автореферат диссертации по энергетике, 05.14.05, диссертация на тему:Теплообмен на входном участке трубы при течении с отрывом

РГ6 од

ЮЙВСНМЯ. ПОЛ1ТЕХН1ЧНИЯ 1НШИГГ

2 8 11(011 1993

На правах рукопису

РОГАЧОВ ВАЛЕРГЙ АВДР1ЙОШЧ

уда 536.242:632.542

•Ш1ЖЮЕМ1Н НА ВВДН1Й Д11ЯНЦ1 ТРУШ ПШ TE4IÏ 3 В1ДРИВШ Спец1альн!сть 05.14.05 - Творвтичн! основи твплотвхн1ки

Автореферат

диеертацН- на эдобуття науковсго ступеня кандидата техн!чнгас наук

КиГв - 1993

Робота виконана на кафедр! атомних електростанц!й та !нженерноГ тегиюф! зики КиГвського пол!техн?чного 1нституту

Науковий кер!вник: кандидат твхнГчних наук,

доиент Легкий В.М.

Оф!цТйнТ опонвнти: доктор техн!чних наук,

профёсор Дикий М.О.

кандидат техн?чних наук, ст.наук.сг^вроб.Макаров А.С

Пров!дна установа: 1нститут техн{чноГ тешюф!з

АН УкраГни

Захисг в}дбудеться "2В " чераця_1993 р. о ю годи!

на зас!данн! спец? ал{ эовано!' вченоГ ради К 068.14,07 у Ки!'вському' пол!техн?чному 1нститут1 за адресов:

252056, м.Ки!'в-5б, пр-т Перемоги,37, Ю11-ИЗ.

Автореферат роз!сланий "20" ТРАВ И Я_1993 р.

Вчений секретар спец(алтзовано!' Ради

.В.П.Рожал?н

АН0ТАД1Я

У дисертац!йн!й робот} проведен! енсперимантальн! досд!джвн-ня твплообц!ну I теч!!' в удавах в!дриву патоку пестря на початков!!? д!лянц! труби э гострим вх!дним краем(Й /с1°0) та краем, проф!льованим в!дносним рад'уеоа кола Р. /А«0,4, з ыежах чисел Рвйнольдса Яеа-(Ю - ПО) -Ю3 ! приведемте довжин Х/с1 »0,1-13.

Цвтого робот« в створвгаш ф<зично обгрунтованнх моделей в*д-ривниз теч!й на початкових донках гладких труб з гостриу I про-$!яьоваийи вх!днями кралыи, розкрнття специй!чноС для внутр!вньо!' задач! законом!рност! пароходу в!д лаы! парно!" до турбулентно!' тв-чМ' в суи!жно«у пар! при в!дривних ! п<зредв!дривш1х рожицах тепло-обц!ну, розробка на санов! експеркмантальнкк даних розрахункових залекностей для виэначення (нтенсивност! локально? тешюв!ддач! в уыовах в!дривно!" течМ".

Для досягнаннл поставленоГ ыэти:

- спрооктован! ! сгворзн! вх!дн! д!лянки для досл!дженнл те-ч!Г та локального теплообм!ну в облает! в!дриву;

- досл!джений иехан!зы в!дривно!' теч!!" на початков!й д!лянц! круглоГ труби;

- роэроблен! ф!зичн! модел! в!дривних теч!й;

- досл!джвн1 законоа1рност{ теплообмену у о}дривн!й облает! 1 встаиовлекий Гх зв'пзок а модэяяни теч!!';

- роэроблана !кяенерна методика розрахунку локального тапло-обм!ну йа початков!й д!лянц! в уковах в!дривно!" теч!!'.

Автор захищаз так! основн! положения: ф!анчн! нодел! в!дрив-них тэч!й на вх!дннх д!лянках труб з Госгркы крааы /сА «О та нравы, проф!лъованим рад!усоц кола /6. «0,4; результат« до-сл!джень просторових полей статичного тиску на вх!дних д!лянках труб в умовах в!дриау потоку; результати дося!дя:йяня локального теплообм!ну на початкових д!лянках труб при в!дривн!й теч!!' та одэрианих на його основ! узагальковчих сп!вв!дношэнь для роарз-хунку локальних кое$!ц!онт!в теплов!ддач! у ыежйх 10-110) лоэ

! X/А. «0,1 - 13.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА Р0Б01И

Актуаяьн!сть т в и и. В!дрив потоку в!д поверх-н!, яка омиваеться- р!диноп або газов,широко роэповсюдженв, хоча !

недостатньо вивчен© нвщв в тех» 1чнкх пристроях. До них належать г!дравл!чн! та турбоиашини, транспорты! трубопровода, апарати ав!а-ц'йноГ та ракатноГ техники, пронисков! та енергетичн! теплообменник. Вивчення в!дривних явмц через fx р!зношн1тн! сть ( скдадн!ст1 в основному йде вляхон експериментальних досл!д!в ! в целому зна-ходиться у стад!!' 1нтенсивног-о накопичення первинно!' »нформац!*' про природу га законои1рност! в!дриву у р!зних його проявах. Практично yet автори, нздрукованих в останн! роки э п!в!" проблеми ро-б!т, в^дзначають необх!дн!сть оуттввого розширення досл!джень теп-яообм!нних процво!в при в1дривн!й теч!t'.Biдр'ив приводить до !нтеи-сиф!каиН* твплообм!ну потоку з поверхнего, що омивавться f ця обставила ыожа бути корисною, зокрема, у високовфективних твплообм!нних апаратах. В умовах внутр!пшьо!' задач! так! досл!дження особливо актуальн!, але t'« ! сьогодн! ще нэ прид!ляеться достагньо!" уваги. Доц'лън^сть вивчання процос!в теплообм!ну при в!дривних режимах течН' для внутрГиньоГ задач! п!дтверджуеться результатами ряду ро-б!т, виконаних э 1970 року на кафедр! атомних ёлектростани! й та traisHepHof теплоф!зики КиГвського пол!техн!чного !нституту 1 при-свячених анал!зу процес!в теч!!', локального теплообмену у трубах ! каналах мало!' приведено!' довжини, як! мають р'зн! конф*гурац!!' вх!днкх краГв.

Метод и досл!джен.ь. Вивчення теч! Г в облает! в!дризу проводилось методом повархнавоГ в'зуал!зац!!'. В рол! в!зу-ал!зуючоГ сполуки використовувалась суы!ш саж! о гасом. Структура просторового поля статкчних тиск!в досл!дкена за допоиогоо дрена-жуванмя ловерхн! вх!дно!" д!лянки отворами ! зондом тисну. Для ви-м!р*>Еаиня 'нтенсивност! локального топлообм!ну в иежах X/d. =0,4--13 використовувався калориметр з вбудованими датчиками Геращзнка 0.0. Дм вх!дноГ д!лянки з краеи R /с(. =0 в !нтервая! приведених довжин X /<¿«0,1-0,9 !нтбнсивн!сть локального теплообм!ну визна-чалась методом товсто!' ст!нки. Розв'яэаннл зворотноГ задач! тепло-пров'дност! зд!йснчвалось методом проб.

Н а у к о в а новизна. Розроблен! ф!зичн! модел! в!д--ривних теч'й ! обгрун'тован! причини !нтвнсиф'кап! f теплообм!ну в облает) с'дриву. Одержан! ков! дан{ про роэпод!я !нтенсивност* теплов!ддач! на вх!днт д!лянц! труби з краем R - и при X /cL =0,1-13. На д!лянц! з вх'дним краем R/¿L =0,4 встаноэлено, що трансфэрмування рвшяму теч! Г !з беэв!дривноГ у в!дривну настав

при числ! Яа^43.Юэ. В)ди!чена нвст!йк!сть парэх!дного процезсу для Яе^49-103, яка впливвп на характер розгк>д!,».у коеф!ц!ент!в теплообмену п'сяя лаи!нарноГ облает? та розы!цеи!!я критичних координат. Одержан} залежкзет! для роэрахунку локально*' ! нтзнсивно-ст! тяпяпп!дд«ч? на поттковт делянках а областях з яанЬиртш та турбулёнтты поГраничним парой, у тому числ{ ! я пзрэр!зач, де вона набувас екстремаяьйих значонь.

Практична ц I н н I с I ь р в ! у з ы а т ! а

р о б о т и. Одержан! заяожност! для розрзхунку локального теплообмену на пачатков!А д!лянц! труби при а!др>;пи!й тачН* знвйдуть застосуванНя у проонтувзНн! ! створен»} аисокозфзктнвних когаакт-ш« тепяообц£шшк!в. Експзриуэятальн! дан! по теплообмену ! тбч!Г а також основой для розрахунку ? идих узплообм!ннюс приотроГв, в яких иають ы!сцэ в!дривн1 явида.

Р в а л I з а ц.( я робот и. Результат дослав ви-користан! у зв( т! по НДР "Розробка, доел?джоши та влроваджеиня вксперкмбнтальних катер!вл1й. а конвективного теплообиЫу ! авро-динамичного опору у поперечно-рзборних поверхкях названия кот-Л1в-утил!затор(в ПТУ", цо вияонаний на основ! договору з ПВО по досл^дженно ! проектуватто енергетичкого уетаткування !ц,1.1.Поя-зунова(1$Ш, «.Ленинград).

^ п р о б а ц I я робот и. Головн' положения ! результат дисортац!йног робота допов!далиоь: на науноэих сем!нара.ч ка-федри атомних елэктростанц!й та (нйенерноГ твплоф!зики КП1; нау-кових коифвренц!ях йрофаоороько-зикгадацьйого складу КиГвського пол!техн!чного.!цституту<1983, 1990рр.); Бсесоюзн!й конфзренц!!* иолодих досл1дник!в у !нститут! техн!чног' теплоф!аики АНУ(и.КиГ», 1982р.); Всесоюзному сем!нар! *В!дривн! та струиоа! тйч! »(м.Ново-сиб!рськ, 1988р.); 8-й Всвсопзн!й йонфзренц!!' "Двухфазннй пот!к в енергетичних машинах та апаратах"(ы.Лбн!нград,1990р.).

П у б л 1 к а п .( !'. За ыатвр!алаыи диевртац! Г опубл!ковано три друкован! прац!

' Структура ! о б • е ы робот и. Дисвртац!я складавться з встуйу, чотирьох раздав, висновк!в, списку вико-ристованаГ л!тератури !з 7& назв ! додатк!в. Робота викладена на

162 сторЬшах машинописного тексту ? мае 6 таблинь, 63 малгснка та 20 фотограф?й.

У вступ? обгрунтована актуальн?сть теми дисергаи^ Г, сформу-льована мета досл?дження, приведена стисла анотап?я результат?в роботи.

У першоиу розд?л? виконаний огляд л?тературних даних по результатам дося?дж8ккя тсч??' { тгплсобм'ну в зон! шдриву на вхтд-них д?лянках канал?в та труб в докладням анал?зом скремих роб?т ? метод? в досл?джень.

У другому роздал? м?стигься опис експерииэнтального стенду ? конструкн?Г рабочих д?лянок. Розг/ядаються методи досл?джень теч??' ? локального теплообм?ну. Зроблана ои?нка похибок вим?рюаанъ.

У третьому розд?л? подано результати експериментальних до-сл?дкень теч'?' на вх?дних д?лянках з краями гг м ■0 та R /6. ■ «0,4. Наведен? дан? про просторов? поля статичного тиску. На баз? анал?эу ? узагальнення досл?дних даних розроблен? ф?зичн? иодел? в?дривноГ теч??". Запропонован? емп?ричн? залежност' для розрахун-ку основних геомотричних параметр?в в?дрнвно?' облает?.

У четвертому розд?л? м?стягься результати експериментальних досл?джень по локальному теплообм?ну вх?дних д?лянок. Одержан? сп?вв?дкошокня для розрахунку локальних коеф?и?внт?в твплообм!иу у зонах з лам?нарнин ? турбулентяим пограничник шаром. Наведен? анал?тичн? ? граф?чн? залежност? для визначення координат екстр®-мум!з теплов?ддач?.

У додатках показан?: таблиц? експериментальних ? розрахун-кових даних, а також л?стинги прогреми для визначення ?нтенсивно-ст? теплов'ддач! котодои товсто?' ст?нки, таблиц? аначень похибок вим?рпзань, фотограф??', як? одержан? за результатами досл?джень методом поверхнево?' а?вуал?заиМ*.

ОСВОЕНИЙ ЗУ1СТ РОБОТИ

Анал?в л?тературних джерел показав, цо на цей час загально-приАнята модель в?дриву, що в?дбуваеться на вх?дн?й д!лянц? труби, яка наг гострий паредн?й край, передбечао приеднання пограничного пару ? наявн?сть замкнуто?' циркулян?Йно?" облает? або "мертвой зони , яка в?докремл*1еться в?д основного потоку пограничник шчроа, що в?д?рвався. До небагаточисельних досл?джень, як? п?дтверджують деяк? структурн? олементи эазначено?' модел?, можна в'днести роботи 1дольччка 1,6., де наведен? проф1л? тиску та ввидкост?, ? робо-

- & -

ти Спэроу, дз здалося сдеркати в? зуол? sant (Inf картини теч??" у в<д-ривн?й облает!. Одначе, ?снуючий вкспэрииантальиий ыатер!ал носить суЯзречлйвий та неповний характер, з чого сл?дуе, цо эагальноприй-нята модель з?дриву но иав достатнього ф?зичного обгрунтування ! потробуз подалызого вивчення. Ваадиво в?дзначити, що ч?тко унвлэн-ня про uexaHtsu в'дривнаГ течН' викликав tinepoc ? з точки зору теплооби?нккх прочес?в, бо в першу чврру rf дродлняц? wt особливо-сМекзизчапть законом?рност? тагиюобм?ну з уиовах в?дриэу. На п?д~ став? анал!зу л?торптури установлено, qo р ?снуочих доел?джоннях з локального rerorociuf ну одержан? квпоан? дан?, яи? в?дносятьсЯ до в?дри!зноГ облает?, а роэрахункоз? сп?вв{.дн6шзш!л запропоноваи? для подовжн?х координат jc/d > I, роатаиованих значно ни»:а з?д-ривного иаксииуыу теплов?ддач? с робота Граса, Шхзз). Иваfдоив ?н-форыаЦ?я про подов»ш?й розпод?л кс>сф?ц?онт?в Т0плооби?ну в?д иак» скнуму до гострога крав. В?дсутня нэобхЦна корэляц?я твплообм?н-ннх дакних з f снуючои надсл.чю vaut f\ из роэхритий ызхан1зи пронесу теплообн?ну при в?дрив?. Сл?д в?ды?тити, цо розглянута atдр-лз-не явйщз можиа в?днзсти но т?яьки до випадку, коли вх?дний край початково?'д?лянки usa госгрий проф.?ль, а йожв ?скува?и f при дв-фораац??' фории краю у 61 к пларнлх обрис?в. Цэ п?дтворджувться. ранн?ыи роботами кафЗДри агонних олзктростани?й та ?нженэрноГ Тзпдоф?зикч КнГвсЬко.го no$tтвхнЫного ?нституту, в яга« доел? д.ту-вався локальний тёплообн?и на початкових' д?лянках канал?а, труб з вх?дниии краям, проф?льованих рад?уеом кола у исках R / А « 0,1 - ^Б^дос^дагення Макарова A.C., Бурлэя В.Д.). У эазяачеяоиу ряду вх?дних йонф!гурац?Й йх?д э крави R /et «0,4 зайиаз особливо ц?сцэ, оск?лькй тут в залежноот? в?д чисел Red_ спостер?гаоть-ся ознаки рй*им?в тешгообц?ну, ¡¡;о характорн! як для з?дривноГ,тая t безв?дривноГ твч?й.

Таким чином, огляд л?тератури дозволив остановим в?дсут-н?сть ф?зично обгрунтобаних моделей теч??' та розрахункових сп?в~ в?дношень для визначення локально?' ?нтенсивносг? таплов?ддач? в облает? в?дриву на вх?дних д?лянках з краями R /cl «0 t R/dL ■ -0,4.

