Естественное обтекание

I. При подходе к анализу течения, когда оно носит характер обтекания, в качестве характеристического размера Ь естественно выбрать диаметр зерна т. е. линейный размер исходны.х [c.22]

В предыдущем разделе мы показали, что даже в условиях пренебрежения силами инерции точного решения задачи о движении жидкости в зернистом слое не имеется и приходится использовать различные идеализированные модели. Естественно, что задача усложняется в случае учета сил инерции, особенно если они превалируют при течении жидкости по трубам и обтекании одиночных шаров и цилиндров. Полезно, поэтому, проанализировать задачу в целом методами теории подобия, которая позволяет ограничить выбор определяющих параметров и форму искомых корреляций. [c.42]

В книге ставится задача учесть, какой ценой достигается увеличение интенсивности теплопередачи, т. е. охарактеризовать процесс теплообмена также и с качественной стороны. Характеристика эффективности теплообмена должна быть относительной величиной, а именно — отношением количества переданной теплоты к затратам мощности на циркуляцию теплоносителей. Указанное отношение является функцией многих величин, особенно при обычном двухстороннем обтекании. Естественно, что сравнение эффективности различных вариантов поверхностей теплообмена возможно также только при определенных условиях и в первую очередь при постоянной интенсивности теплообмена. [c.3]

Отметим, что аналитическое решение дает возможность исключить из рассмотрения теплофизические свойства потоков, в этом случае полученные результаты окажутся независимыми от температурных условий. в которых протекает процесс теплообмена. Естественно, это справедливо лишь для одностороннего обтекания, двухстороннее обтекание в литературе не рассматривалось. Графоаналитическое решение задачи возможно лишь при заданных температурных условиях. Изменение этих условий требует перестройки графиков. [c.23]

Для продольного обтекания э,в°" находят по общему уравнению (8,21), а при отсутствии термического сопротивления стенки. =0 и при показателях степеней /г,=0,8, 01—0,2 значение приведено на рис. 8.3. Естествен- [c.128]

В те сте рассмотрено сопоставление гладких каналов и каналов с естественной шероховатостью, которая на практике встречается при отсутствии обработки поверхности. Представленные номограммы для сопряженных чисел Рейнольдса потоков и критериев сопоставления как для односторонней, так и для двухсторонней шероховатости позволяют рассчитать относительные характеристики рассматриваемых поверхностей. Для поверхностей с искусственной шероховатостью и при наличии двухстороннего обтекания дана номограмма для нахождения границы целесообразного применения шероховатой поверхности. [c.133]

Критические скорости взвешивания и уноса рассчитывают для выбранных размеров частиц катализатора. Для их расчета предложено много зависимостей, однако почти все они применимы лишь для сравнительно узких диапазонов режимов обтекания, которые необходимо предварительно определять. Из существующих уравнений исключение составляют интерполяционные формулы (1.3), (1.29), (1.32) Горошко, Розенбаума и Тодеса [2], применяемые для описания всего диапазона режимов обтекания. Формулы (1.3) и (1.32) позволяют оценить величины критических скоростей для частиц шарообразной формы с точностью до 30%. Нри расчете критических скоростей взвешивания частиц неправильной формы погрешность расчета естественно увеличивается. Тем не менее, учитывая, что в подавляющем большинстве практических случаев зерна катализатора имеют или приобретают в процессе эксплуатации сфероидальную форму, а рабочая скорость в несколько раз превышает скорость начала взвешивания и значительно ниже скорости уноса, указанные формулы вполне обеспечивают необходимую точность, в худшем случае выполняя роль хорошего ориентира. [c.257]

В рассматриваемой задаче обтекания твердого тела текучим (газом или жидкостью) скорость процесса выражается при помощи коэффициента массопередачи р. От каких факторов может зависеть р Естественно принять, что коэффициент массопередачи зависит от скорости потока а, размера обтекаемого тела d, коэффициента диффузии вещества D и свойств флюидной фазы, характеризующихся вязкостью Г] и плотностью р. [c.367]

Для решения задач трехмерного диффузионного пограничного слоя может быть применен метод, который является естественным обобщением классического метода решения двумерных задач. Основная идея метода заключается в выборе криволинейной системы координат, связанной с линиями тока (обтекание предполагается известным), в которой одна компонента скорости жидкости тождественно равна нулю. Последнее обстоятельство позволяет при описании поля течения в диффузионном пограничном слое ввести аналог функции тока и записать уравнение трехмерного диффузионного пограничного слоя в форме, подобной уравнению двумерного пограничного слоя, с коэффициентами, параметрически зависящими от одной из криволинейных координат [87J. [c.126]

Электрохимическим методом были измерены скорости потока в каналах сотовых зерен катализатора, находящегося в слое [196]. Результаты измерений для зерен 8н 14 (см. рис. 3.29) представлены на рис. 3.33. Потоки в каналах, ориентированных вдоль потока (а = 0) и под углом 45° к потоку (а = 45°), имеют практически одинаковые скорости (совпадающие кривые 1, 2 или 4, 5). Если каналы ориентированы поперек потока (а = 90°, кривые 1, 2, 3 или 5), то скорость потока в них, естественно, меньше, но не более, чем в 2 раза (в условиях эксперимента). Это указывает на то, что ориентация сотовых зерен в слое не очень сильно отражается на доступности внутренней части их каналов. Одна из причин этого в следующем. Условия обтекания разных торцов зерна в слое неодинаковы, соответственно различно и статическое давление, что приводит к перетоку в каналах. [c.145]

Первые количественные сведения о характеристиках смешанной конвекции около длинных нагреваемых проволок были получены в экспериментальном исследовании [28]. Было установлено, что при поперечном обтекании горизонтально расположенной проволоки горизонтальным потоком воздуха можно пренебречь влиянием естественной конвекции, если Ре>0(0г /3). Более того, при некоторых условиях число Нуссельта может быть даже меньше соответствующего значения для естественной конвекции. Это странное явление впервые отмечалось, видимо, в работе [135]. В общем случае метод векторного сложения чисел Нуссельта для вынужденной и естественной конвекции, предложенный в работе [186], нельзя признать правильным. [c.599]

Влияние числа Прандтля жидкости и относительного удлинения L/D цилиндра на теплообмен при обтекании горизонтально расположенной проволоки вертикальным потоком было исследовано в работах [47, 48]. В условиях естественной конвекции величина L/D, необходимая для того, чтобы считать длину проволоки бесконечной, т. е. пренебречь трехмерными концевыми эффектами, явно меньше, чем в условиях смешанной или вынужденной конвекции. Однако для всех режимов необходимая вели- [c.600]

В зависимости от давления ацетилена и температуры могут быть получены различные нитевидные кристаллы графита. Однако температура подложки не должна быть ниже 900° С. На рост графитовых усов влияет как природа и состояние подложки (обычно металлы вольфрам, тантал, титан, рений и др.), так и условия обтекания ее потоком газа вследствие естественной конвекции. На металлических подложках, неоднократно использованных в опытах, нитевидные кристаллы растут реже, нежели на свежих. Особенно часто растут такие кристаллы на срезах металла, а также на неоднородностях поверхности. Если на поверхность металла нанести перед опытом царапину, то вдоль нее вырастут нитевидные кристаллы, как бы декорируя эту царапину. Когда на поверхности молибдена был осажден вольфрам с различной ориентацией, то наибольшее число нитевидных кристаллов графита выросло на поверхности с ориентацией <100>. [c.46]

Действительно, мы располагаем опытными данными Гарнера и Гоффмана [236] по растворению бензойной кислоты в воде как в условиях обтекания, так и в спокойной жидкости при одинаковых температуре, диаметре образца, критерии Рг = 788. Для растворения в спокойной жидкости получено значение N11 = 52. Если бы естественной конвекции не было, то при обтекании в условиях Ке = 1 и Ки = 0,99- 7889,1 [см. формулу (1.26)], что гораздо меньше. Становится также понятным образование двух ветвей 7 и 5 на рис. 1.6, так как коэффициент скорости растворения должен быть выше для нисходящего потока (кривая 7), чем для восходящего (кривая 8). [c.22]

Далее,, строго говоря, действительная скорость обтекания частиц в кипящем слое должна определяться с учетом скорости восходящего, нисходящего, а также радиального движения частиц. Так, при движении частиц с потоком вверх их относительная скорость будет мала и теплоотдача от частиц к среде будет характеризоваться в основном факторами естественной конвекции. В случае же движения частиц вниз действительная скорость обтекания возрастает, увеличивая теплоотдачу, но каковы соотношения между этими локальными потоками, еще неизвестно. Вероятно, здесь оказывает также влияние и фильтрационное перемешивание среды. [c.105]

Остановимся еще на одной схеме химического реактора. Как будет показано в докладах сотрудников Сектора, в зернистых слоях различных конфигураций была обнаружена значительная неоднородность потока, которая вызвана хаотической укладкой катализатора. Хаотическая укладка катализатора приводит пе только к крайне неравномерному обтеканию зерен катализатора, по одновременно с этим к значительным потерям давления на прокачку реакционной смеси через слой катализатора. Так, перепад давления в химических реакторах производства аммиака составляет 5—6 атм. Естественно, что путем определенной укладки гранул катализатора можно значительно уменьшить перепад давления, но необходимо сохранить при этом производительность реактора. В Секторе механики неоднородных сред АН СССР было разработано несколько различных вариантов укладки гранул, приводящих к уменьшению перепада давления в слое катализатора. В этих работах исходили из следующих теоретических соображений. [c.12]

Приведенные данные отвечают истечению струй с равномерным профилем скорости и относительно низким (е<1%) уровнем начальной турбулентности. Повышение интенсивности пульсаций (искусственная турбулизация) приводит (см. гл. 7) к более быстрому затуханию струи и к изменению численных значений эмпирической постоянной с. Это является естественным, так как в методе эквивалентной задачи теории теплопроводности влияние различных факторов, отражающих особенности течения, проявляется в конечном счете на значении эффективной переменной . Заметное влияние оказывает также неравномерность начального профиля скорости, формирующаяся при обтекании сопел. [c.63]

При организации естественной вентиляции перемещение воздуха по каналам и воздуховодам осуществляется под действием разности давлений воздуха внутри помещения и наружного воздуха, иногда именуемого естественным давлением. Причинами возникновения естественного давления могут являться как неравномерность распределения давления по поверхности здания вследствие обтекания его ветром (ветровое давление), так и разность плотности внутреннего и наружного воздуха (гравитационное давление). [c.903]

Организованный естественный воздухообмен, осуществляемый в заранее рассчитанных объемах и регулируемый в соответствии с внешними метеорологическими условиями называется аэрацией. Аэрацию обычно применяют в помещениях с выделениями большого количества избыточного тепла и при малых концентрациях содержащихся в воздухе вредных веществ. Нагретый воздух удаляется через окна, фрамуги, аэрационные фонари в перекрытиях и через вы-гял ные трубы с дефлекторами, устанавливаемыми на крыше здания. На рис. 24 показан дефлектор типа ЦАГИ, который наиболее распространен в химической промышленности. При обтекании дефлектора ветром разрежение, образующееся в обечайке, способствует увеличению тяги в вытяжной трубе. Одновременно через двери, оконные проемы и другие неплотности поступает свежий воздух снаружи и таким образом обеспечивается воздухообмен в помещении. [c.103]

В условиях эксплуатации внешним воздействиям в первую очередь подвергаются поверхности деталей. Естественно, что придание поверхностям деталей специальных свойств способствует существенному повышению качества машин в целом и в первую очередь показателей надежности. Показатели качества поверхностного слоя обычно делят на две группы геометрические и физико-химические. Геометрические существенно влияют на процесс приработки деталей, усталостную прочность, коррозионную стойкость, характер обтекания деталей газами и жидкостью. Геометрические показатели качества регламентируются стандартами и техническими условиями, оговариваются в чертежах. [c.42]

Естественно, что коэффициент теплоотдачи для наружных поверхностей пресс-формы должен быть иным, чем для гладких вертикальных плит, так же как и коэффициент теплоотдачи для оформляющей части матрицы, имеющей форму стакана или коробки с бортами различной высоты. Условия обтекания поверхности резко меняются, а вместе с тем меняются и условия теплообмена. Для пресс-форм высотой 25—200 мм и диапазона рабочих температур ПО—275°, что соответствует значениям Gr-Pr в пределах 2-10 —4,5-10 установлено, что при нижнем расположении стола пресса —случай матрицы — критериальная зависимость принимает вид [c.86]

Двухтемпературные холодильники с двумя испарителями. При потолочном расположении плюсового испарителя условия для естественной циркуляции наиболее благоприятны. Хорошее обтекание испарителя воздухом повышает интенсивность теплообмена. Поэтому коэффициент теплопередачи трубчатого потолочного испарителя на 10— 20% выше, чем пристенного. [c.55]

Разделение в указанном диапазоне крупностей организуется при низких скоростях движения потоков среды, т. е. взаимодействие мельчайших частиц и потока может осуществляться не в турбулентных режимах. Это, естественно, существенно отличает основные закономерности процесса от ранее выявленных для более крупных частиц, разделение которых осуществляется в развитых турбулентных потоках. В этом отношении рассматриваемый процесс становится ближе к разделению в вязких жидкостях, где взаимодействие (обтекание) частиц и среды происходит в основном не в турбулентных режимах. [c.208]

Для обтекания потоком тел сложной геометрической формы предложен иной механизм возникновения автоколебаний [133]. Полости в теле рассматриваются как акустические резонаторы с собственной частотой колебаний и коэффициентом затухания. В них можно различить две взаимодействующие системы вихри, возникающие при обтекании тела потоком, и резонатор. Колебания акустического резонатора способствуют образованию вихрей, влияют на их частоту и интенсивность. Вся система является автоколебательной, установившийся режим в которой определяется скоростью потока и характеристиками акустического резонатора, т. е. колебания вихрей в потоке полностью навязываются колебаниями резонатора. Расчет таких систем, естественно, представляет серьезную проблему. [c.79]

В тех случаях, когда панравленпе естественной конвекции совпадает с вынужденным движением тепловых агентов в аппарате, полностью соблюдается закон Паскаля давление, производимое иа жидкость илп газ, распространяется по всем направлениям равномерно и одинаково. Вследствие этого будет выполняться одно из основных условий эффективной тенлонередачи — равномерное обтекание потоком теплообменных поверхностей. Поэтому следует обвязывать теплообменные аппараты трубопроводами так, чтобы нагреваемый агент двигался снизу вверх, а охлаждаемый — сверху вниз. [c.86]

Многообразие методик показывает необходимость создания единой универсальной методики. Естественно, эта методика должна быть основана на уравнениях теплоотдачи и гидроаэродинамики, которые используются при расчете теплообменников, а вычисления критериев сопоставления поверхностей не должны требовать большого О бъема работ. В этом отношении аналитический метод с использованием отношения критериев является более универсальным, чем графический. Однако аналитический метод реализуется в литературе лишь для простейшего случая— одностороннего наружного обтекания. Двухстороннее обтекание остается до сих пор неизученным. Причина ЭТОГО в том, что аналитическое решение для двухстороннего обтекания относительно сложно, так как нахождение сопряженных чисел Ке (или скоростей) в широком диапазоне чисел Ке при ручном счете весьма трудоемко. В этом случае единственным путем решения задачи является применение ЭВМ. Кроме того, существующие работы по рациональной компоновке гладкотрубных пучков при различных схемах обтекания и сравнение этих схем недостаточно полны, так как не охватывают весь диапазон режимных параметров теплоносителя, и часто основаны на устаревших формулах по теплоотдаче и аэродинамике поперечное обтекание исследовано лишь при большом числе труб по ходу потока сравнение коридорной и шах)матной компоновок т1рубного пучка проведено для фиксированных решеток с определенными значениями относителыных шагов. Оптимизация геометрии решетки пр ведена лишь для одностороннего обтекания трубного пуч ка шахматной компоновки, а коридорный пучок не рассматривался. Доста- [c.15]

Двухстороннее обтекание с Л(г>1. Д<т>1. Шероховатость нанесена на поверхность, которая обтекается потоком с малым коэффициентом теплоотдачи. В этом случае Rq и т)дг определяются по (6.20) и (6.21) соответственно, а решение имеет тот же вид, что и для случая 1 поверхность с естественной шероховатостью при Q = idera и F= =idem всегда приводит к уменьшению потерь на циркуляцию потока по сравнению с гладкой поверхностью. [c.97]

А. Тепло- и массопереиос к твердым телам и жидким средам прн внешнем обтекании тел и течении в каналах, при вынужденной и естественной конвекции. Перенос теплоты к твердым телам и жидким средам при ламинарном течении с заданными граничными условиями или условиями сопряжения полностью описывается законом теплопроводности Фурье, если только тепловые потоки не превышают своих физических пределов (фононный, молекулярный, электронный перенос н т. д.). Возможность решения сложных задач в большей или меньшей степени зависит только от наличия необходимой вычислительной техники. Для расчета ламинарных течений, включая и снарядный режим, к настоящему времени разработано достаточно много стандартных про1-рамм, и их число продолжает непрерывно увеличиваться. Случай движущихся тел включает в себя также и покоящиеся тела, так как координатную систему можно связать с телом и, таким образом, исключить относительное движение. Поэтому методы расчета теплопередачи к твердым телам и жидким средам при их ламинарном течении полностью аналогичны. Единственным фактором, влияющим на тепловой поток как при нестационарном нагреве твердого тела, так и при квазистационар-ном ламинарном течении, является время контакта. Хотя часто коэффициент теплоотдачи нри ламинарном течении представляется как функция скорости, необходимо обязательно помнить, что скорость течения есть только мера времени контакта или времени пребывания среды в теплообменнике. Эта концепция обсуждалась в 2.1.4, где было показано, каким образом и — а-метод, используемый обычно для описания ламинарного теплообмена, можно применить и для расчета нестационарного теплопереноса а твердом теле. В разд. 2.4 эта концепция получает даль- [c.92]

При решении задач, связанных с массопередачей, сначала выбирают безразмерные комплексы и определяют их число. Согласно известной я-теореме оно равно числу рассматриваемых величин минус число использованных элементарных размерностей — L, Т, М. Смысл теоремы выявится из приводимого ниже рассмотрения задачи обтекания твердого тела газом или жидкостью. Подобные задачи возникают при анализе таких процессов, как восстановление руд, выщелачивание, взаимодействие двух жидкостей (металл и шлак) или жидкости и газа (продувка конверторов, вакуумирование). Скорости процессов, зависящих от массопередачи, выражают при помощи коэффициента р. Естественно считать, что р зависит от скорости потока а, размера обтекаемого тела d, коэффициента диффузии реагента D и таких свойств газа или жидкости, как вязкость т] и плотность р, т. е. число рассматриваемых величин равно шести. Взаимное влияние параметров выражается уравнениями, в которых неизвестные численные значения являются показателями степеней параметров. Таким образом, произведения параметров в соответствующих степенях и составляют безразмерные комплексы, характеризующие массопередачу при данных условиях. Напомним размерности рассматриваемых величин Р—l/T", а—LIT, d—L, D—L IT, r —MILT, p—MJL . Теперь покажем, что в нашем случае число безразмерных комплексов в соответствии с я-теоремой действительно равно трем (6—3 = 3). С этой целью введем безразмерный комплекс К с шестью неизвестными х, у, z, т, п и t [c.257]

Условия симметрии, так же как периодические условия, представляющие специальный тип граничных условий, возникающих вследствие оиределенпых предположений о свойствах симметрии течения. Папрнмер, при обтекании симметричного профиля равномерным потоком под нулевым углом атаки естественным граничным условием являются следующие условия па оси симметрии [c.167]

Также методически удачным следует считать вначале изложение вынужденной тонвёкции в условиях внешней задачи (обтекание пластины), потом в условиях внутренней задачи (движение жидкости в трубах) и, наконец, теплообмен при естественной конвекции. [c.4]

Б у 3 н и к В. М, И В е 3 ло м ц е в К. А,, Обо(бщенное уравнение теплообмена естественной и вынужденной конвекцией при внешнем обтекании тел. Известия высш. учебных заведений, Энер(гетика, [c.668]

Предподителев рассматривает также потенциальное обтекание шара и решает то же уравнение днффузии п естественных координатах (I V), но с другими граничными условиями, более правильно отражающими условия реагирования [c.238]

Как указывалось в предыдущем разделе, точное аналитическое решение уравнений движения вязкой жидкости сквозь зернистый слой практически неосуществимо, даже при полном пренебрежении силами ийерции и соответствующей этому линеаризации исходных уравнений (II. 1). Поэтому для теоретического вывода зависимости перепада давления на единицу длины слоя Ар/1 от скорости потока, физико-химических свойств жидкости и геометрических характеристик зернистого слоя необходимо использовать различные весьма идеализированные модели структуры этого слоя. К построению подобных моделей естественно подойти с двух сторон — исходя из обоих предельных случаев протекания жидкости внутри пор между зернами (внутренняя задача) и внешнего обтекания зерен потоком (внешняя задача). [c.42]

В работах [42, 51, 52] на основе полуэмпирических соображений в уравнение баланса турбулентной энергии несущей сплошной фазы вводятся дополнительные члены, обусловленные генерацией турбулентных флуктуаций скорости при больших числах Рейнольдса обтекания частиц. В [40] выполнена оценка турбулизации течения крупными частицами на основе прямого использования автомодельного решения для дальнего осесимметричного турбулентного следа [53]. Естественно, такой подход справедлив только при очень малой объемной концентрации дисперсной фазы, когда отсутствует интерференция следов за отдельными частицами. В настоящей работе решение для автомодельного турбулентного следа привлекается не для прямого расчета турбулентных характеристик несущего потока, а для определения дополнительной генерации турбулентности в уравнении баланса пульсационной энергии. Такая интерпретация автомодельного решения для дальнего следа (т. е. использование решения в локальном, а не в интегральном смысле) делает предлагаемую модель применимой для различных двухфазных турбулентных течений и позволяет надеяться на ее справедливость не только при малых, но и при умеренных объемных концентрациях частиц. [c.122]

Существует, однако, тело, для которого вопрос о корректной постановке задачи может быть в принципе изучен при естественных априорных предположениях о схеме течения достаточно полно. Это тело — конечный симметричный клин изображением его стенки в плоскости годографа является прямая /3 = onst. Ф. И. Франкль показал [104], что при обтекании клина звуковая линия не может опираться на его сторону во внутренней точке, поэтому если решение существует, то звуковая линия выходит из задней острой кромки клина, в окрестности которой за звуковой линией) поток расширяется, с асимптотикой течения Прандтля-Майера. М-область О АВС О в физической плоскости и в плоскости годографа показана на рис. 8.9 при условии достаточно низкого давления за кромкой А на задней [c.225]

Итак, кризис обтекания объясняется увеличением интенсивности обмена количеством движения между пограничным слоем и основным потоком. Картина развития процесса (как она была представлена) отвечает нормальным условиям, когда интенсификация обмена происходит вследствие естественной турбулизации течения в пограничном слое. В этих условиях форма обтекания устанавливается в строгом соответствии со значениями критерия Рейнольдса. Возможно, однако, вызвать кризис искусственно при таких значениях Ре, которым в естественной обстановке безусловно отвечает докрити-ческое обтекание. Это достигается с помощью специальных средств, позволяющих интенсифицировать обмен путем искусственной турбулизации внешнего потока или пограничного слоя. [c.87]

Отдельно следует остановиться на работах Ганса Вера и сотрудников [18—20], которые исследовали теплообмен при естественной конвекции при числах Грас-гофа Ог = 9 10 н-15 10 и при вынужденном поперечном обтекании горизонтального цилиндра диссоциирующим газом N204 диаметром 10 мм и длиной 120 мм при числах Рейнольдса (Ре = 6000—9000). Температура поверхности цилиндра составляла /с = 60—125°С, температура N204 в области невозмущенного потока была в пределах около 30 °С. Исследования при естественной конвекции проводились при давлениях ниже атмосферного— до 0,05 атм (Сг = 102—10 ). [c.62]