Обтекание внешних поверхностей

При рассмотрении модели зернистого слоя как ансамбля последовательно обтекаемых шаров в разделе П. 3 была записана формула для гидравлического сопротивления потоку (П. 52), в которой величину Я(Не) можно рассматривать как коэффициент гидравлического сопротивления одиночного шара в зернистом слое. Интересно также сопоставить гидравлические сопротивления зернистого слоя из гладких шаров и пучка поперечно обтекаемых труб шахматного расположения движение жидкости в последнем случае является примером последовательного внешнего обтекания отдельных цилиндров. Весьма распространенный в технике пучок труб с разбивкой по вершинам равностороннего треугольника и шагом 51 = 1,25 с имеет порозность 8 = 0,418, что близко подходит к нормальной порозности зернистого слоя шаров. Удельная поверхность элементов такого слоя трубчатки ао = 4/с(, а коэффициент формы Ф = 0,67. И действительно, зависимости /э от Квэ [определенных по (И. 59) и (11.60)], рассчитанные [36, 63] для трубчатки и зернистого слоя, очень близки. [c.69]

Пользуясь формулами (III.36) — (III.38), не следует забывать, что они получены исходя из предположения о равнодоступности внешней поверхности частицы. При обтекании одиночной частицы потоком вещества это предположение явно несправедливо, так как условия массопередачи на участки передней и тыльной сторон частицы резко различны. Единственным строгим методом учета влияния внешней массопередачи на скорость гетерогенной реакции является, как отмечалось в разделе III. 1, решение уравнения (III.13). Неравнодоступность поверхности будет сказываться особенно сильно в сложных процессах, включающих последовательные реакции, приводя к уменьшению выхода промежуточного продукта. [c.112]

Хигби [227] усовершенствовал пленочную теорию, предложив модель массопередачи, согласно которой при обтекании газового пузыря набегающим потоком внешняя поверхность пленки приходит в соприкосновение со все новыми ненасыщенными участками потока. Поверхность как бы обновляется. Непрерывный процесс обновления Хигби заменил ступенчатым, назвав временной интервал между двумя последующими обновлениями временем обновления 1 . Для газового пузырька Хигби определил как время, в течение которого пузырек проходит расстояние, равное его диаметру. [c.173]

За последние 15 лет советскими и зарубежными учеными выполнены обширные теоретические и экспериментальные исследования в области трения, тепло- и массообмена при вдуве газа в пограничный слой или при отсасывании его через пористую стенку. Между этими процессами и процессами тепло- и массообмена при конденсации пара из парогазовой смеси существует аналогия, основанная на том, что их интенсивность зависит как от условий обтекания внешним потоком поверхности обмена, так и от плотности поперечного потока вещества. [c.160]

Интенсивность массоотдачи определяется относительной скоростью обтекания растворителем поверхности растворяющихся частиц (скорость скольжения). Поскольку значение такой скорости аналитическими методами определить затруднительно, то. опытные данные по интенсивности внешнего массообмена обычно представляются в виде корреляционных соотношений, примерами которых могут служить нижеследующие 1) для пропеллерной мешалки [c.106]

Внешнюю поверхность зонда следует тщательно полировать, так как даже незначительные неровности могут существенно изменять характер ее обтекания потоком газа. [c.144]

Внешняя задача связана с изучением обтекания твердых поверхностей внешним потоком или же — движения твердых тел в неограниченной жидкой среде. [c.7]

Аналогичные соотношения получены для внешнего обтекания теплообменной поверхности турбулентным потоком при больших [c.68]

Внешний теплообмен плохообтекаемых тел. Обтекание потоком теплоносителя плохообтекаемых тел с отрывом пограничного слоя от поверхности не поддается удовлетворительному теоретическому расчету. Опыты показывают, что, например, при поперечном обтекании цилиндрической поверхности трубы лишь в области малых значений Яе — ио(1/х происходит безотрывное омывание, а при. Ке>5 пограничные слои образуют в кормовой области два симметричных вихря. По мере увеличения Ке вихри периодически отрываются от поверхности и сносятся вниз по потоку. При Ке 10 частота отрыва вихрей возрастает до величины, определяемой значением безразмерного числа 51г = с /ыол 0,2, где — частота отрыва вихрей. [c.70]

Критерий Рейнольдса определяет характер потока вещества. При некотором критическом его значении происходит более или менее резкий переход от одного режима течения к другому. Так, при течений по трубам (d — внутренний диаметр трубы) при величинах Re, меньших 2100—2300, имеет место ламинарный поток, т.е. установившееся слоистое течение, в котором во всем сечении трубы скорости параллельны оси трубы. При более высоких значениях Re поток становится турбулентным, т. е. возникают хаотические завихрения. В случае внешнего обтекания (d — диаметр обтекаемых частиц) критическое значение числа Re лежит между 20 и 30. При значениях Re, меньших критического, устойчивый ламинарный режим восстанавливается после его нарушения каким-либо возмущением, например отдельными неровностями на стенках трубы или на поверхности обтекаемого тела. [c.258]

Конвективный теплообмен между движущейся средой и омываемой ею поверхностью твердого тела называется теплоотдачей. Изучение этого процесса имеет большое практическое значение, так как нагревание или охлаждение жидкостей или газов в технике и быту часто происходит либо при внешнем обтекании твердой поверхности теплообмена (например, поверхности трубы), либо при внутреннем обтекании (например, при движении жидкости внутри трубы). [c.14]

Для расчета обтекания криволинейной поверхности, на которой сформировался ламинарный пограничный слой, можно использовать интегральные соотношения импульсов и энергии, введя в них профиль скорости (6.3.1). Тогда для непроницаемой поверхности продольный градиент давления и скорость на внешней границе пограничного слоя будут связаны уравнением Бернулли (поскольку при г/>б трение отсутствует) [c.106]

В гидро- и аэродинамике обычно рассматривают два пр е-дельных случая. При обтекании крыла самолета, лопаток турбины и т. п. поток является внешним по отношению к граничным поверхностям, а в остальной области формально безграничным. С другой стороны, при течении по трубам и каналам поток течет внутри поверхностей, на которых задаются граничные условия (П. 1). В этом плане исследование течения сквозь зернистый слой является смешанной задачей поток жидкости и обтекает зерна слоя, и протекает в порах между ними. Поэтому выбор характеристических размера L и скорости и может быть сделан различно в зависимости от того, как подходить к рассматриваемой задаче. [c.22]

П. Процесс теплоотдачи от шара в слое к газовому потоку — внешняя задача теплообмена. В отличие от обтекания одиночных тел в данном случае на формирование пограничного слоя влияют соседние шары. Они разбивают пространство вокруг шара на" отдельные зоны, дробят поток на струи, создают вихревые зоны в кормовых областях. Чем плотнее укладка шаров, тем больше число контактов каждого шара с соседними и тем сильнее выражено влияние последних, приводящие к уменьшению средней толщины пограничных слоев. Следовательно, порозность влияет не только на скорости газа в слое, но и на толщину пограничных слоев, образующихся на поверхности шаров. Поэтому эквивалентный диаметр для зернистого слоя э = 4е/а может служить геометрическим масштабом процесса теплоотдачи шаров в слое и характеризовать среднюю толщину пограничных слоев. В данном случае использования э при больших Кеэ не связано с рассмотрением течения газа в слое как внутренней задачи движения по ряду криволинейных каналов, а означает только, что определяющий размер для зернистого слоя не равен размеру его элементов, а зависит от геометрии свободных зон между ними. [c.151]

Выбор конфигурации парогенератора. Если рассматривать приведенные Б табл. 12.1 параметры с точки зрения выбора надлежащей конфигурации парогенератора, то видно, что высокое давление в первичном контуре ведет к серьезным проблемам с точки зрения прочности конструкции. Поэтому чтобы противостоять высокому давлению, теплообменная поверхность должна быть трубчатого типа. Желательно также, чтобы жидкость с более высоким давлением находилась внутри труб во избежание их коробления под действием внешнего давления. К счастью, это требование совпадает с требованиями, выдвигаемыми необходимостью обеспечения интенсивного теплообмена. Коэффициент теплоотдачи в первичном контуре существенно увеличивается с ростом скорости воды, а максимальное значение коэффициента теплоотдачи при заданном перепаде давления имеет место при течении жидкости внутри прямых труб. В то же время коэффициент теплоотдачи к кипящей воде достаточно высок и почти не зависит от скорости воды. Значит, во вторичном контуре можно осуществить поперечное обтекание пучка труб с малыми скоростями без каких-либо неблагоприятных последствий. [c.234]

Например, в случае обтекания тела плавной формы при больших значениях числа Рейнольдса пограничный слой настолько тонок, что распределение давлений по поверхности тела определяется в первом приближении из уравнений движения идеальной жидкости. Далее, как будет показано в гл. VI, по известному распределению давлений можно рассчитать пограничный слой и найти напряжения трения у поверхности. При необходимости можно во втором приближении рассчитать влияние пограничного слоя на внешнее обтекание тела (за пределами слоя) и затем определить более точно напряжения трения. Но [c.91]

Критерий Нуссельта характеризует массопередачу. Следует различать внешнюю и внутреннюю задачи массопередачи. При обтекании тела имеют дело с внешней задачей, при движении потока внутри тела, например трубы, — с внутренней задачей. При диффузии к какому-либо телу в отсутствие потока критерий Ми (Ми ) имеет постоянное значение, что является выражением закона Фика. Действительно, поток к поверхности величиной 5 при стационарном режиме [c.369]

В результате движения вдоль пор извлекаемое вещество оказывается у наружной поверхности зерна и далее сквозь наружный диффузионный слой проникает в массу раствора. В каждый данный момент времени скорости массовой внутренней диффузии сквозь поры и внешней диффузии равны. У наружной поверхности устанавливается некоторая концентрация растворяющегося вещества, промежуточная между концентрацией насыщения и в массе раствора. По мере хода процесса она непрерывно изменяется. Обычно процесс лимитируется внутренней диффузией и мало зависит от скорости обтекания пористой частицы жидкостью. Лишь в тех случаях, когда лимитирует внешняя диффузия, для ускорения выщелачивания необходимо обеспечивать высокие скорости обтекания. [c.225]

Используем ортогональную криволинейную систему безразмерных координат г], К, связанную с каплей. Координата т] направлена вдоль поверхности капли, а — по внешней нормали к ней при этом поверхность капли задается фиксированным значением координаты = = Азимутальная координата Л меняется в пределах от О до 2я, причем в силу осевой симметрии азимутальная составляющая скорости и производные по к от концентрации равны нулю. Обтекание капли считается ламинарным, без застойных зон (т. е. около капли отсутствуют области с замкнутыми линиями тока). [c.54]

Важно отметить, что при создании на внешней (выпуклой) поверхности направляющих лопаток в колене 2 наплывов з.> из плексигласа, имитировавших осаждаемую пыль (золу), обычно в промышленных условиях выпадающую нз проходящих дымовых газов, распределение скоростей в сечении 2—2 не только пе ухудшилось, но еще больше выравнялось (M 1,07). Это понятно, так как указанные наплывы заполняют только срывпую область на внешней поверхности лопаток при обтекании нх потоком на повороте и по существу делают нх аэродинамически более обтекаемыми. Если пыль пе имеет тенденции к зарастанию, то очень больиюго накопления ее на лопатках пе будет, так как возрастающая при этом ско )ос ть протекания газа через межлопаточные пространства будет способствовать ее едувапию. [c.230]

Реакция на. внешней поверхности. При дальнейшем увеличении модуля Тиле процесс переходит во внешнекинетический или внешнедиффузионный режим. Первый из них встречается в процессах на пористых катализаторах Довольно редко. Нетрудно видеть, что два вышеупомянутых условия осуществления внешнекинетического режима (стр. 108) могут быть одновременно удовлетворены только в том случае, если выполнено неравенство D/d DJ8. Последнее возможно либо при настолько быстром обтекании пористой частицы потоком газа, что толщина диффузионного пограничного слоя б будет много меньше характерного размера неоднородности зерна i , Либо в случае, когда пористость частицы незначительна и величина а = D D аномально мала. При D/d > DJ8 процесс переходит непосредственно из внутридиффузионной области во внешнедиффу-аионную, минуя внешнекинетическую для частиц с развитой пористостью этот случай является наиболее типичшш. [c.111]

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]

Необходимость учета многокомпонентной диффузии при решении задач о входе тел в атмосферу установлена в ряде работ как численным, так и аналитическими методами [36, 117, 138-142]. Так в [36 показано, что при гиперзвуковом обтекании тела диссоциированным воздухом диффузионное разделение химического элемента кислорода суш,ественно зависит от концентрации атомов на внешней границе пограничного слоя и от характера протекания гомогенных и гетерогенных каталитических реакций. Диффузионное разделение элементов на поверхности, обладаюш,ей свойством избирательности каталитического воздействия в отличие от случая идеально каталитической стенки, имеет место даже тогда, когда на внешней границе пограничного слоя присутствуют одни атомы. На химически нейтральной поверхности диффузионное разделение элементов может вызываться гомогенными химическими реакциями рекомбинации атомов кислорода и азота, еслрг их константы скорости суш,ественно различаются. В [117, 141, 142] установлено, что при исследовании обтекания каталитических поверхностей частично ионизованными смесями использование простых моделей диффузии приводит к суш,ественным ошибкам при определении равновесной температуры поверхности и теплового потока к ней. Найдены режимы обтекания затупленных тел частично ионизованным газом, при которых конвективный тепловой поток к некаталитической стенке при постоянных концентрациях химических элементов более чем на 30 % больше, чем при правильном учете многокомпонентной диффузии. В [141, 142] предложена также простая модель описания диффузии, которая дает результаты, практически совпадаюш,ие с точными. [c.107]

Г . к. льку в настоящем разделе обсуждается вопрос об ин-тен..л.сг-.сги внешнего массообмена твердых тел, а вид граничных условий физически не должен влиять на условия обтекания твердой поверхности потоком вязкой среды и на распределение концентрации целевого компонента вблизи поверхности, то при анг тге нтенсивности внешнего обмена массой для простоты принимгаюгся более простые граничные условия первого рода. [c.24]

Разница давлений в струях А Ра - Ра(< 1 ра И) обусловлена разрежением, возникающим при обтекании струи о = о потоком, движущимся на внешней поверхности перфорированной стенки. По аналоши с поперечным обтеканием цилиндра со ско- ростью Уд (О запишем [c.267]

При обтекании загрязнеьшой поверхности газовым потоком, имеющим скорость Уоо, на поверхности образуется пограничный ламинарный слой с линейным распределением скорости газового потока от нуля у обтекаемой поверхности до максимального значения на внешней его границе. С увеличением скорости потока вблизи места встречи потока с поверхностью ламинар-ньш слой начинает переходить в турбулентный. При этом у самой поверхности ламинарный подслой уменьшается. Таким образом, по мере увеличения скорости потока происходит изменение структуры пограничного слоя, а следовательно, и воздействия потока на отрыв прилипших частиц. [c.191]

В псевдоожиженном слое внешний теплообмен может происходить со стенками аппарата или со встроенными теплообменными поверхностями. Встроенные теплообменные элементы могут состоять из вертикальных и горизонтальных труб или трубок Фильда, кольцевых поверхностей, змеевиков и т. д. Для горизонтальных поверхностей коэффициент теплоотдачи имеет несколько меньшее значение, чем для вертикальных, вследствие ухудшения условий обтекания горизонтальных поверхностей теплообмена и образования застойных зон в верхней части горизонтальных теплообменных трубок. [c.83]

Рассматривается конвективный массо- и теплоперенос при малых и средних значениях Ке для случаев обтекания частиц. Циркуляционное движение жидкости внутри капель играет существенную роль при расчете массопередачи в случае лимитирующего сопротивления дисперсной фазы. Для такого режима наблюдается нестационарный характер процесса массопередачи, что при больших значениях Ре приводит к зависимости критерия Шервуда или Нуссельта от критерия Фурье. Внешний массо- и теплообмен при больших Ре стационарен и описывается уравнениями диффузионного пограничного слоя. При исследовании решений этих уравнений показано, что для расчета величины массового потока достаточно знать распределение вихря по поверхности твердой сферы или касательной составляющей эрости по поверхности капли и газового пузырька. Обсуждены гранр цы применимости погранслойных решений при увеличении отношения вязкостей дисперсной и сплошной фаз. Общий случай соизмеримых фaJ0выx сопротивлений описан обобщенной циркуляционной моделью. Закономерности массо-и теплопереноса при лимитирующих сопротивлениях сплошной и дисперсной фаз и общий случай соизмеримых фазовых сопротивлений рассмотрены в разделах 4.2—4.4. [c.168]

Но помимо внешних параметров для любого теплообменника существует еще несколько внутренних параметров, которые могуз- выбираться практически независимо от внешних параметров. К внутренним параметрам теплообменника относятся, например, схема обтекания, поверхность теплообмена, тип и шаг решетки, скорость теплоносителей, гидравлические диаметры каналов, длины каналов, их число и т. п. Большое число варьируе.мых параметров значительно усложняет оптимизацию теплообменника даже при использовании ЭВМ. Кроме того, при оптимизации теплообменника важен обоснованный выбор критериев сравнения. При технико-экономической оптимизации часто трудно получить достаточно обоснованную зависимость приведенных затрат от каждого внутреннегс параметра теплообменника. [c.4]

В [5] показано, что судить о преимуществе той или иной поверхности по коэффициенту Е еще недостаточно , так как большое влияние на эту величину оказывает ско-рость потока. Необходимы дополнительные условия для правильного сравнения поверхностей. Таким условием в [5] взято постоянство отношения No = N F для сопоставляемых вариантов, а разница в съемах теплоты в этих вариантах находилась по графику E(Nq). Для оценки габаритных размеров был введен коэффициент компактности, представляющий собой отношение площади поверхности нагрева к занимаемому объему, т. е. П=Р/У. Оценка поверхностей по габаритным размерам проводилась по графику E No n). При =idem меньшие габаритные размеры имеет поверхность, у которой величина NolU меньше. На основании этой методики проведено сравнение поперечного внешнего обтекания труб и течения в трубе. Покачано безусловное преимущество внешнего обтекания, что нашло применение при разработке малогабаритных теплообменников, идея создания которых — сочетание преимуществ пластинчатых и профильных поверхностей. Практическая реализация этой идеи — изготовление теплообменников из штампованных листов — открыла новое направление при создании высокоэффективных поверхностей для регенеративных воздухоподогревателей ГТУ. [c.10]

По Др,- или Ni нельзя однозначно судить о преимуществе одной поверхности перед другой. Действительно, пусть рассматриваются в качестве заданной поверхности трубный пучок, а в качестве исследуемой — сребренные трубы. При одной и той же геометрии внутреннего капала использование условий Apa = idem автоматически означает равенство сопряженных чисел Нев/ внутренних потоков. При продольном обтекании отношение чисел Re потоков для поверхности остается постоянным, поэтому сопряженные числа Ren/ внешних теплоносителей будут также равны. Для одних и тех же чисел Рейнольдса потоков интенсификация теплообмена приводит к увеличению коэффициента теплопередачи и возрастанию потерь давления со стороны внешнего потока, т. е. значения tiq и г увеличиваются. В этом случае невозмоя--но ответи7ь на вопрос, какая из поверхностей лучше. [c.26]

Опытные данные по тепло- и массоотдаче при конденсации пара из парогазовой смеси. В настоящее время имеется достаточно большое число публикаций, посвященных исследованию тепло-я массообмена при конденсации пара из парогазовых смесей. В этих работах рассмотрены различные случаи обтекания парогазовой смесью поверхности охлаждения в условиях внутренней и внешней задачи на одиночных трубах, трубных пучках и плоских пластинах. [c.162]

А. Введение. При поперечном обтекании жидкостью одиночной трубы на ее поверхности, начиная от критической точки, формируется ламинарный пограничный слой, отрыв которого происходит в некоторой точке периметра. Это приводит к образованию за трубой симметричной стационарной пары вихрен и рециркуляционной зоны. Если число Рейнольдса Йе>40, то течение в рециркуляционной зоне становится неустойчивым и происходит периодический срыв вихрей. Ламинарный пограничный слой отрывается при Ф=82°, где Ф — угол, отсчитываемый от передней критической точки. При дальнейшем росте числа Ке достигается критический режим (Ке>2-10 ), характеризующийся тем, что переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит раньше, чем пограничный слой отрывается. При этом точка отрыва сдвигается вниз по потоку до Ф=140°. Частота срыва вихрей характеризуется числом Струхаля 5т 1й1и, где ( — частота срыва вихрей (1 — диаметр трубы. На практике в диапазоне изменения числа Рейнольдса от 300 до 2-10 можно считать, что для одиночной трубы число 5г—0,2. В критической области оно возрастает до 0,46, а затем при Ке - 3,5-10 уменьшается до 0,27 1]. В случае несжимаемой жидкости распределение скорости и давления на внешней границе пограничного слоя описывается уравнением Бернулли [c.140]

Нарастание ногравичного слоя на обтекаемой поверхности всегда оказывает влияние на внешний поток. При отсутствии скачков уплотнения это влияние сводится к следующему. Утолщение пограничного слоя в направлении течения связано с увеличением толщины вытеснения б, что приводит к отклонению линий тока внешнего потока. Поэтому течение во внешнем потоке будет таким же, как при обтекании фиктивного контура, смещенного по отношению к действительному на толщину вытеснения. Следовательно, при расчете течения нужно применять метод по(следовательных приближений сначала раюсчитывается обтекание тела потоком идеальной жидкости, затем по найденному распределению давления вдоль поверхности тела находятся параметры пограничного слоя (в том числе толщина вытеснения), далее рассчитывается обтекание фиктивного тела, контур которого смещен на величину б и т. д. Однако обычно толщина вытеснения мала по сравнению с размерами тела и поэтому можно ограничиться первым приближением. [c.338]

На практике приходится решать смешанные стационарные задачи, когда в поле течения имеются области как дозвукового, так и сверхзвукового потока. Такого рода задачи возникают при внешнем сверхзвуковом обтекании затупленных тел с отошедшей ударной волной, во внутреннем течении в сопле Лаваля и в других каналах. В этом случае математическая модель имеет наиболее сложный вид — течение газа описывается системой квазилинейных уравнений в частных производных, имеющей смешанный эллиптико-гинерболический тип. При этом положение поверхности перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому заранее неизвестно. Расчет таких течений является затрудни- [c.267]

Таким образом, градиент давления др/дх на внешней грашще пограничного слоя может быть получен из уравнения (5.1.9), если известно распределение скорости U вдоль поверхности при ее обтекании идеальной жидкостью. [c.107]