Основн? геометрячн? поэи.?ри досл?джвних вх?дних конф?гура-и?й приведен? на нал Л. У npotîôct експериызнт?в вх?дн? д?лянки привднувалися до проточно?'.чаотинй стенду, який являв собою дозву-кову аеродинаи?чну трубу, що np.airoe п.о в<дкрит?й схеи?. У рол? робрчого середовища вйкористовувалось пэв?тря, яке подходило з лабораторного приы?щення, при иьоиу йочаткова ступень турбулентно-

i£

3X)

J30°

№o

Нал.I. Схеми досл1джених д!лянок: а - вх1д э гострим краем та кутоы 90°; б - Bxfд э краем, проф1льованиы радиусом KOiaR/dl"0,'

erf складала не воде 0,3%. Труба з внутр?шнГм д!.аивтроы 36мм f ' до ежимою 2000мм коыпонувапась а лЬИйних д( лянок, що незалежно об!гр1вались киплячою водою. Цэ забезпечувало пост!йну температуру ст'нки. Труба через витратом?рний блок за допоыогою м'якого первх1дника привднувалась до вентилятора.

Для визначення локальних коеф*г!внт*в теплооби(ну на почат-кових д?яянках з вх1дними краями R/d. »0 та R, / cL «0,4 у ме-ках x/cl »0,4-13 використовувався калориметр э вбудованими на його внутр'ши!й noBepxnt сьоыома датчиками теплового потоку. It ocboat координатя взрывались за рахунок об!гр?валъних вставок або лЬ|{йних делянок, цо розм!щувались uttx вх!дним пристроем та калориметром. Чарез оболонку калориметра t к^лышву камеру axtдно-го пристрою и(кронасосом перекачусгься вода, що кипить в пороини-Ht кожуха д1н((!ноГ д(лянки.

1нтенсиБн!сть теплов1ддач? на вх(дк?й д1лянц! з KpacMR/d»< в 1нтервал! приводених довжин x/d »0,1-0,9 вим^чвалась за допо-ыогоо калориметра, до використовувався кетод товстоГ стЬши. Bfn був виконаний з влектротехн1чного компаунду УП-592-П, його внут-pfumttl та 3QBHtEHffi д1аыетри в^ов?дно дор1внювали Збма f 50 мм. Температури на поверхкях калоримзгру у продольному та радиальному иапрямках вге«1 решались двадштьыа ml стьома ы'дь-к он стентано внмл термопарвми з провода.«»! 0 0,1 ¡.и. Теплол1дв>д забезлечувався за

рахунок н!хрс>;озого алентронагр^ача, лкий буз канотаний на зовн!-сню посорхнп калориметра * складавсл а трьох аетономних сохц!й, цо живились в!д дяорэл постШюго струну.

Побудована за п!дсуика1М в!вуая!эгц!1" модель atдрианоГ течН' на початков! й д!лянп! труби з гострим вх!диш краги та кугой 90°

Мал.2, Ыодель в'дривноГ T64tf' на початков!й д!лянц! труби за гострим. вх!дп;га краец з кутом 90°: I - зрулекнй пар, 2 - ядро потоку, 3 - заст!йна зека, 4 ~ зихор-вовчок, б - прист!ниий шар зворотноГ твч!Г, б - область з хаотичнии рухон, 7 - вторинна теч!я.

Порвинний пограничний иар форыуоться на повврхн! торцвво!" ст!нки, починаючи з точки 0. Огинавчи гострий нрай п!н в(дриваеться ! з п1двип5зною, в!дносно ядра потоку 2, ивидк!сто порам!цувться по травктор!!', яка поступово в!дхилявться до ос! трут5и. За рахунок в'язк!сно!' взазнодН' а в!льним зруевниы парой I б)ля гостро!' кромки виннкав обертовий вихор-вовчок.4. Його край явжйть у nspsp!s!

