Распределения скоростей в длинной трубе

Изучая дисперсию вещества, впрыскиваемого в протекающий по трубе поток, Тейлор установил, что даже при отсутствии молекулярной диффузии, только вследствие неизбежной неравномерности профиля скоростей потока, создается неравномерное распределение концентраций по его сечению. Тейлор последовательно рассмотрел режимы ламинарного [14] и турбулентного [15] течений жидкости. Разработанная им теория объясняет рассеяние веществ в полых длинных трубах при протекании однофазного потока [76, 77]. [c.31]

Критерии подобия, которые составлены только из величин, входящих в условия однозначности, называют определяющими. Критерии же, включающие также величины, которые не являются необходимыми для однозначной характеристики данного процесса, а сами зависят от этих условий, называют определяемыми. Какой из критериев является определяемым, зависит от формулировки задачи. Например, в случае движения жидкостей по трубам, если заданы форма трубы (т. е. отношение длины ее к диаметру), физические свойства жидкости (вязкость, плотность) и распределение скоростей у входа в трубу и у ее стенок (т. е. начальные и граничные условия), то совокупность этих условий однозначно определяет скорость в любой точке трубы и перепад давлений (напора) между любыми ее двумя точками. При такой формулировке задачи, когда находится перепад давлений, критерий гидродинамического подобия, в который, кроме условий однозначности, входит величина Ар, зависящая от них, будет определяемым. [c.73]

Рис. 5.6. Кривые распределения значений приведенной скорости по трубе-с приведенной длиной х = 0,6 при различных начальных скоростях

Рассмотрим течение в основном участке цилиндрической круглой трубы. Выделим в жидкости цилиндр, имеющий длину / и радиус у. В основном участке трубы распределения скоростей в различных сечениях одинаковы, поэтому силы инерции отсутствуют и цилиндр будет находиться в равновесии под действием касательных напряжений, приложенных к его боковой поверхности, и разности давлений р — р2, действующих на его основания, т. е. [c.351]

Под свободно-молекулярным течением в длинной трубе понимают такое течение, в котором длина свободного пробега молекул I много больше диаметра трубы (1. В этом случае необходимо учитывать столкновения молекул со стенками, но можно пренебречь столкновениями молекул между собой, следовательно, максвелловское распределение скоростей хаотического движения молекул, устанавливающееся при отражении от стенок, внутри труб не нарушается. [c.169]

Уменьшение среднего значения полной удельной энергии жидкости вдоль потока, отнесенное к единице его длины, называется гидравлическим уклоном. Изменение удельной потенциальной энергии жидкости, отнесенное к единице длины, называется пьезометрическим уклоном. Очевидно, что в трубе постоянного диаметра с неизменным распределением скоростей указанные уклоны одинаковы. [c.52]

На рис. 83 представлен график зависимости максимально достижимых значений коэффициента восстановления от угла конусности для конических отсасывающих труб различной относительной длины. Этот график построен на основе формулы (122), причем принято, что Я = 0,015. Формулы (121) и (122) и график на рис. 85 построены в предположении, что поток в прямоосном диффузоре — осевой с равномерным распределением скоростей по сечениям. Реально, что при работающей турбине поток за рабочим колесом имеет неравномерное распределение скоростей в радиальных сечениях и несколько закручен. Как показывают опыты, закрутка потока в небольших пределах (ап tg — порядка 8—10°) оказывает благоприят- [c.146]

Стабилизированным называется такой поток в трубе, распределение скоростей в котором не изменяется по его длине. [c.28]

При фазовом переходе хладагента по длине труб непрерывно происходит увеличение паросодержания, изменяется распределение фаз, их скоростей, а также количества движения. Усложнения связаны также с тепловой и гидродинамической неустойчивостью потока, термодинамическим неравновесием фаз и неравномерностью распределения тепловых потоков по длине аппарата. [c.107]

При ламинарном движении теплоносителя, равномерном распределении скорости и температуры на начальном участке трубы у поверхности стенки образуются (рис. И-12,а) пограничные слои толщиной 8 (гидродинамический) и 8 (тепловой). Толщина этих слоев по мере удаления от входа увеличивается, и на некотором расстоянии, называемом длиной участка гидродинамической (4) и тепловой (/ ) стабилизации, они смыкаются. При этом коэффициент теплоотдачи изменяется (рис. 11-12,6) от максимального значения на входе до практически неизменного после смыкания пограничных слоев. Явление резкого увеличения скорости переноса субстанции (в данном случае - теплоты) при входе потока в аппарат получило название входной эффект . Очевидно, что для создания условий повышенных значений коэффициентов теплоотдачи целесообразно формировать теплообменники с длиной труб, незначительно превышающей / . [c.293]

Характерный профиль скоростей в ламинарном потоке устанавливается не сразу после входа жидкости в трубу распределение скоростей асимптотически приближается к параболическому, описываемому уравнением (2.19). Трансформация скоростного профиля от начального до характерного происходит на участке гидродинамической стабилизации. Очевидно, что его длина / аб. в силу асимптотического характера преобразования профиля скоростей, зависит от приемлемой погрешности, с которой скоростной профиль можно считать сформировавшимся. [c.150]

Экспериментальные наблюдения продольного рассеяния проводились неоднократно с использованием различных методик. По одной из них в некоторый момент времени в трубу, в которой в ламинарном режиме с постоянным расходом движется жидкость, вводится растворенное вещество (например краситель) в таком количестве, что оно обеспечивает постоянную по сечению трубы концентрацию Са в пределах очень короткого участка протяженностью zb (рис. 5.5.1.1, л). Под влиянием параболического профиля скоростей участок, заполненный красителем (метка), начитает искривляться, поскольку краситель, находящийся на оси трубы, движется вместе с жидкостью с максимальной скоростью, а вблизи стенки не движется вовсе (рис. 5.5.1.1, ). В результате совершенно плоский вначале участок стремится принять форму параболоида. Однако под влиянием образовавшихся градиентов концентрации начинается процесс радиальной диффузии, который приводит к выравниванию концентрации по сечению трубы. На рис. 5.5.1.1, Ь направление диффузии показано стрелками. Вид, который метка приобретает на некотором расстоянии от точки ввода красителя, значительно превышающем диаметр трубы, и распределение концентрации красителя по длине трубы показаны на рис. 5.5.1.1, с. [c.294]

Полученный в примере 8.1.5.1 результат не связан с длиной трубы. В реальном процессе размер капель, если последние не подвержены слиянию, будет уменьшаться по длине трубы [37, 38]. Это связано с неравномерным распределением величины пульсационных скоростей оо сечению канала (рис. 8.1.5.2). [c.717]

При ламинарном движении во внутренней задаче закон передачи тепла или вещества оказывается сильно зависящим от длины трубы. В начальном участке трубы происходит процесс формирования профиля скоростей, а затем профиля температур или концентраций. Лишь на достаточно большом расстоянии от начала трубы мы имеем дело с полностью установившимся потоком, т котором распределение скоростей, температур и концентраций по сечению трубы не меняется уже более с ее длиной. Профиль скоростей при этом удовлетворяет хорошо известному из гидродинамики параболическому закону Пуазейля. [c.39]

Так, например, нри движении лсидкости или газа ио трубопроводам заданные начальные и граничные условия (геометрические характеристики трубы — длина и диаметр, физические свойства потока — плотность и вязкость, а также распределение скоростей иа входе в трубу и у ее стенок) однозначно определяют скорость в любой точке потока в трубе и перепад давления между любыми двумя точками. В этом случае определяемым будет критерий подобия, в котором имеется величина Isp, не входящая в условия однозначности, а зависящая от них. [c.29]

В соответствии с допущениями Нуссельта, которые приводят к уравнениям (10.15), (10.18), (10.23), полагают, что коэффициент теплоотдачи при конденсации в кожухотрубчатом теплообменнике с перегородками не зависит от скорости движения пара через трубный пучок, а зависит только от нагрузки — массы конденсата, образующего в единицу времени на единице длины трубы. Обычно же для лучшего распределения пара и создания значительного касательного напряжения на границе раздела фаз стремятся обеспечить наибольшую возможную скорость пара через пучок, какую позволяют иметь допустимые потери давления, и соответствующим образом размещают перегородки (на постепенно уменьшающихся расстояниях друг от друга к выходу). Однако большинство конденсаторов имеет равномерно расположенные перегородки. [c.374]

Наличие завихрений или отличающееся от нормального распределение скорости потока на участке до места установки расходомера может вызвать большие погрешности измерений, если не провести тарировку или не вставить достаточного отрезка прямой трубы между прибором и источником нарушения потока. В табл. И-2 приведены минимальные значения длины [c.134]

Для узких колец при протекании вязких жидкостей коэффициенты / являются более высокими, чем по фиг. 10. 3, так как из-за малой длины щели профиль скоростей не успевает стабилизироваться. Необходимая длина трубы для формирования установившегося распределения скоростей составляет 30—40 диаметров трубы. [c.187]

Рис. 6.20. Распределение скорости в пучке труб с отношением длины к диаметру, равным 50, при одинаковых проходных сечениях трубы и коллектора.

Измерение давления. Падение давления в теплообменнике — обычно столь же важный фактор, как и теплообменные характеристики. Экспериментальное оборудование может быть подобрано таким образом, чтобы поперечное сечение трубопровода было таким же, как и входное сечение исследуемой теплообменной матрицы в этом случае можно ограничиться простым измерением статического давления в трубе. В противном случае необходимо учитывать, различие динамического давления за счет изменения размера проходного сечения. Конечно, желательно установить перед теплообменной матрицей прямую-трубу длиной по меньшей мере десять диаметров, чтобы обеспечить однородное распределение скорости по сечению трубопровода. Если необходимо получить особенно достоверные данные о падении давления, можно использовать пьезометрическое кольцо, т. е. ряд соединенных между собой отверстий для отбора статического давления, выполненных по периметру трубы в плоскости, перпендикулярной направлению потока. Перепад давления в теплообменнике можно измерять непосредственно с помощью манометра или дифференциального датчика типа трубки Бурдона. [c.318]

Условия, при которых происходит переход от пузырькового потока к пленочному, зависят от весовой скорости, паросодержания, теплофизических свойств жидкой и паровой фаз (т. е. от рабочего давления среды), величины теплового потока и характера его распределения по длине и периметру трубы, от геометрических размеров трубы, наличия и величины пульсации расхода рабочей среды [15, 16]. Заметим, что в котлах-утилизаторах аммиачного производства локальные тепловые потоки достигают 0,6 МВт/м . [c.468]

Грэтц выполнил также контрольный расчет для равномерного распределения скорости. Для труб большой длины были получены удовлетворительные результаты, а для коротких труб такой расчет показал чересчур сильный теплообмен. Экспериментально доказано, что при допущении параболического распределения скоростей получаются наиболее близкие к действительности результаты. [c.328]

Из теории турбулентности известно [25], что перенос взвешенных в потоке частиц осуществляется главным образом крупномасштабными вихревыми образованиями, присущими турбулентному потоку. Величина образований обусловлена порядком размера потока и поэтому перенос частиц осуществляется по всей глубине потока. Крупные вихри (крупномасштабная турбулентность) захватывают и переносят взвешенные частицы различных размеров. При отсутствии центробежных сил (на поворотах, ответвлениях и т. п.), а также специфических особенностей пылегазовой смеси (уплотнение пыли в местах поворота, залипание ее на поверхностях, комкование и 1. д.), поля концентрации (запыленности) должны меняться незначительно в сравнительно широком диапазоне изменения скоростей и размеров частиц и при сравнительно небольших концентрациях (хд < < 0,3 кг/кг) и мало влияют на характер полей скоростей всего потока. Это подтверждается опытами ряда исследователей [45]. (Вопросы осаждения аэрозольных частиц на стенках сравнительно длинных труб и каналов в соответствии с миграционной теорией осаждения [97 ] здесь не рассматривается.) В проведенных опытах [45] изучалось распределение концентрации (х, кг/кг) и плотности пылевого потока [ , кг/(м -с) ] в рабочей камере модели аппарата при различных условиях подвода и раздачи потока по сечению. Для запыливаиия потока воздуха применялась зола тощего угля с фракционным составом, приведенным ниже, и плотностью р = = 2,16 г/см . [c.312]

Трубчатый реактор обычно используют для изучения кинетики быстрых реакций, особенно гомогенных и гетерогенных газовых реакций. Его основной недостаток — невозможность непосредственного измерения скорости превращенпя, так как в результате экспе-риме1иа получают среднюю по всей длине реактора величину ( интегральный реактор). Для устранения указанного недостатка часто применяют трубы небольшой длины или повышают нагрузку реактора, чтобы получить низкие степени превращения и почти постоянные условия по всей длине трубы ( дифференциальный реактор). При этом требуется высокая точность измерений состава (см., нанример, Риетема Кроме того, при использовании короткой трубы результат может зависеть от значительной растянутости распределения времени пребывания. [c.236]

Распределение скоростей по сечению потока при ламинарном и турбулентном режимах. Для ламинарного режима задача может быть решена на основе уравнений (11,65) и (11,15). Пусть труба будет горизонтальной. Проведем радиусом у окружность (см. рис. П-11), рассмотрим объем жидкости внутри этой окружности длиной I. Тогда уравнение (11,65) при 2 =2. (труба горизонтальная) и Ггндр = у 2 запишется так [c.52]

По сравнению с однофазным потоком в двухфазных (жидкость с твердыми частицами) потоках основной проблемой является xiapaктep распределения твердых частиц в движущейся жидкости. На рис. 2-4 приведены сравнительные результаты измерения гидродинамических параметров однофазного и двухфазного потоков в тех же геометрических условиях, что и на рис. 1. На рис. 2 и 3 представлены средние величины аксиальной составляющей скорости потока и ,еап [см-с-1] (1) по длине трубы [х О ] (2) в ее середине (расстояние от стенки Трубы 20 мм) (рис. 2) и на расстоянии 2 мм от стенки трубы (рис. З) для жидкости (пунктирная линия) и Твердых частиц при их концентрации 10-3 % (штрих-пунктирная пиния) двухн фазного потока и для однофазного потока (сплошная линия)., [c.9]

Гидравлические потери в трубах при прокачивании по ним густой смазки зависят от 1) консистенции смазки, 2) ее температуры, зависящей от температуры окружающего воздуха, 3) расхода смазки (или ее скорости) и 4) длины труб. Этими факторами определяется диаметр труб, которые требуются для надлежащего распределения смазки без создания чрезмерно высокого давления в системе. Как показала практика, максимальное давление в системе, имеющее место в нагнетательной магистрали у насоса, не должно превышать 80— 100 кПсм , так как при более высоких давлениях из густых сма- [c.155]

Средний по длине температурный напор между стенкой и жидкостью, определялся для каждой секции отдельно планиметрированием кривых, устанавливающих изменение температур стенки и потока по длине трубы. На фиг. 5 приводится изменение локального теплового потока, температурного напора и паросодержания по длине трубы для опыта, в котором расход воды равен 1320 кгЫас. Из графика можно сделать несколько важных выводов. Во-первых, тепловой поток резко возрастает почти по всей длине трубы, тогда как температурный напор изменяется очень незначительно. Поэтому можно предположить, что в верхней части трубы пузырьковое кипение уже не определяет механизм процесса теплообмена. Автор считает, что вызываемое паром движение двухфазного потока является основным для процесса теплообмена при высоких паросодержаниях. Во-вторых, на нижнем участке трубы, кроме обычного конвективного теплообмена, оказывающего основное влияние на процесс, имеются вторичные воздействия, которые подавляются при переходе в область преимущественного влияния скорости. Денглер подтверждает эти выводы расчетом. Он рассчитал распределение теплового [c.35]

За последние годы в мировой практике повысилось внимание к эксплуатационным очисткам котлов, больше внимания стало уделяться вопросам периодичности химических очисток, поведению металла в условиях растворения эксплуатационных отложений, методам удаления железо-медистых отложений. Наиболее обстоятельные исследования по определению необходимой периодичности эксплуатационных очисток проведены японскими исследователями. С этой целью определялся количественный и качественный состав отложений, содержащихся на огневой и тыловой сторонах экранных труб коглов различного давления. Особое внимание уделялось распределению загрязнений по длине трубы на полосе шириной в 1 см, расположенной в самой теплонапряженной части труб. Установлена скорость роста отложений, равная, в среднем, для блоков 250—375 МВт от 1,9 до [c.14]

Основным принципом работы термохимических отстойных аппаратов является подогрев эмульсии, что уменьшает вязкость нефти и тем самым увеличивает скорость осаждения капель воды. Добавление в эмульсию химических реагентов — деэмульгаторов способствует дестабилизации эмульсии и увеличению скорости коалесценции капель. Термохимические отстойники по конструкции мало чем отличаются от гравитационных газовых сепараторов. Отстойники отличаются друг от друга геометрией емкости, конструкцией вводных и выводных устройств, а также некоторыми особенностями организации гидродинамического режима внутри отстойника. В настоящее время применяют в основном горизонтальные отстойные аппараты с отношением длины к диаметру, равным примерно шести. Отличительной особенностью отстойников является использование специальных устройств ввода и вывода эмульсии, называемых маточниками, предназначение которых состоит в равномерном распределении эмульсии по сечению аппарата. Распределители для ввода эмульсии в аппараты могут различаться. Это отличие зависит от того, подается эмульсия под слой дренажной воды или прямо в нефтяную фазу. Если водопефтяная эмульсия подается под слой дренажной воды, которая собирается в нижней части аппарата, то для ускорения разрушения струек нефти с каплями воды, вытекающих из отверстий трубчатого маточника, отверстия в маточниках делают в нижней или боковой части. Для равномерного распределения эмульсии по сечению аппарата трубчатые маточники устанавливают по высоте аппарата. Такое расположение пе всегда удобно. Другим устройством является маточник в виде короба, открытого снизу, с отверстиями в верхней части. Эти короба устанавливают па некотором расстоянии друг от друга на двух распределительных трубах, отверстия в которых находятся прямо под коробами. В коробах происходит самопроизвольное разделение нефти и воды. Нефть вытекает сверху из отверстий короба, а вода остается в нижней части. При подаче эмульсии в слой нефти используют трубчатые маточники с отверстиями в верхней части. При этом возникает проблема распределения отверстий по длине трубы для обеспечения равномерного расхода жидкости. Неравномерный расход приводит к нежелательному перемешиванию эмульсии в аппарате. [c.30]

Например, при измерении крайне малых скоростей горения вблизи пределов воспламенення применяют метод Эджертона — Паулннга [11]. В этом методе используют специальные вертикальные горелки диаметром около 6 см, показанные на рис. 6.5. Горючая смесь проходит через слои капилляров и стеклянных шариков, что формирует низкоскоростной газовый поток с однородным распределением скорости в нем. Длина капилляров — 1 дюйм, размер сечения — менее 1 мм, образованы они рулонированием гладких и гофрированных металлических полос. Расстояние от верхних концов капилляров до среза горелки составляет около 8 мм. В капиллярах течение по характеру близко к течению вязкой жидкости и весьма однородно. На горелку надета концентрическая труба, в которую подается инертный газ, наиример азот. На верхнем срезе этой внешней трубы помещена металлическая сетка. Регулированием высоты внешней трубы можно стабилизировать фронт пламени, сделав его практически горизонтальным. Скорость горения определяется как частное от деления объемного расхода потока газовой смеси на площадь фронта пламени. Этот метод измерений называется методом сплющенного пламени и из-за однородного распределения скорости потока смеси применяется, например, для измерения скорости горения горючей смеси при проса- [c.117]

Рис. 5.15. Изменение эффективного коэффициента распределения (а) и скорости роста слоя (б) по длине трубы (нафталин — дп-4снил, Д/р = 7,9°С, Ке=1090)

В центральной части иода в муфелях установлены длиннофакельные форсунки. Равномерность распределения тепла по длине труб создается подвесным металлическим конусом нагреваясь до высокой температуры, он увеличивает количество тепла, излучаемого на верхнюю часть трубчатого змеевика. Конвективная секция, трубы которой являются составной частью радиантной секции, омываются потоком дымовых газов, проходящих через кольцевое пространство между конусом и цилиндрической стеной с большой скоростью, что интенсифицирует теплообмен. Основными преимуществами вертикальных трубчатых печей являются равномерное распределение тепла по радиантной секции, Д1алые потери тепла, компактность, высокий к. п. д., невысокая стоимость сооружения. Теплопроизводительность вертикальных цилиндрических печей достигает 40 млн. ктл1ч. [c.6]

В сечении турбулентного потока w и I — переменные величины. На рис. 17 показан характер распределения этих величин ио сечению турбу-лептного потока в трубе. По оси ординат отлон ены отношения пульса-циопных скоростей к средней скорости потока Юпот- Эти отношения характеризуют степень турбулентности потока и называются критериями турбулентности. График показывает, что вблизи стеиок пульсационная скорость стремится к нулю. Максимальное значеш е пульсационная скорость приобретает на расстоянии примерно 0,2 радиуса от стенок трубы. Длина пути смешения имеет параболический характер распределения по сечению трубы. Вблизи стенок она стремится к нулю, а максимальное значение приобретает на оси трубы. [c.59]

Простое суммирование величины коэффициентов местных сопротивлений справедливо только в том случае, если местные сопротивления расположены на таком расстоянии по длине трубы, что искаженйе эпюры распределения скоростей по сечению становится незначительным. Для этого необходимо, чтобы местные сопротивления отстояли друг от яруга не ближе, чем [c.44]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология