2.5.5. Теплоотдача импактных струй
Под импактными струями понимают струи жидкости или газа, натекающие на теплоотдающую поверхность. Такой способ подвода теплоносителя к поверхности оказывается во многих случаях довольно простым с точки зрения конструкции и эффективным с точки зрения теплоотдачи.
Струи некоторого вещества, движущиеся в окружении такого же вещества, называются затопленными (например, струя воды в воде, струя воздуха в воздухе и т.д.).
На рис 2.27 показано фотография визуализации и схема течения затопленной осесимметричной струи. Если на выходе сопла скорость жидкости по сечению одинакова и равна w0, то по мере удаления от сопла картина меняется. Общая площадь сечения струи начинает увеличиваться, за счет вовлечения в поток окружающей жидкости. При этом площадь сечения ядра потока, со скоростью w0 постоянно уменьшается. На расстоянии hн , называемым начальным участком, скорость жидкости равна w0 лишь только на оси струи. Обычно длина hн равна (6-8)do. В дальнейшем по ходу течения струи формируется эпюра скорости с максимумом меньшим по сравнению с w0 и эта разница постоянно увеличивается
Рис. 2.27. фотография визуализации и схема течение затопленной осесимметричной струи.
При натекании осесимметричной струи на пластину она растекается по поверхности, образуя веерную радиально расходящуюся струю (рис. 2.28.) В критической точке О, соответствующей осевой точке удара струи о поверхность, скорость струйного потока равна нулю, а давление имеет максимальное значение. По мере растекания струи о точки О в направлении D давление падает, а скорость пристенной струи возрастает.
Эпюра распределения скорости по сечению пристенной струи имеет сложный характер. Непосредственно на поверхности скорость равна нулю. По мере удаления от поверхности скорость возрастает и на расстоянии δm достигает максимума wm. Величину δm обычно принимают за толщину пристенного пограничного слоя.
w
o
Рис. 2.28. Схема взаимодействия струи с неограниченной пластиной.
1 – осесимметричная струя: 2 – пристенная веерная струя: 3 – пристенный пограничный слой.
Как видно из рис. 2.29. [Фед..] Характер течения самой пристенной струи в направлении D тоже может меняться. При малых Red = wоd/ν течение носит, практически, ламинарный характер. При увеличении Red имеет место переходный режим течения, а затем и турбулентный.
а) б) в)
Рис. 2.29. Фотографии визуализации течения пристенной веерной струи вдоль поверхности.
(режимы течения: а)- ламинарный; б)- переходный; в)- турбулентный )
На
рис. 2.30
представлены применительно к натеканию
осесимметричной струи по нормали к
пластине зависимости числа Нуссельта
Nu0
(окрестность критической точки) от
относительной координаты
для
различных чисел Re0
. Максимальная теплоотдача достигается
при
=
6-8, что примерно соответствует относительной
длине начального участка hн
(см.
рис. 2.27)
Заменить
Рис 2.30. Зависимость числа Nu0 в окрестности критиче-
ской точки О от относительной координаты при различных Red:
1 - Red =12600; 2 - 26500; 3 - 38 000; 4 – 64000
ДАЛЕЕ ВСЕ УТОЧНИТЬ !!!!!!!!!!!!!
Уравнения подобия, описывающие теплоотдачу в районе критической точки имеют вид [Юдаев…..]:
для 5 1,5
;
(2-27)
для 8 5
;
(2-28)
для 16 8
(2-29)
Зависимости справедливы при 12000≤ Reo≤64000. и К=0,19. Значение относительной скорости на осесимметричной струе определяется
.
Значения интенсивности турбулентности εm изменяются в пределах от 0,02 при = 2, до 0,22 при = 16 и может быть более точно определено по специальному графику, представленному в [Юдаев…..]
Уравнения подобия, описывающие среднюю по поверхности теплоотдачу пластины, имеют вид [Фед]:
НАБРАТЬ ЗАВИСИМОСТИ НИЖЕ
Для КАКИХ РАССТОЯНИЙ УКАЗАТЬ
ОБОЗНАЧИТЬ Reo
(2-30)
(2-31)
(2-32)
Альтернатив ВАРИАНТ ФОРМУЛ ????? – ИЗ МОЕЙ СТАТЬИ
при
при
при
