя, например факелы и восходящие струи, в особенности при сбросе энергии и вещества в окружающую среду. В настоящей главе рассмотрим ламинарные вертикальные осесимметричные течения типа пограничного слоя, возникающие только под действием тепловой выталкивающей силы, оставляя рассмотрение турбулентных и сложных течений, индуцированных выталкивающей силой, на последующие главы. [c.178]

ФАКЕЛЫ И ВОСХОДЯЩИЕ СТРУИ [c.191]

Подъем осесимметричных факелов и восходящих струй под действием выталкивающей силы в устойчиво стратифицированной среде является важным аспектом изучения окружающей среды. Поэтому многие исследователи рассматривали такие течения и определили влияние стратификации на основные характеристики и высоту подъема течения. В большинстве работ рассмотрены турбулентные течения, так как они имеют большее практическое значение. В гл. 12 обсуждаются результаты экспериментальных и теоретических работ по исследованию турбулентных течений со свободными границами. [c.200]

Можно полагать, что длина 2 достаточна для того, чтобы исключить влияние двух краевых течений. Тогда на двух противоположных краях пластины начинаются два течения типа пограничного слоя, практически независимых друг от друга. Они направлены к середине пластины, где два потока сливаются и образуют восходящий плоский факел, поднимающийся над поверхностью. Течение, направленное вовнутрь, всюду, за исключением центральной области, по существу такое же, как на полубесконечной поверхности. Поэтому можно применять обсуждавшиеся выше результаты теоретического анализа. [c.238]

При больших величинах Огл экспериментальные данные систематически выше расчетных. Пера и Гебхарт предположили, что это может быть связано с неопределенностью положения эффективной передней кромки. Возможно также возникновение дополнительного движущего механизма таких течений, состоящего в следующем. Чем дальше от передней кромки, тем сильнее тенденция к отрыву пограничного слоя от поверхности, и в конце концов к превращению его в восходящий факел и возникновению большой области действия вертикальной выталкивающей силы, В результате этого величина движущего давления может быть меньше, чем рассчитанная для не оторвавшегося пограничного слоя на, больших расстояниях от передней кромки. Из-за этого уменьшается также давление в области безотрывного течения, расположенной выше по потоку, ближе к передней кромке, пограничный слой утоньшается и тепловые потоки становятся выше расчетных. [c.246]

График радиальной составляющей скорости на рис. 5.4.8. также указывает на возникновение отрыва и образование факела. При 120° радиальные скорости достаточно малы и постоянны по внешней области течения. Подсасываемая жидкость течет в направлении к цилиндру. Но в области, расположенной между 1=150 и 160°, притекание к поверхности изменяется на оттекание от нее, что указывает на изменение направления, образование отрыва и формирование факела. Этот результат согласуется с численными расчетами [78], с помощью которых исследовано образование восходящего факела [c.268]

Взаимодействие течений в факелах имеет прямые технические приложения, особенно при турбулентном режиме течения, например при проектировании систем башенных охладителей. Рассмотренные выше результаты приводят к заключению, что требуются такие расстояния между факелами, при которых взаимодействие усиливается. При взаимодействии образуется более мощный факел, высота подъема которого в атмосфере, как можно ожидать, будет больше и он будет более устойчивым к боковому ветру. Поэтому соображения об оптимальном расположении башенных охладителей могут быть связаны с взаимодействием восходящих факелов. [c.312]

Интересная картина механизмов движения в вертикальных течениях, индуцированных выталкивающей силой, в устойчиво стратифицированной покоящейся среде была получена в работе [93]. Исследовались характеристики течения в восходящих низкоскоростных ламинарных осесимметричных факелах пресной и соленой воды в линейно стратифицированной морской воде. Визуализация течения позволила выявить ряд интересных особенностей (рис. 6.9.1). Даже в устойчиво стратифицированной среде восходящий факел индуцирует вокруг себя течение типа тороидальной ячейки (область 3 на рис. 6.9.1,6). Эта ячейка перемещается вверх под действием вязких сил на границе струи. Когда более соленая жидкость движется вверх, все течение в конце концов становится тяжелее окружающей устойчиво расслоенной жидкости. В некоторой точке отрицательная выталкивающая сила становится больше направленной вверх вязкой силы, жидкость поворачивает и течет вниз, создавая в итоге ячеистую структуру. В таких условиях опускающаяся жидкость образует оболочку вокруг струи. Установлено, что [c.415]

В разд. 11.2—11.6 подробно описываются нелинейный рост возмущений в течениях около вертикальной поверхности и процесс перехода к развитой турбулентности. В разд. 11.7 приводятся эмпирические зависимости для определения характеристик турбулентного переноса. В разд. 11.8 рассматриваются результаты измерений в области перехода в плоском восходящем факеле. Устойчивость течений, вызванных совместным действием тепловой и концентрационной диффузии, а также течений при смешанной конвекции обсуждается в разд. 11.9 и 11.10, Усовершенствованию линейной теории устойчивости вертикальных те- [c.10]

Изложенный выше метод применен для анализа структуры восходящей струи и факела при наличии вынужденного течения [40]. Задача была сведена к нахождению виртуального источника выталкивающей силы, вызывающего эквивалентное развитие течения в факеле. [c.131]

Восходящие струи развиваются под действием выталкивающих сил и начального импульса. В предельных случаях они становятся обычными факелами и струями. Если повсюду в поле течения можно пренебречь начальным количеством движения по сравнению с результирующим импульсом выталкивающей силы, то мы фактически имеем дело с факелом. С другой стороны, если воздействие выталкивающей силы повсюду очень мало по сравнению с воздействием начального импульса исте- [c.138]

Рис. 3.11.5. Профили скорости и температуры в плоском факеле, восходящем в линейно стратифицированной окружающей среде, Рг = 6,7. (С разрешения авторов работы [50]. 1983, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 3.11.6. Зависимости скорости на оси плоского факела, восходящего в линейно стратифицированной окружающей среде, от координаты х, измеренной вдоль оси. (С разрешения авторов работы [50]. 1983, Pergamon Journals Ltd.)

