Вихрь колебания

Использование вихревых устройств в азовых средах позволяет снизить металле- и энергоемкость аппаратов химических и нефтехимических процессов. Вихревые устройства надежны в работе, просты в изготовлении и эксплуатации, не имеют движущихся частей, характеризуются малыми размерами. При вихревом течении возникают генерируемые вихрями колебания (пульсации) потока, что способствует развитию поверхности контакта фаз. Однако до последнего времени эти аппараты не находили применения для разделения газожидкостных сред. [c.264]

Приведем численные оценки пространственного масштаба этого течения в воде длина волны X = с// = 0,15 м при частоте колебаний /" = 10 кГц. Тогда масштаб вихря Х/4 я 4 см. [c.163]

Масштаб течений Шлихтинга определяется вихрями размерами (Х/4)1,9Хв- Численные оценки для воды при частоте возбуждающих колебаний /" = 10 кГц показывают, что этот масштаб равен 0,44 мм. [c.164]

Частоту срыва вихрей, найденную с помощью числа Зг, следует сопоставлять с собственной частотой трубы / и с акустической частотой /а- Подбирая параметры системы таким образом, чтобы эти частоты не совпадали, можно избежать возбуждения резонансных колебаний. Было уста- [c.151]

Акустические частоты вибраций в теплообменнике могут возбуждаться либо вихрями, либо турбулентными вибрациями. В [24] показано, что пока возбуждающие частоты лежат в пределах 20% акустической частоты, может возникать громкий шум. Эта акустическая вибрация может вызывать разрушение, когда она попадает в резонанс с каким-либо элементом теплообменника. Тщательно выполненные проекты теплообменников учитывают, что частоты собственных колебаний труб должны отличаться от акустических частот кожуха теплообменника. Акустические частоты кожуха можно изменить, вставляя расстраивающую пластину параллельно направлению поперечного обтекания, что изменяет характерную длину, при этом ни теплоотдача, ни перепад давления не изменяются. [c.326]

В трубчатых теплообменниках широко применяются перегородки, подобные тем, которые используются в кожухотрубных теплообменниках (см. рис. 2.2) [9]. Они имеют двоякое назначение дистанционирование труб и регулирование направления потока. Подобные перегородки с успехом применяются для разделения труб в кожухотрубных теплообменниках с жидким теплоносителем. Вибрация труб в большинстве случаев не вызывает осложнений, поскольку относительно тяжелые и вязкие жидкости обеспечивают демпфирование колебаний. Однако в установках, где газы проходят в межтрубном пространстве по перекрестноточной схеме с большой скоростью, вибрация труб, аналогичная колебаниям проволоки на ветру, вызываемым вихрями Кармана, может привести к отрыву труб. Все это является причиной износа и повреждения поверхности труб на многих агрегатах, что может привести к образованию отверстий в стенках трубы. Указанная проблема подробнее разобрана в гл. 7. [c.36]

Рис. 7.14. Схемы двух картин течения при колебаниях, вызываемых срывом вихрей с труб при коридорном расположении в системе [29].

Для трубных систем, в которых шаг труб меньше трех диаметров трубы, частота поперечных колебаний типа показанного на рис. 7.14, (наименьшая частота, которую можно ожидать при процессе срыва вихрей) прямо пропорциональна скорости течения жидкости. На рис. П6.6 приведен второй график для числа Струхаля 0,5 и некоторых типичных шагов труб. График предназначен для непосредственного упрощенного определения минимальной ожидаемой частоты возмущающих колебаний. [c.153]

При использовании графиков рис. П6.6 и П6.7 возмущающую частоту, определяемую процессом срыва вихрей, можно найти по шагу труб и скорости жидкости. Затем можно выбрать пролет труб между опорами, соответствующий такой частоте собственных колебаний труб, при которой исключается вибрация труб. Аналогично можно избежать акустических колебаний, выбрав достаточно малую ширину газового канала между трубами в направлении [c.153]

Чем ближе друг к другу находятся две частицы жидкости в турбулентном потоке, тем более близки их истинные (мгновенные) скорости. В тоже время у достаточно удаленных одна от другой частиц совсем нет связи между колебаниями, или пульсациями, их скоростей. Достаточно близко расположенные частицы, движущиеся совместно, можно считать принадлежащими к некоторой единой совокупности, называемой обычно вихрем. Размер таких вихрей, или глубина их проникания до разрушения, которая приближенно может быть отождествлена с расстоянием между двумя ближайшими частицами, уже не принадлежащими к одному вихрю, зависит от степени развития турбулентности в потоке, или ее масштаба, и поэтому носит название масштаба турбулентности. [c.46]

V — объем вихря, генерирующего звуковые колебания в струе [c.315]

По — скорость на выходе струи у—объем вихря, генерирующего звуковые колебания в струе [c.342]

Согласно работам [Л. 2, 3], взаимодействие волны сжатия с пламенем не носит одностороннего энергетического характера пламя не только ускоряется, взаимодействуя с волной сжатия, но и разрушается. Это разрушение приводит к оригинальной структуре горящего факела в свежую смесь распространяется столб горящего газа, а по краям образуется тороидальный огненный вихрь. Рассматриваемый здесь механизм явления относится к вибрационному распространению пламени в трубах и должен, несомненно, иметь общие черты со стационарным пульсирующим горением, так как процесс в обоих случаях имеет идентичный характер, основывающийся на общности начальных процессов, динамики развития колебаний и условий интенсификации горения. [c.276]

Другой вариант акустической форсунки (см. рис. 115, в) выполнен с колебательным устройством в виде резонатора, связанного стержнем, через который подается топливо. Воздух давлением 2,8 кГ/см , поступая вдоль трубки, при ударе о резонатор образует вихри, создающие колебания с частотой 6,5 кгц. Интенсивность ультразвуковых колебаний в акустических форсунках зависит от скорости истечения воздуха и противодавления среды. Опыты с ультразвуковым свистком, проведенные в ЦНИИ МПС совместно с НИИхиммаш, показали, что зависимость интенсивности ультразвуковых колебаний от скорости воздуха имеет максимум, который при увеличении противодавления смещается в сторону более высоких скоростей. При этом интенсивность колебания, соответствующая максимуму, значительно возрастает. Следовательно, с использованием ультразвуковых форсунок с подобными излучателями в топочных устройствах, работающих под давлением, можно получить лучшие условия распыливания. [c.232]

МИ при ветре с собственными колебаниями этих труб). В этих работах показано, что при колебаниях твердого тела с определенной частотой частота срывов вихрей может перестроиться и стать равной этой задающей частоте. Важно при этом отметить, что и само вихреобразование становится в этом случае более мощным. [c.299]

Предположим, что эта возможность реализована, и проследим, каким образом это приводит к замыканию обратной связи при вибрационном горении. На рис. 69, в верхней его части, дано схематическое изображение обсуждаемого явления. В холодной части трубы, в точке А, расположено место срыва потока и образования вихря. На схеме это плохо обтекаемый козырек. На самом деле, как уже указывалось выше, это может быть место поворота течения или область течения в расширяющемся канале и т. д. Образовавшиеся в точке А вихри сносятся потоком в сторону зоны горения. Пусть период акустических колебаний будет Т. Тогда при скорости течения [c.300]

Последняя формула написана в предположении, что отрыв вихря связан с колебаниями скорости в точке А, постоянная С включает численную характеристику отрывающегося вихря (его фазу и амплитуду, которая считается пропорциональной возмущению в точке А). Как видно из (36.2), и в этом случае возникает обратная связь с запаздыванием. [c.305]

Если бы оказалось, что срыв вихря связан не только с колебаниями скорости, но и с колебаниями давления, то формулы (36.3) и (36.4) приобрели бы более сложный вид — в правых частях вместо у, оказалась бы линейная комбинация и Таким образом, тип обратной связи характеризуется в этом случае отсутствием запаздывания, порожденного переносом возмущающей горение причины потоком, т. е. соответствует схемам, изображенным на рис. 66, а и б. [c.309]

Однако поиски первой причины не являются столь абсурдными, если в них вкладывается иное содержание. Поставим вопрос о механизмах обратной связи, которые могут проявиться уже при бесконечно малых возмущениях течения. По-видимому, не все рассмотренные в гл. VII механизмы обратной связи обладают этим свойством. Неясно, например, будет ли вихреобразование за стабилизатором или в холодной части течения подстраиваться к акустическим частотам при сколь угодно малых амплитудах акустических колебаний. Скорее всего, это не так, иначе срывы вихрей за стабилизатором перестраивались бы на акустические частоты и без горения. Поэтому можно говорить о механизмах обратной связи, действующих с самого начала (к ним относится, например, механизм, связанный с волнообразованием на фронте пламепи), и о механизмах, могущих проявиться лишь после того, как акустические колебания достигли известной величины. Если понимать, таким образом, под первой причиной пе первый толчок, а совокупность механизмов обратной связи, способных действовать в начальные стадии развития вибрационного горения, то этот вопрос становится законным. Это соображение поясняет также, что вопрос о стадиях развития вибрационного горения не является надуманным. [c.381]

Более того, если даже известен ожидаемый механизм возбуждения, то почти всегда остается открытым вопрос о том, каковы будут амплитудные и фазовые соотношения между колебаниями газовых масс и процесса горения. Как правило, эти соотношения расчету не поддаются. Действительно, очень трудно, например, рассчитать фазу отрыва вихря в подводящем канале и его размеры. Если и можно рассчитать, например, фазу колебания состава смеси к моменту подхода ее к стабилизаторам, то учесть все многочисленные факторы, от которых зависит воспламенение этой смеси, сейчас невозможно. Невозможно рассчитать все периоды индукции, предсказать видоизменение конфигурации поверхности пламени и т. д. Таким образом, на пути предсказания вероятности вибрационных режимов работы двигателя или камеры сгорания встают серьезные трудности. [c.382]

За областью перехода процесс расширения полосы частот продолжается. Увеличивается энергия колебаний с частотами, превышающими частоту наиболее неустойчивого колебания. Развитие спектра продолжается до тех пор, пока не создаются условия для возникновения локально-изотропной турбулентности в инерционной области спектра, определение которой дается ниже. Данные, представленные на рис. 11.4.5, показывают, что с началом процесса перехода крупные вихри разбиваются на мелкие. Масштаб турбулентности можно выразить через частоту колебания, и первоначально большой размер вихрей связан с низкой частотой преобладающего колебания. По мере развития процесса перехода Энергия возмущения передается колебаниям с более высокими частотами из узкой области спектра с центром на частоте наиболее неустойчивого колебания. Это сопровождается образованием мелкомасштабных вихрей. [c.46]

Используя трассер, обнаружили, что внутри колеблющихся ячеек на пересечении линий узлов располагаются микровихри, вращение в которых чередуется в шахматном порядке (на рис. 7.2 микровихри показаны стрелками). Исследовались волны длиной от 0,25-10-2 до 1,4-10 2 м, при этом соответственно угловые скорости вихрей изменяли от 20 до 1 рад/с, а амплитуду колебаний от 0,5-10-3 до 0,02-10-3 м. [c.148]

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]

Из приведенного графика (рис. 1.17) видно, что максимальное температурное разделение (Ato = 6,5°С) в трубке Г-Ш получается тогда, когда 20% нагретого газа выводится из трубки через вентиль (3) в ее торце. Использование трубки для охлаждения в таком виде малоэффективно, что обусловлено, главным образом, трудностями в выделении охлажденного потока из общей массы газа, прошедшего через сопловой ввод. Для случая нагрева в тонкостенной плохо проводящей тепло трубке с //d = 34 температура газа в полости трубки может на сотни градусов превышать температуру торможения возбуждающего потока. В работе [21] отмечается, что при степени расширения л = 5 и температуре перед сопловым вводом 20°С в конце трубки воздух нагревался до 500°С, а при наличии пыли, взвешенной в воздухе, отмечали температуры до 1000°С. Основной эффект нагрева в данном устройстве осуществляется за счет ударно-волно-вых процессов. При обтекании газовым потоком цилиндра более резкое снижение температуры обусловлено, кроме сказанного, значительными перепадами давления, затрачиваемого на сужение и расширение потока, созданием неустойчивого течения за цилиндром. Возникающие при этом пульсация, циркуляционные вихри, находящиеся в состоянии тепло- и массообмена с основным потоком, обусловливают большее понижение температуры по сравнению с обтеканием пластины. Необходимо отметить, что излучение звуковых колебаний в окружающую среду имеет место и в вихревой трубе. Кроме того, экспериментально доказано, что в вихревой трубе течение неустойчиво и возникают регулярные колебания давления. Нами было показано, что низкочастотные колебания являются следствием процеСсионного движения вынужденного вихря вокруг геометрической оси камеры закручивания. [c.32]

Возникновение вихрей наблюдалось также при поперечном обтекании идеальных пучков труб. Здесь число Струхаля зависитот расположения и значения шага между трубами. Природа возникновения вихрей зависит от течения жидкости и не зависит от перемещения труб. Для данного расположения и размера труб частота образования вихрей для невибрирующих труб растет по мере роста скорости потока. Образование вихрен может вызвать вибрацию труб, когда их частота соответствует частоте собственных колебаний труб. Частота возникновения вихрем может быть привязана к частоте собственных колебаний вибрирующей трубы, даже если скорость потока растет. Движение трубы как бы организует отрыв вихрей от вибрирующей трубы. [c.325]

О. Образование вихря в параллельном потоке. Вибрация при аксиальном или параллельном течении является результатом развития вихрей вдоль длины трубы. В ядерных реакторах и связанных е ними теплообменниках иногда возникают вибрации этого типа. Обычрю они имеют длинные безопорные пролеты труб, относительно узкие меж-трубные проходы и очень высокие аксиальные скорости. Метод, приведенный в [23], позволяет определить частоту турбулентного вихря, инициированного потоком, движущимся параллельно трубам, который может возбудить вибрацию труб на частотах собственных колебаний. Метод позволяет вычислить амплитуду вибрации в середине пролета с использованием экспериментального значення критической скорости. В большинстве промышленных кожухотрубных теплообменников вибрация, обусловленная 0 [c.326]

Третий шаг. Для газа или жидкости в межтрубном пространстве сравнивают частоту возникновения вихрей с самой ЛИЗКОЙ частотой собственных колебаний труб. Из за ряда неопределенностей вибрация (повреждения не обязательны) возможна, когда отношение больше, [c.327]

Разрушение скоплений пыли в потоке и а г л омератов достигается высокой скоростью пог тока в зоне сепарации или организацией парного вихря. Разрыхлению материала способствуют колебания и вращение поверхностей сепараторов, а также срезываю- [c.35]

Вернемся к диаграмме на рис. 51 и рассмотрим ее с несколько иной точки зрения. Наряду с хорошим, для такого сложного явления, совпадением теоретических и экспериментально полученных областей неустойчивости, нетрудно заметить некоторое систематическое смеш е-ние их друг относительно друга. Это говорит о том, что свойства зоны теплонодвода не вполне совпадают с теми, которые были постулированы в начале предыдущего параграфа. По-видимому, в рассматриваемом случае свойства зоны 2 в некоторой степени зависят от частоты колебаний, поскольку расхождение между теоретическими областями неустойчивости и экспериментальными точками систематически связано с изменением частоты колебаний. Этот результат надо признать естественным. В гл. VII будет показано, что при сжигании заранее подготовленной смеси за плохо обтекаемыми стабилизаторами пламени механизм возбуждения и поддержания колебаний существенным образом связан с процессом срьгеа вихрей со стабилизаторов. Из гидромеханики известно, что этот процесс может подстраиваться к частоте колебания скорости газа, обтекающего стабилизатор. Однако трудно предположить, что на этот процесс не окажут влияния другие свойства вихреобразования. [c.237]

Этому могут способствовать и колебания давления. Приведенные во второй главе эпюры стоячих волн давления показывают, что в участках, отдаленных от пучности давления, существует отличный от нуля градиент давления, взятый вдоль оси течения. Из теории течения вязкой жидкости известно, что наличие в потоке градиента статического давления определенного знака может приводить к отрыву потока от стенок вследствие влияния этого градиента на течение жидкости в пограничном слое. Не вдаваясь в подробности, связанные с этим вопросом, укажем лишь, что во время акустических колебаний градиент статического давления будет периодически меняться, изменяя, в частности, и свой знак каждые полпериода. Поэтому, грубо говоря, в течение каждого периода колебаний будет существовать момент, когда отрыв пограничного слоя (т. е. образование вихря) будет особенно вероятен. [c.299]

Высказанные здесь общие соображения были подтверждены специальными экспериментами. Схема экспериментальной установки по существу изображена на рис. 69. Труба, в которой была расположена камера сгорания, обдувалась свободным потоком. Входная часть этой трубы допускала возникновение мощных вихрей. Для того чтобы разорвать возникающую при этом связь между процессами вихреобразования и горения, в сечениях, близких к зоне горения, были установлены две спрямляющие решетки. Опыты заключались в толе, что изучался процесс горения (с точки зрения возможности возбуждения вибрационного сгорания) со спрямляющими решетками и без них. При постепеннодг увеличении подачи горючего (уменьшении коэффициента избытка воздуха а) наблюдалось изменение характера колебаний. [c.302]

В заключение настоящего параграфа сделаем одно замечание. Во всех предыдущих разделах многократно подчеркивалось, что в конечном итоге причиной возбуждения вибрационного горения является возмущение теплоподвода или эффективной скорости распространения пламени. В случае возбуждения акустических колебаний в жидкостных реактивных двигателях основным является возмущение газообразования (возмущение расхода некоторого источника массы, расположенного в зоне горения). Следовательно, вибрационное горение может иметь самую различную природу. В общем случае оно может возбуждаться за счет любого слагаемого, входящего в систему (15.5) и описывающего процесс внутри области (Т. Это может быть ЬМ (рассмотренный только что случай), (труба Рийке), подвижность фронта пламени, т. е. отличие от нуля входящих во все три уравнения частных производных от интегралов по объему V (случай, рассмотренный в 49), возмущение теплотворной способности смеси 6 1 и полноты сгорания Ьд —Ьд (пример, приведенный в 25). Наконец, возбуждение акустических колебаний может оказаться связанным с отличием от нуля слагаемого ЬР . Этот процесс реализуется, например, в тех случаях, когда в зоне о происходит периодический срыв вихрей (без горения). Тогда взаимодействие вихреобразования с акустическими колебаниями может привести к самовозбуждению колебательной системы. Поскольку этот случай никак не связан с процессом горения, он в книге не рассматривался. [c.497]

В точках В, С, D, расположенных вдоль траек-тории движения наиболее неустойчивого возмущения, был обнаружено вторичное осредненное течение в виде системы из парных продольных вихрей. На рис. 11.3.2 приведены линии тока, рассчитанные для условий, соответствующих точке В, расположенной при G = 700 в области наибольшего роста возмущений. При этом величина A,i/ i2 характеризует первоначальную относительную интенсивность вводимых в полетечения продольных и поперечных колебаний через 0 обозначено волновое число поперечного возмущения, а координата z отсчитывается в поперечном направлении. Величине К1/Х2 = 100 соответствует практически плоское продольное возмущение, а величине Xi/%2=0 — строго поперечное колебание. Как показано на [c.27]

Таким образом, результаты измерений [8] в факеле над источником тепла длиной L = 25,4 и 15,3 см показывают, что переход происходит, если это выразить в числах Грасгофа Gvx при 6,4-10 и 2,95-10 соответственно. Точно определить положение конца области перехода позволяет сравнение характера изменения температуры на осевой линии факела с зависимостью, рассчитанной для ламинарного течения. После полного разрушения свободного пограничного слоя параметры течения приближаются к значениям, соответствуюшим турбулентному течению при этом температура на осевой линии факела повсюду становится ниже, чем при ламинарном режиме течения. Под действием нелинейных механизмов энергия возмущений передается высокочастотным колебаниям. Затем происходит снижение интенсивности турбулентных пульсаций и размера вихрей. [c.96]

Способ пневмосоединения, предложенный фирмой Дюпон в 1958 г. [46], заключается в пропускании нити через форсунку, в которую обычно сбоку подается сжатый воздух. Образующиеся в цилиндрическом канале диаметром 2,2—2,6 мм турбулентные вихри сначала разъединяют элементарные нити, а затем переплетают их между собой. Натяжение, с которым нить проводится-через турбулентную зону, не должно препятствовать образованию поперечных колебаний элементарных нитей в зоне перепутыва-ния и, в то же время, не должно допускать нагона нити, т. е. получения объемной петлистой нити. [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология