Вопрос основые режимы течения жидкости

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 14Следующая ⇒

Ламинарным называют слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсаций скоростей и давлений. При ламинарном движении жидкости в прямой трубе постоянного сечения все линии тока направлены параллельно оси трубы, то есть поперечные перемещения жидкости отсутствуют. Такое движение является вполне упорядоченным и при постоянном давлении строго установившимся.

Особенности: 1) Ламинарный режим характерен четким выделением отдельных струек.

2) Распределение скоростей. Касательные напряжения при ламинарном режиме можно выразить из закона вязкого трения Ньютона:

Приравняем два выражения

Из этого выражения, произведя преобразования и интегрирование, получим скорость:

Постоянную интегрирования C, определим из условий нулевой скорости на стенках трубы (U=0 при r=0), откуда

Окончательно закон распределения скоростей имеет вид

; при r=0;

Эпюра скоростей в живом сечении представляет собой парабалоид вращения. Скорость изменяется от нуля в прилипшем слое у стенок трубы до Vmax на оси.

Турбулентным называют течение, сопровождающееся интенсивным перемешиванием жидкости и пульсациями скоростей и давлений. При таком движении векторы скоростей имеют не только осевые, но и нормальные к оси трубы составляющие, поэтому вместе с основным продольным движением жидкости вдоль трубы происходят поперечные перемещения (перемешивание) и вращение отдельных объемов жидкости. Этим объясняются пульсации скоростей и давлений.

Особенности: Ввиду того, что при турбулентном течении отсутствует слоистость потока и происходит перемешивание жидкости, закон Ньютона в этом случае неприменим. Благодаря перемешиванию жидкости и непрерывному переносу количества движения в поперечном направлении, касательное напряжение на стенке трубы в турбулентном потоке значительно больше, чем в ламинарном.

Переход от одного режима к другому определяется повеличине числа Рейнольдса при Ке 2320 — ламинарный, а при Ке > 2320 — турбулентный.

Вопрос

Обращаемся вновь к задаче об истечении газа из резервуара большого объема, постановка которой дана выше. Предположим здесь, что сопло имеет вид конфузора, т.е. канала с уменьшающейся вниз по потоку площадью сечения S. Как явствует из анализа урния Гюгонио, скорость дозвукового потока при этом будет увеличиваться, а давление, температура и плотность газа будут уменьшаться вдоль канала. Параметры потока в выходном сечении сопла обозначим индексом в: , , , ; площадь этого сечения – .

Рассмотрим отношение секундного массового расхода протекающего сквозь сопло газа к своему критическому значению, который имел бы место при

, (10.1)

где , , (13.11). Выразим здесь и через с помощью равенств (13.7) и (13.8)

, ,

тогда для (16.1) получим

, (10.2)

где . Отметим, что , , где . Нетрудно убедиться, что при 0≤ π < π _* функция q(π ) возрастает, достигая своего максимума q(π _*)=1, а при π _*< π ≤ 1 убывает до q(1) = 0.

Рассмотрим зависимость приведенного расхода истекающего из сопла газа от отношения противодавления p_нк давлению в резервуаре p₀– π _н=p_н/p₀.

При уменьшении…………скорость истечения …возрастает от……Отсюда следует, что понижение давления…., которое можно рассматривать как слабое возмущение, распространяющееся относительно потока газа с местной скоростью звука а, будет распространяться навстречу вытекающей из сопла струе и достигать выходного сечения этого сопла. Таким образом, при ……….и зависимость …..от ….будет описываться формулой (10.2) при …Отметим, что при…………..

При дальнейшем понижении противодавления, указанное возмущение уже не сможет достигнуть выходного сечения сопла, так как составляющая абсолютной скорости его распространения в направлении, противоположном струе, обратится в 0 т.е. это возмущение давления будет как бы сноситься встречным потоком газа. Это привод к своеобразному явлению, называемому «запирание» потока или кризис течения. Изменение давления в указанном диапазоне не отразится на параметрах истечения, так что при этом, т.е. часть графика зависимости …при ….представится отрезком горизонтальной прямой …., а не штриховой кривой, соответствующей формуле (10.2).

Максимально возможный при заданных параметрах состояния газа в котле …и … массовый расход протекающего газа определяется по формуле (9.4) при

(10.3)

и реализуется в диапазоне противодавлений 0< p_н≤ p_* (0< π _н≤ π _*).

При имеет место равенство

, (10.4)

в котором q_в=q(π _н) определяется по формуле (10.2) при π _в=π _н.

Критической скоростью называется скорость газа в выходном сечении канала, при давлении равном или меньшем критического - P_К.

w_К = Ö 2(g/(g + 1))·P₁·х ₁

Критическая скорость зависит при истечении идеального газа только от начальных параметров, его природы и равна скорости звука газа (а) при критических параметрах.

w_К = а = Ö g·P_К·х_К

Комбинированное сопло Лаваля предназначено для использования больших перепадов давления и для порлучения скоростей истечения, превышающих критическую или скорость звука. Сопло Лаваля состоит из короткого суживающегося участка и расширяющейсяя конической насадки (Рис.5.1). Опыты показывают, что угол конусности расширяющейся части должен быть равен  = 8-12^о. При больших углах наблюдается отрыв струи от стенок канала.

Скорость истечения и секундный расход идеального газа определяются по формулам (5.7) и (5.9).
Длину расширяющейся части сопла можно определить по уравнению:

l = (D – d) / 2·tg( /2), (5.13)

где:  - угол конусности сопла;
D - диаметр выходного отверстия;
d - диаметр сопла в минимальном сечении.

Вопрос

Сопло́ Лава́ ля — газовый канал особого профиля, разгоняющий проходящий по нему газовый поток до сверхзвуковыхскоростей. Широко используется на некоторых типах паровых турбин и является важной частью современных ракетных двигателей и сверхзвуковых реактивных авиационных двигателей.

Сопло представляет собой канал, суженный в середине. В простейшем случае такое сопло может состоять из пары усечённых конусов, сопряжённых узкими концами.

Использованиесопла Лаваля целесообразно в том случае, когда полное давление газа перед сопломд достаточно для получения критического давления в узком сечении сопла р, большего давления среды, в которую происходит истечение газа ря, т.е. когда р рнар. Режим, при котором р рка (, называется сверхкритическим; при р ри и р рн имеем соответственно критический и докритический режимы

Применениесопла Лаваля позволяет получить повышенную скорость пара, за счет чего улучшается качество распыления и уменьшается расход пара. В форсунке Данилина в каналы подвода мазута вводится некоторое количество воздуха, засасываемого вместе с мазутом за счет инжектирующего действия паровой струи. Некоторые считают, что этот воздух существенно улучшает процесс горения.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