Рис. 4.5.3. Изменение температуры вдоль оси осесимметричного факела, восходящего в линейно стратифицированной среде при Рг = 7,0 и различных величинах параметра стратификации 5. (С разрешения авторов работы [14]. 1982, Pergamon Journa s Ltd.)

Аналогичный характер имеют температурные кривые в установке Чукина с вертикальным восходящим факелом, приведенные на фиг. 19-3,а. Соответствующие им кривые выгорания имеют более растянутый характер, что свидетельствует о растянутом первичном смесе-образавании пылевоздушная смесь подавалась с первичным воздухом, вторичный воздух подавался через щели, сделанные в диффу- [c.199]

Таким образом, параметром, определяющим влияние тепловой выталкивающей силы на течение, является комплекс Ог /Ке2. При малых величинах Ог /Не х можно найти решение описанным выше методом возмущений. Но вдали от сопла, как сказано выше, пограничный слой рассчитывается численным методом, причем подведенная тепловая энергия и подведенное количество движения задаются в выходном сечении сопла х = 0. В статье [14] рассмотрено такое течение в изотермической или устойчиво стратифицированной окружающей среде. Решение определяющих течение параболических уравнений получено конечно-разностным маршевым методом. В статье рассмотрены и факелы, и восходящие струи. Найдено, что в обоих случаях характеристики течения далеко вниз по потоку стремятся к характеристикам осесимметричного факела, образованного сосредоточенным источником тепла. По мере того как воздействие тепловой выталкивающей силы становится преобладающим, характер течения приближается к течению в тепловом факеле (см. обзоры Листа [22] и Джалурия [17]). [c.200]

Горизонтальные течения на поверхности диска. Эти радиально-симметричные течения образуются на достаточно протяженных горизонтальных поверхностях вследствие радиальносимметричных условий на поверхности. Их называют также осесимметричными горизонтальными течениями. Первое исследование таких течений описано в статье [109]. Бесконечно протяженная поверхность локально нагревалась или охлаждалась с соблюдением условия осевой симметрии (рис. 5.3.7, а). Предполагалось, что образующееся вследствие нагрева восходящее течение асимптотически затухает и полностью прекращается на большом удалении от начала координат. При to > i течение направлено вовнутрь и жидкость поднимается в виде факела вблизи оси симметрии. Такое течение называется здесь притеканием к оси . Линии тока этого течения показаны на рис. 5.3.7, б. При to < to В <сО и движение вблизи оси направлено в сторону [c.236]

Закерулла и Акройд [177] опубликовали результаты аналогичного исследования для изотермических горизонтальных круглых дисков. На периферии диска развивается двумерный пограничный слой. По мере приближения к центру диска все большее влияние на пограничный слой оказывает осесимметричное поджатие течения. Вблизи центра анализ по методу пограничного слоя становится непригодным. Течение поворачивает вверх и образует основание восходящего факела. Но суммарный тепловой поток от поверхности зависит главным образом от больших тепловых потоков на периферии диска, где применима теоретическая модель пограничного слоя. Выражение для числа Нуссельта Nud, определенного по диаметру диска D = 2а, имеет вид [c.240]

Исследовалось также влияние стратификации среды на характеристики течения при совместной термоконцентрационной конвекции. Подобные течения возникают, например, в том случае, если тело, рассеивающее тепло, погружено в устойчиво стратифицированную соленую воду или если факел морской воды распространяется в пресной воде с температурной стратификацией. Первый тип течения исследовался экспериментально в работе [41]. В резервуар с соленой водой помещали горизонтальный медный цилиндр с электрическим нагревом, чтобы создать восходящий факел в линейно и устойчиво стратифицированной воде. Стратификация создавалась путем послойного заполнения резервуара водой со все более высокой концентрацией соли. Результаты измерений, проведенных по прошествии некоторого времени, показали, что стратификация является приблизительно линейной. Было проведено несколько экспериментов при различных значениях параметра стратификации 5, определенного соотношением [c.417]

Рис. 9,3.17. Расчетные профили скорости и температуры для свободно восходящего плоского факела при q = д 0 0,1)= 1,894816. Штриховыми линиями показаны результаты расчета при использовании приближения Буссинеска, т. е. = 1 при Рг = 12,6. Стрелками показано возрастание Рг от 8,6 до 12,6. Влияние Рг на —v неразличимо в масштабе этого рисунка. Округление значений q от семи до четырех значащих цифр приводит к погрешности результатов расчета, не превышающей 0,1 %. (С разрешения авторов работы [40]. 1981, ambridge University Press.)

Рис, 9,3,19, Расчетные профили скорости и температуры для свободно восходящего осесимметричного факела при q = <7(0 0,1) = 1,894816. Штриховыми линиями показаны 1)езультаты расчета при использовании приближения Буссинеска, т, е, = 1 при Рг = 12,6, Стрелками показано возрастание Рг от 8,6 до 12,6, (С разрешения авторов работы [40], 1981, ambridge University Press.) [c.548]

Рис. 12.2.6. Стационарный турбулентный восходящий факел подкрашенной жидкости. (С разрешения автора работы [41]. 1956, The Royal So iety.)

Справочник химика 21

Химия и химическая технология