Свободный вихрь

Из рассмотрения эпюр тангенциальной составляющей скорости следует, что после истечения из соплового ввода закрученный поток образует на периферии камеры течение, близкое к потенциальному (т. е. свободному) вихрю с распределением тангенциальной ско- [c.9]

Выражение (2.7) справедливо для свободного вихря, у которого тангенциальная скорость связана с радиусом траектории частицы и дает постоянную величину, что возможно лишь при отсутствии противотока в вихревой трубе. Возникновение противотока и его влияние на основной поток приводит к изменению распределения его тангенциальной составляющей скорости (2.37). При перестройке поля скоростей кинетическая энергия передается противотоку, что и приводит к уменьшению температуры торможения основной струи на величину [c.46]

В первом сечении (рис. 1.20 и 1.21) происходит наибольший рост динамической скорости, интенсивность которой резко падает в последующих сечениях. Максимум скорости постепенно смещается в сторону оси трубы в сечении У1-У1 вершина эпюры располагается на г = 0,2 это обстоятельство также подчеркивает распространение свободного вихря на большее сечение трубы. В осевой зоне [c.44]

На рис. 6.25 показан один из способов размещения трубных пучков пароперегревателя, при котором возникает интересная картина распределения потока. Согласно теории потенциального течения, скорость газа у основания трубного пучка будет намного больше, чем у его вершины, поскольку распределение скорости будет примерно таким же, как и в свободном вихре. Так как температура газа в этой области достигает 1100 С, то вследствие [c.134]

Решение этой системы совместно с уравнением (2.6) дает распределение скорости свободного вихря (2.7) и адиабатное распределение статической температуры по радиусу [c.40]

Процесс расширения газа в свободном вихре или закрученной струе основного потока можно считать адиабатическим [c.42]

Эпюры осевой составляющей скорости, полученные некоторыми авторами на низконапорной вихревой трубе в различных сечениях по ее длине, отмечают, что симметрии в движении вынужденного и свободного вихрей нет, наблюдается то опускание свободного вихря в приосевую область, то его подъем , и то же самое происходит в противофазе с вынужденным вихрем. Этот экспериментальный факт также указывает не только на существование струйного характера течения закрученных потоков, но и на наличие пульсации и волновых явлений в этих потоках. [c.53]

В вихревой трубе обеспечивается эффективное температурное разделение поступающего сжатого газа на охлажденный и нагретый потоки. Данное явление, открытое еще в 1931 г. Жозефом Ранком, до настоящего времени полностью не раскрыто, хотя предложено много гипотез для его объяснения [9, 10, 12-14]. Так, сущность вихревого эффекта пытались объяснить только перестроением в сечении соплового ввода ВТ свободного вихря в вынужденный, под действием сил трения, расширением истекающей струи из соплового ввода в осевую зону и сжатием ее в периферийной зоне ВТ за счет центробежных сил. Наиболее глубокое теоретическое объяснение вихревого эффекта в противоточной трубе, подтверждаемое экспериментами, дано А. П. Меркуловым [9], принявшим за основу гипотезу взаимодействия вихрей Г. Шепера [13] и теоретические предположения Ван Димтера [14] об энергетическом обмене в вихревой трубе за счет турбулентного перемешивания потоков. Многие специалисты по вихревому эффекту у нас в стране считают данную теорию наиболее полной. А. В. Мартынов и В. М. Бродянский [10] дали несколько иное толкование механизма вихревого процесса в трубе. [c.27]

Первая попытка количественной оценки процесса образова-, ния жизнеспособных зародышей пузырьков в центрах свободных вихрей сделана в работе [38], согласно которой число жизнеспособных зародышей в единице объема жидкости определяется выражением [c.80]

Свободновихревой насос (недопустимо насос со свободным вихрем, смерчевой насос) — насос трения, в котором жидкая среда перемещается преимущественно вне рабочего колеса от центра к периферии. [c.814]

Многие авторы исследований, посвященных осевым насосам, принимают для потока схему свободного вихря большей частью в связи с применением теории крыла. [c.70]

В главе 1 указано, что свободный вихрь является одним из видов вращательного движения жидкости среди многих других возможных [c.71]

Для рассмотрения работы осевых гидравлических турбин единственно возможной является теоретическая схема свободного вихря, так как в этом случае ко всем линиям тока фактически приложен один и тот же напор. [c.73]

Метод расчета осевых колес на основе теории подъемных сил неразрывно связан с распределением энергии вдоль радиуса по закону свободного вихря. При этом сечении лопатки на всех радиусах проектируют на постоянный напор (соответственно расчетному режиму). Это объясняется двумя причинами [c.159]

В период, когда начали применять теорию подъемных сил к расчету осевых колес, считалось очевидным, что только схема течения по закону свободного вихря обеспечивает устойчивый поток. [c.159]

Теория подъемных сил позволяет применять и произвольные законы распределения напора вдоль радиуса лопатки в более поздних конструкциях нашли применение иные схемы, отличающиеся от схемы свободного вихря, и связанные с другим теоретическим подходом к рассматриваемым явлениям. [c.159]

Наблюдается отчетливо выраженная тенденция к отказу от гипотезы свободного вихря и к применению схемы вынужденного вихря. [c.159]

Так как движение жидкости в циклоне носит вихревой характер, тангенциальная скорость меняется по радиусу R и для идеальной жидкости описывается уравнением свободного вихря [c.5]

Большой вклад в изучение в СССР вихревого эффекта внес А.П. Меркулов. В предложенной им гипотезе процесса энергетического разделения большое внимание уделено турбулентному энер-гообмену. Энергия турбулентности используется для осуществления работы охлаждения вынужденного вихря, так как за счет радиальной составляющей турбулентной пульсационной скорости элементарные турбулентные моли перемещаются по радиусу в поле высокого радиального градиента статического давления . При адиабатном сжатии или расширении турбулентные моли изменяют свою температуру, соответственно вызывая нафев или охлаждение газа при смешении со своим слоем. Передавая тепло из зоны низкого в зону высокого статического давления, они осуществляют элементарные турбулентные циклы. Охлаждение имеет место только в приосевом потоке, так как в нем и статическая температура, и окружающая скорость падают, обеспечивая снижение полной температуры . Основная доля кинетической энергии исходного потока зафачивается на закрутку вынужденного вихря и дисси-пирует в турбулентность. Энергия на закрутку передается до тех пор, пока не наступит равновесие со свободным вихрем в сопловом сечении . Считается, что формирование центрального потока происходит по всей длине фубы и завершается в сопловом сечении. Учет поля центробежных сил проводится через радиальный фадиент статического давления. Передача кинетической энергии направлена от периферии к оси, и часть ее расходуется на турбулентность. Термодинамическая температура в приосевой области ниже, чем в периферийной области вихревой трубы. [c.23]

Q X у = О — вектор вихря направлен параллельно скорости — винтовое движение. В этом случае сила взаимодействия между основным потоком и свободным вихрем приводится к нулю. Вихревые шнуры, воз- [c.46]

Таким образом, при свободном вихре скорость изменяется обратно пропорционально расстоянию от оси вращения. [c.151]

Теория крыла Н. Е. Жуковского [32], [22] говорит о наличии свободных вихрей, параллельных направлению относительного движения и продолжающихся от конца крыла до бесконечности. Возможность возникновения кавитации внутри вихря может быть установлена из рассмотрения следующих уравнений. [c.10]

Вторым процессом, обеспечивающим температурное разделение газа, является перестройка поля скоростей вращающихся потоков, которая приводит, по мнению авторов данного толкования вихревого эффекта, к образованию в сечении соплового ввода потока, вращающегося по закону вынужденного вихря и занимающего почти все сечение трубы. Как будет показано ниже, такое вращение не наблюдается в приосевой зоне, а выше отмечалось, что турбулентный теплоперенос при квазитвердом вращении не может активно действовать. Процесс перестройки поля скоростей сопровождается снижением окружной скорости внутреннего потока и повышением ее у внешнего потока по мере приближения к сечению соплового ввода, что соответствует отводу кинетической энергии от внутреннего потока к внешнему. Как известно, по А. П. Меркулову, в сечении соплового ввода взаимодействуют развитый свободный вихрь и внутренний вынужденный. При этом кинетическая энергия передается от свободному вихря к внутреннему вынужденному. [c.29]

Квазитвердое вращение выявлено в средней зоне между границей свободного вихря и радиусом диафрагмы. С учетом данных других исследований примем, что оно простирается от соплового до первого сечения. Каким образом в таком случае осуществляется энергообмен в сопловом сечении, поскольку уже отмечалось, что при вращении по закону твердого тела центробежные силы могут подавлять турбулентные пульсации параметров потока Роль переносчика тепловой энергии в этой зоне должны выполнять, по нащему мнению, циркуляционные течения, возникновение которых следует ожидать, во-первых, непосредственно за сопловым сечением, во-вторых, по краям ленточной струи, истекающей из винтовых прямоугольных каналов, и за зоной формирования охлажденного потока. [c.45]

Фейфель [255] получил такие же результаты, что и Деви он тоже предполагал, что частица в цилиндрическом циклоне движется в режиме свободного вихря. [c.264]

Газ, проходя через закручивающее устройство, получает вращательное движение с одновременным расширением за сопловым срезом закручивающего устройства. Наличие этих двух основных условий обеспечивает образование в вихревой трубе вынужденного и свободного вихрей, совместное их течение и взаимодействие обусловливает возникновение градиента температуры в выводимых потоках — холодном и горячем. В основу объяснения этого явления Ранк включал миграцию энергии за счет трения. [c.16]

С.Д. Фултон дополнил эту гипотезу, введя в нее, кроме центробежного потока энергии, центростремительный тепловой поток, обусловленный градиентом температуры, считая, что при-осевой газ первоначально охлаждается за счет расширения. Периферийные слои газа получают больше кинетической энергии, чем теряется тепловой энергии. Все это приводит к образованию в при-осевой области охлажденного газа. Передача кинетической энергии сопровождается перестройкой закрученного потока. Свободный вихрь (Уфг = onst) преобразуется в квазитвердый (W = onst). Соотношение центробежного потока энергии к центростремительному определяется по формуле [c.18]

Ю.А. Кныш предлагает рассматривать турбулентный вихрь как автономную динамичную систему, с присущими ему свойствами элементарного потенциального вихря, подчиняющегося законам сохранения энергии, неразрывности и циркуляции. Для определенности элементарный вихрь представим себе в виде замкнутого тороидального кольца. В момент образования такой вихрь аккумулирует в себе некоторый запас кинетической энергии . Предполагается образование турбулентных вихрей на границе раздела вынужденного и свободного вихрей. Образовавшиеся турбулентные вихри диффундируют к центру и к периферии под влиянием сил взаимодействия друг с другом и основным потоком. В периферийной области такой вихрь сжимается, угловая скорость его вращения увеличивается. В результате работы сил вязкости энергия вращения вихря превращается в тепло. В осевой области турбулентный вихрь увеличивается в размерах, угловая скорость его вращения падает. Вихрь разрушается и передает свою энергию окружающему газу, что объясняет и квазитвердое вращение потока. [c.24]

В большинстве рассмотренных работ, представленных в первой главе, гипотезы возникновения эффекта температурного разделения газа строятся на основе преобразования в сопловом сечении свободного вихря в вынужценный вихрь, допуская такое преобразование за счет действия сил вязкости и теплопроводности газового потока. Такая схема процесса описывается системой уравнений движения, сплошности, энергии и состояния, которая для ламинарного осесимметричного потока в цилиндрических координатах записывается в следующем виде [c.38]

Процесс расширения истекаюшего из сопел газового потока в радиальном направлении до уравнивания статического давления на его внутренней границе с давлением газа в приосевой области приводит к образованию свободного вихря с радиальным распределением тангенциальной скорости [c.39]

Интересная гипотеза была выдвинута в работе [R. В. Dean, 1944 г.]. Она сводится к тому, что зародыши пузырьков образуются в центрах свободных вихрей, которые возникают в турбулентных потоках при наличии условий для кавитационных явлений. Аналогичное предположение возможно и в отношении кавитационных образовании в пограничном слое жидкости. [c.80]

Многдчпсленные теоретические и экспериментальные исследования вихревого эффекта начались после его вторичного открытия Р. Хильшем, который, как и Ж. Ранк, считал, Ч то определяющую роль в энергетическом разделении играют силы трения между слоями газа. Действие их приводит к перестройке свободного вихря в вынужденный. Эта гипотеза получила дальнейшее развитие в работе И. А. Чарного, опубликованной в 1962 г. Факт снижения температуры торможения был объяснен передачей энергии за счет трения, возникающего нри захвате осевыми слоями периферийных, формирующих нагреваемый поток . [c.16]

Гипотеза С. Д. Фултона, выдвинутая в 1950 г., также объясняет вихревой эффект перестройкой свободного вихря в вынужденный вследствие взаимодействия центробежного потока кинетической энергии и центростремительного потока тепловой энергии. При передаче энергии от центральных слоев к периферийным под действием внутреннего трения в слоях температура периферийного слоя повышается, или, другими словами, поток кинетической энергии превышает поток тепловой [c.16]

Свободный вихрь С. Д. Фултон характеризовал отношением потока кинетической энергии к потоку тепловой энергии E Q = 2Vr, где Рг —критерий Прандтля. Максимальный температурный эффект (ДГх)тах = ДГ8Х Х(1—0,5/Рг). Эффект охлаждения, определяемый приведенным выражением, в 4—5 раз ниже эффекта, полученного экспериментально. Эта несоответствие автор объясняет заниженным значением Рг, которое в турбулентных потоках должно быть выше, чем в ламинарных. С последним утверждением можно согласиться. Но следует добавить, что( взаимосвязь действительных потоков кинетической и тепловой энергии нельзя характеризовать постоянной величиной, н зависящей от радиуса и расстояния от соплового сечения. Накопленный к настоящему времени экспериментальный материал свидетельствует о том, что при перемещении периферийного потока от сопла к дросселю уменьшается тангенциальная составляющая скорости при одновременном выравнивании поля скоростей по радиусу. Поток кинетической энергии уменьшается быстрее потока теп ловой энергии. [c.17]

Наиболее полно сепарация пылегазовых смесей изучена В. А. Успенским и В. Е. Кирпиченко [7, 8], которые рассчитали радиальное распределение концентрации аэрозоля вследствие градиентной диффузии на различных расстояниях от кольцевого периферийного источника в цилиндрической камере с осевым осесимметричным потоком при постоянном коэффициенте диффузии по радиусу. Результаты расчета) показывают, что диффузионный поток мелкодисперсного вещества уменьшает радиальный градиент его концентрации по мере осевого перемещения от источника на расстоянии х= = (36...40). х — осевое расстояние от источника, Н--радиус камеры) происходит практически полное перемешивание аэрозоля с несущим потоком. Помимо указанных факторов при разделении пылегазовых смесей ощутимое отрицательное действие может оказывать конвективный радиальный поток пылевых частиц, вызванный радиальным градиентом давления. Кроме того, в закрученном потоке в области свободного вихря (Шт / = onst) на частицу может действовать сила, противодействующая центробежной и обусловленная влиянием вязкости и радиальным градиентом тангенциальной составляющей скорости несущего потока Шх. Под действием разности скоростей в диаметрально противоположных точках частицы в окружающей ее малой области может возникнуть циркуляция, несущей среды. При этом появляется сила, выталкивающая частицу в направлении увеличения Шт (уменьшения г). Из рассмотрения равновесия частицы кубической формы под действием перепада давлений и центробежной силы выявлено [7, 8], что для радиального равновесия частицы необходимо, чтобы ее плотность превышала плотность несущей среды. Для расчета минимального отношения плотностей фаз смеси предложено выражение [c.169]

Различным значениям т соответствуют различные типы вихрей. Свободный и вынужденный вихри, описанные в учебниках гидравлики,. чвл.чются частньши случаями рассматриваемого ряда типов вихрей. Свободный вихрь определяется условием [c.19]

Радиальные лопатки направляющего аппарата гидравлической турбины (фиг. 4. 13) создают одинаковую величину окружной составляющей скорости воды на всех линиях тока, а между направляющим аппаратом и колесом течение близко к свободному вихрю с,/ = onst. [c.73]

Поток жидкости в области входа в колесо при режимах, отличных от безударного, перестает быть потенциальным. На входной кромке лопасти происходит образование свободных вихрей, которые могут привести к полному отрыву потока от поверхности лопасти. Очевидно, что в этих условиях рсема потенциального потока не может полностью совпадать с данными опыта. Наблюдения над потоком в области входа в колесо при частичных нагрузках полностью подтверждают как вихреобразование, так и отрыв потока от поверхности лопасти, что в определенных условиях сопровождается возникновением противотоков, [c.199]

При течении по коническому каналу соблюдается условие, характеризующее движение свободного вихря v./ = onst. Поэтому в коническом канале при уменьщении его радиуса тангенциальная составляющая скорости увеличивается, и в выходном отверстии форсунки тангенциальная составляющая будет равна yj = = Vr (rjrj, где г,,, г — радиусы вкладыща и выходного отверстия. [c.186]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология