Ламинарный турбулентный

было показано, что ламинарный пограничный слой нарушается: уже при числах Re= 10-M5, а турбулентный пограничный слой без образования вихрей в расширяющейся части каналов в- шаровой ячейке существует лишь до значения числа Re=200 [29]*

У стенки всегда наблюдается вязкий подслой (ламинарный пограничный слой), в котором жидкость движется крайне медленно и как бы прилипает к поверхности. Тепло через этот тонкий слой распространяется только теплопроводностью и в нем наблюдается очень резкое падение температуры — от температуры жидкости до температуры стенки. Пограничный слой ограничивает теплоотдачу от жидкости к стенке, протекающую в условиях турбулентного режима, протекает в общем интенсивно.

показана на рис.. 13-3, Теплоноситель, набегает на фронтовую часть поверхности, растекается на две струи, которые, отрываясь от поверхно* сти, создают вихревое движение в тыльной (кормовой) части трубы. Теплоотдача определяется характером обтекания и сильно изменяется по окружности трубы. Об изменении местного (локального) коэффициента теплоотдачи можно судить по рис. 13-4. С фронтовой стороны теплоноситель плотно обтекает трубу, и в этой части поверхности создается ламинарный пограничный слой, затрудняющий теплоотдачу. В кормовой части трубы благодаря сильному завихрению коэффициент теплоотдачи возрастает: его абсолютная величина зависит от значения критерия Re. Для определения средней по окружности величины коэффициента теплоотдачи при поперечном обтекании цилиндра

Повышенное значение степени при числе Re в уравнении подобия для процесса теплоотдачи на участке канала, непосредственно прилегающем к завихрителю, позволяет заключить, что на участке формируется ламинарный пограничный слой с вихрями Тейлора — Г$ртлера. То, что макровихревое движение в ламинарном потоке увеличивает степень при числе Re в уравнении подобия, видно, например, из уравнения подобия для теплоотдачи в криволинейном канале при ламинарном течении с макровихрями, где Nu ~ Её0'75 [ 67 ].

1 — ламинарный пограничный слой; 2 — переходная область; 3 — турбулентный пограничный слой; 4 — вязкий (ламинарный) подслой.

Гидродинамический начальный участок наблюдается как при ламинарном, так и при турбулентном течении. Однако при Re>ReKpi течение в начальном участке может развиваться своеобразно. В передней части трубы может существовать ламинарная форма течения. Образующийся ламинарный пограничный слой при достижении критической толщины переходит в турбулентный. Толщина последнего быстро растет, пока це запол- " пит все течение трубы. Зона начального участка в месте изменения режима течения характеризуется перемежаемостью движения. Изменение режима течения может произойти и за пределами начального гидродинамического участка.

108. Лойцянский Л. Г. Ламинарный пограничный слой. М., Физматгиз, 1962, 479 с.

3-12,а). Когда Re>ReKp, вблизи входного сечения сначала формируется ламинарный пограничный слой, который затем переходит в турбулентный, и после смыкания турбулентных пограничных слоев устанавливается стабилизированное турбулентное течение жидкости (рис. 3-12,6). При этом у самой поверхности в очень тонком вязком подслое течение сохраняет ламинарный характер.

приобретает стабилизированный характер. На рис. 3-12 схематически показано такое развитие процесса. Если число Re = wdlv меньше критического, то на всем протяжении гидродинамического начального участка стабилизации течение в пограничном слое имеет ламинарный характер (рис. 3-12, а). Когда Re>ReKp, вблизи входного сечения сначала формируется ламинарный пограничный слой, который затем переходит в турбулентный, и после смыкания турбулентных пограничных слоев устанавливается стабилизированное турбулентное течение жидкости (рис. 3-12, б). При этом у самой поверхности в очень тонком вязком подслое течение сохраняет ламинарный характер. p-dp Длина гидродинамического началь-

Вначале рассмотрим некоторые общие понятия. Течение жидкости обычно бывает либо ламинарным (прямолинейным), либо турбулентным. В первом случае скорость флюида всегда имеет одно и то же направление; если поток флюида ограничен стенками трубы, вертикальная составляющая скорости отсутствует. При турбулентном течении, хотя флюид и перемещается вдоль трубы, в любой точке существует радиальная составляющая скорости, значение которой сильно колеблется. В обоих случаях возникает пограничный слой флюида, прилегающий к стенке трубы; в этом слое турбулентность равна нулю и через него происходит теплопередача за счет теплопроводности. Коэффициент теплопередачи конвекцией h должен тогда зависеть от тех параметров потока флюида, которые воздействуют на этот ламинарный пограничный слой.

В регенеративных аппаратах главного контура, а также в регенераторах и охладителях вспомогательных систем теплоноситель охлаждается, причем возможны различные комбинации состава, температур стенки канала и теплоносителя и других параметров. В случае охлаждения газа неравновесного состава и низкой температуры ст.енки (Гс^410—450 °К) процесс тепло- и массопереноса существенно отличается от рассмотренного выше процесса для условий нагрева и в основном определяется величиной отношения времени диффузии тд компонентов через ламинарный пограничный слой ко времени химической релаксации при протекании второй стадии реакции диссоциации (рекомбинации).

Турбулентный пограничный слой нарастает от к быстрее, чем ламинарный. Для случая полностью турбулентного слоя на пластине коэффициент сопротив-

Если принять, что на пластине есть ламинарный участок пограничного слоя (фиг. 22) и переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный происходит при Re = 5 • 105, то

Ламинарный Турбулентный с/1 о и слой

В зависимости от значения Re—4ay6/v (здесь w — средняя скорость жидкости в пленке; б — толщина пленки, v — коэффициент кинематической вязкости жидкости) возможны три режима течения пленки — ламинарный, волновой ламинарный, турбулентный.

Глубина структурно измененных поверхностных слоев при взаимодействии со скоростным воздушным потоком может меняться в широких пределах. Основными влияющими факторами являются скорость потока, температура испытаний, условия обтекания (ламинарный, турбулентный, угол атаки), агрессивность газовой среды, а также природа, состав и свойства материала. Микрорентгенографические исследования на никеле показали, что наиболее сильные искажения сосредоточены в верхних поверхностных слоях (рис. 6) и постепенно затухают по мере удаления в глубину.

Модель со скольжением фаз — модель Локкарта—Мартинелли — разработана на основе экспериментальных данных по потерям давления на трение при течении стабилизированных адиабатных потоков смесей воздуха с водой, бензином, керосином и различными маслами в прямых горизонтальных трубах [128]. В ее основу положен опытный факт однозначной зависимости комплексов Фж и Фп от параметра X (см. соотношения (4.18)). При этом предполагалось отсутствие взаимодействия на границах раздела фаз и существование следующих сочетаний режимов течения жидкой и газообразной фаз: турбулентный — турбулентный, ламинарный—турбулентный, турбулентный—ламинарный и ламинарный—ламинарный. При теоретическом обосновании модели Локкарта—Мартинелли [107] учтено наличие сил сдвига, действующих на поверхности раздела фаз, и для упрощения инженерных расчетов получена достаточно простая зависимость

где ? — коэффициент сопротивления, зависящий от формы пузырька, вязкости жидкости и пара, а также от характера движения (ламинарный, турбулентный); Q — поперечное сечение.

Ламинарный Турбулентный.

Основные показатели Ламинарный Турбулентный

Ламинарный Турбулентный

Интенсивность теплоотдачи как для гладких, так и для профильных труб определяется характером течения жидкости (ламинарный, турбулентный). При использовании зависимостей, рекомендуемых для определения коэффициента теплоотдачи при нагревании жидкостей, необходимо учитывать, что рабочей средой является морская вода и поэтому в расчет должны вводиться ее теплофизические константы, приведенные в приложении [44].