38.Технические примеры моделирования.

Изотермические (холодные) модели изготавливают, как правило, прозрачными, чаще  из органического стекла (плексигласса), которое легко поддается механической обработке (резке, сверлению) и хорошо склеивается.

Различают качественное и количественное моделирование. В первом получают лишь “картину движения” в модели, во втором  производят измерение скоростей и давлений в нужных точках, а также исследуют процессы перемешивания.

Количественное моделирование проводят, как правило, на водяных моделях. Для того чтобы потоки воды стали видимыми, применяют различные способы визуализации. Простейший  кратковременное подкрашивание потоков с последующим наблюдением за движением подкрашенного потока. Более совершенным является фото  и киносъемка потоков. Для визуализации в этом случае добавляют какой-либо светоотражающий материал, например, тонкую алюминиевую пыль, а затем делают световые разрезы модели, используя, щелевые осветители.

Количественное моделирование проводят, как правило, на воздушных моделях. Скорости измеряют пневмометрическими трубками: двухимпульсными, если достаточно точно известно направление движения, и трех  или пятиимпульсными, если направление движения неизвестно. Измерительный зонд вводят через сверления в стенках модели. Поле давлений исследуют, измеряя статическое давление на стенках модели. Вторичными приборами служат микроманометры, тягонапоромеры и т.д. В некоторых случаях для измерения скоростей применяют термоанемометры, принцип действия которых основан на зависимости температуры металлической нити, через которую пропускается электрический ток, от скорости омывающего потока. Последние приборы обладают высокой чувствительностью и особо полезны при измерении скорости газового потока менее 1…2 м/с.

Процессы перемешивания, например, топлива с воздухом в рабочей камере при диффузионном сжигании, можно исследовать на воздушной модели. В этом случае один из потоков, моделирующий, например, топливо, подогревают до t = 60…100С, а второй поток, моделирующий воздух, подают холодным. Температуру потоков до перемешивания, на выходе из модели и в любой точке объема модели измеряют с помощью термометра, который вводится в соответствующую точку. Т.к. поле концентрации подобно полю температур

, (9.35)

то по температуре в i  той точке судят о степени перемешивания a_пер и чем ближе величина a_перк нулю, тем полнее перемешались потоки. (В формуле (9.35) t_i и c_i  соответственно температура и концентрация в i  той точке; t_см и с_см  эти характеристики на выходе из модели или в более удобной точке, где перемешивание законченно полностью; t_гор  температура горячего потока на модели (топлива), с_max  максимальная концентрация (топлива).

10 Движение многофазных сред

39.Общие понятия

Рисунок 10.1 - Схема движения пароводяной смеси в обогреваемой (а) и не обогреваемой (б) трубах

В технике встречается много случаев движения многофазных (чаще двухфазных) сред: аэрозолей, суспензий, эмульсий. Когда многофазная среда теряет сплошность, существенно изменяются и другие свойства: плотность и вязкость. Движение многофазных сред осуществляется в таких процессах и устройствах, как трубопроводный транспорт пылеобразных твердых частиц в газовом потоке (пневмотранспорт), движение твердых и жидких частиц во взвешенном слое (печи взвешенного слоя, циклонные печи), устройства для подъема капельной жидкости на большую высоту за счет энергии, содержащейся в смешиваемом с ней газом (эрлифты, газлифты), и др. Для промтеплоэнергетика особый интерес представляет движение пароводяных смесей в испарительных поверхностях паровых котлов, бойлерах, системах испарительного охлаждения.

В паровых котлах движение пароводяной смеси наблюдается на обогревательных участках испарительных труб, где по ходу смеси паросодержание увеличивается, и на необогреваемых участках труб, где паросодержание постоянно (рис. 10.1). Вязкую капельную жидкость (воду) считают несжимаемой; в пароводяной смеси, в которой температура воды и пара практически одинакова и давление почти неизменно, явление сжимаемости также можно не учитывать. При указанных допущениях поток пароводяной смеси характеризуется следующими величинами:

 массовым паросодержанием

, (10.1)