вовчок грае роль под1бну касосу, д!я якого викликае на в!др!з-ку ы!ж перэр!заии А^ ! А^ пэрзи!ще^ня мае и тонко!' повэрхнево!' mf-вки б у б!к вовчка. Дал! скидання ц!вГиаеи в1дбувазться у зрузз-ний шар та область з иоупорядковйниы хаогичнкм рухом б. Вторинна теч!я 7, яка спонукавться эрушеним .шаром,. цо в!д!рвався, почина-еться в nepepiaf А3> Б пврвр!з! зрушэний иар розякваеться ! в!дбувавться злиття вторИнноГ теч!!" з ядром потоку. 1з запропоно-ваноГ иодел! вигшшав , що проф!л!. швидкост! з пврзгинои у ивкях початково!" д!лянки !снупть б(ля ст!нки на в!др!эку м!а перар!эаии у А^, а ыаксицуыи пвидкоствй розтвшован! уздовяс травктор!Г ару-шеного шару. За геомэтрйчнини та реяиинийи ознакаии модель иал.2 повинна бути в!днесека до вйпадку, коля вх?дний край початковоГ д!лянки гладкого каналу пае гострий про$!ль ебо надто нале закругления, а числа РейнольДсанаближапться до 10 . Отие, в!дривн! те-

ч??' з привднаннян ыожлив? т?льки при деформац?Г форми крап у б! к достатньо плавних обрис?в або при сутгево иенших значениях числа Рейнольдса.

О! эична модель в?дривноГ течН' на вх!дн!й д?лянц? з. краен

рор?з обеднения, 4 - в?дривна бульбашка, 5 - перер?я приоднання.

Координата початку розвитку пограничного шару розгашована у точи' ■ О, яка в залвжност? в?д числа Рейнольдса иоже знаходитись. вище або НИЖЧ0 по твч? Г в?д точки х «О. При |^>43-103 виникав в?д'сднан-ня зруаеного пару I в пэрер?з? А|, який мае координату х/У. «0,56 ? розтаиований перед П0рер?зом спряж?кня закруглено?' та прямол?-н?йно?" частини вх?дноГ д?лянки. Зрушоний шар огинае в?дривну бу/ь-башку 4 ? присднусться в перер?э? Всередин? бульбашки в?дбува-еться упов?льнення пвидкост? теч?Г, яка сп?впадао з непрямом основного потоку 2. Навколо в?дривноГ бульбашки мае м?сие значне вик-ривлення л?н?й току, викливане наявн?стю попоречжпг град?ент?в тиску. Розглянутий випадок в?дриву характеризуемся приедьанням потоку до ст?нки без виникненнп зворотноГ теч??\

Обстоявши поля статичних тиск?в эд?йснено в ?зотерм?чних умовах трьома сер?ямя ехсперименг?в для кожноГ вх?дно?" д?яянки. У перш?й сор??' проведен? виы)рювання зондом уэдовж центрально?' ос? початково?' д?яянки, при цьому досл?джена ? область, яка знаходи-лась попереду вх?дного пэрер(зу. В друг?й - знайден? розпод?ли статичних тиск?в на эовн?шн?х границях поля через дренажй* отвори та зондом, в?сь яиого розтащована на в?дстан? 0,5 мм в?д ст?нки. У трет?й - досл?джен? зондом рад?альн? розпод?ли тиск?в у десяти дискретних попаречних перер?зах початково?' д?лянки аж до зс/с1 * »2,5. У кокному з них перер?з?в ос? бокових отвор?в зонду сум'ца-

исъ з подовжньою координатою якого-небудь !з дренажи;« отвор!в 1 ст!нц!. Е?!эроэи!рн! коеф!и!онти писк!в обчислпвались у перт!й друг!й свр!ях досл!д!в за р!знипями н!ж локальними на стНш! або с! та барометричними тисками, а у трет!й сор!»' - за р!зницями иск!в у потоц! та на сг!нц!:

р'В) • Г2-А1ЕЕ_1М

(I)

рол! типового прикладу на мал.4 нанесен! крив! сьових ! наст!иних вим!рювань при Яе^-Юв'Ю® для входу э краем

I м. -о,............:_______________________________

!ал.4.Результати вин!рювань поля статичних тиск!в у э!дривн!П об-[дст! вх!дно!' д!лянки з краем К /<£ «О при (^¿«Юв-Ю3: I - осьо-|! шЫрювання, 2 - вим!рюпання зондом б!лп ст!нки, 3 - вим!ривпн-и через дренахн! отвори.

сьов! рояпод!ли I при X М. > 0 мають достатньо гострий м!н!мум зон! хМ »0,4-0,42, викликаний стисненням поток у. В!дновлення иску по ос! в1дбуваеться аж до X/с[ «1,8-2,0. У л!в!й частин! алшка показан! досл!дн! дан! для облает» X /с! ^ 0, лк! дозволять оц!нити координату початку теч! Г уздовя? ос! трубя, якио '! Г в'язувати умовою Срв0. При числах РеЯнольдса порядка 10 коорди-ата точки початку теч!'- с клада о б! ля трьох кал!бр!в труби ! в рр-л!джених метах п!дпорядкоэуоться залежност! (х/с1)0 -0,0-15Ке^* З/.Подопян! вим!рпвання, виконан! дренажами 2 та зондои 3 у при- ■ г!нн!й облает!, зядов!лыю узгоджувться, аяв суттсво п'др'зняють-

ся ctд осьових розпод1я1в. Бкааан* крив! шють досить велику зону в Mint мальшщ pt внем статичного тиску, яка рози1щуатьсл у межах X /d. «0,1-0,35, при цьому абеолотн( значения коеф<щ!внт1в тиску у soHf ulк!иу;у ш 25-3£>$ нижчэ, н?ж на cat. За матер{алаш в!зу-ал!вап1йиих експериыент(в t в1дпов!дно s ыодвлля мал.2 на грядка позначено розташутзання характерных nepaptste, як? зв'язан! з роз-виткои Btдривно!" течН' за гостров кромкою: А£-правий край вовчка, А3-почагок сторшшГ тач!Г, A^-nepepts з нульопою ивидк* стю на стЬпдК

Результат« вим^ровання статичних TMCKt в в рад(альнону нап-рямку для п'яти поперэчних nepopfate початковоГ д!яянки приведен! на кал.5.

Нал.5. Результата виы!ровань рад1альних розподШв статичних тис к(е на вх?дн!й д{лянц* з краем Й I - {^«ХЗ-Ю3, 2 -

28-Ю3, 3 - 43-Ю3, 4 - 108-Ю3, Б - координати зрушзного аару, як? знайдсн) за результатами в*зуал1зЕц(Г.

У досл!дженому (нтервал! чисел Рейнольдса графики (^М

А*51 Р'зних впадавдь. На в*др!зку Х/с1 0,85 рад(ал

н* розлод!яи б1ля сг'нки маоть мЬ^мум, який лоступово з ростом х/& перем1щувться у б!к ядра потоку. Ознаки !снуввння ы!н!ы1 му тиску зникаготь, коли приведена довжина досягае зс/оЬ «2,5. Ы^тки на граф!ках в^ображають трасктор!п руху пограничного шар$ що в'дГрвався за гостроо кромкою. Дабра Гх кореляц!я" з координатами ыЬймуну тиску дозволяв вважати останн!Й природним насадке Ы!СЦЭВОГО ! р(зКОГО п1двищення ШВИДКОСТ!, ЦО ПрИЭВОД'Л'Ь до формз вання на початков1й д{лянц! М-образних проф!лей швидкост!.

На в*ди!ну в<д результат! в г<дравл! чнкх виы1рювань на вхо; з краем Я /¿, »0, осьов! розпод^ли тиск!в на вход! э краем

Я /6. "ОИ характеризуются монотонним !'х энижонням, що вказуо на юступова зростання ивидкост! у ядр1, потоку. Абсолптн! значения соеф'н!внт!в Ср приблизно у два рази нижч!, н1я на гострому вход!, I в!дновлення тиску на ст!ип! та його вир!внюваннл в рад!альному мпрямку настав неподал!к первр!эу эс/с1 % 1,0.

,Цосл!джвння осьовт роэпод!л'в локальних коеф!ц!онт!в тепло-)бм!ну у кругл'й труб! з гострим передн!м краем проводились по чер-з! кояним э двох калориметр!в. Безрозм!рна обробка експоримситаль--гого матор!алу зд!йснена у систем! параметр!в под!бност! ( Л/с1с(. ) ^ на мал.б.

Ре А'

ГППГ ft d

Иал.б. Евэроэм!рна обробка експериментальннх даних Д/ис(.~/[(рГ''?")) REd| для входу з краем R/d «0,1: I- Rb^-13.103, 2 w 28-IO3, 3Г1й -42-ГО3, 4 - 77"Юэ, 5 - 110-10°, 6 - по формул» (2).

На иалюнку штрихом !ндоксована область, до коеф(ц!снти тегогсобмГну визна'дались методом товстоГ ст!нки. На взрхньому графику в!дм'чено: м»н!мум »нтенсивност! геплообм!ну А, глабальний максимум Б, к'mit пврех!дно»* зони В та Д. Крива б в!дпов!дав формул!(2) для випадку бозв!дриЕноГ лам!парноГ течМ' у пограничному aap* початкоаоГ делянки ! RS({> 1° (формула В.Н.Легкого):

Приведен? граф?ки задов?лько л?неаризуються усоредин? складаючих Гх фрагызкт?в еж до nopaptзу В. Попереду м?н?муиу А. ? на в? др?зк ВВ ухил осеродняючих л?н?й складае - 0,55, що корелюеться ta sua ченняии, як? властно? законом?рноотям теплообмену у лаы?нарних i ч(кх. .ГкоЗ&льпий цакс/.ыуи Б в?дпов?дае початку вторикноГ тсч)?" <пврор?а Аэ>иал.2), Зниження коеф?ц?ент(з топлов?ддач? на в?др?зи AB викликанэ п?двшцоншш говцини иару аворотно? теч?Г.

/.налía гепяообм?ийих дани* rspiwtс до таких залвжностой:

0t1<x/d<Wd)mln , Ка^отЩ ■ f j í3)

Шсля постановки Pe cRePr та Pr "О.'2! форыули (3-5) на буваоть вигляд:

0(1<x/cL<Cx/ci)mln ; Nu¿-0p49 Ri"ixfà)°'SS (6)

, ^U¿=0,5Rty Cx/d) (7)

> Nud= (x/d)0,55 (8]

Сориули (3-8) узгодкуються з експерииентальними данный з похи кою ± Ш.

Координати глобальних максимум?в теплов?ддач?, як? взят? s мал,6 та даниии роб?т Спероу, А.С;Иакарова при досл?двенн? в?др ву на вход? у канал в ?нтёрвая? Re¿«(3~II0)'I03, запропонованс виэначати sa формулою:

зсрдинати м!н!мум?в на залежать в!д числа Re¿ ! дор(ЕНюють приб-isho 0,22d. Дан! локального теплоабм'ну в перэр'зах н!н!муму та юбального максимуму узагальнен! enfantдношеннями: . ,mln _ _ о,€8

Nu^ = 0,108 Red (io)

max 0,66

Nad -O^zRe'i (II)

розглянутому диапазон! чисел Яе^критичн! координати переходу константами f складають (x/d.) Kf)»I,33 та (X/d.1 ^»1,62.

Формула для визначення поправочного коеф!ц!енту ¿x-Mud/Nud^ турбулентна облает? тач? ?' при x/d. >(X/fll)Kp маз вигвпд:

'-.-ОМ, ,,N-4,7

£х = i + U ,3 Red (x/d) (12)

пцо у формулу 12 п?дстааити значения чисел Нусольта Nula гайдэних по формул! турбулентно?' стаб!л!зовано?" теч!!', то для роз-1хунку яокальних чисел Нусельту у гладких трубах на початков?й (лянц! а гостеою кромкою npwRe¿>IO , рр- »0,71 Taac/d)I,6 маемо эагальндаоче сп?вв?дноп!ення:

Na¿= 0,oi9 Re¿+'Q 2-1 RelV/d)47 (13)

Розультати дс)сл!дженнл локального теплообм!ну на пх?дн?й д!-imif з краем R/d »0,4 у вигляд! Сезрози!рних граф!к!з |\íu¿" f(p¿'f-)i Red] подан! на мал.7.

При Red>43-103 граф!ки мапть вигляд типоштй для в?дривно!' гч!г. На них проел?джуеться два максимум;; А та В. Периий зв'язаний привднанням зрукеного шару f аб!гаеться э перер!зом Аг>(мал.З), другий - викликаний завершениям г,зрех!дного пронесу. У облает! I^cl 43-IO3 спостер!гасться безв!дризнйй режим теч?г, дэ докаль-? числа Нусельта монотонно знижуэться уздовж ос! абспис ! об'зд-роться для р!зних R&¿kphboo 10.

При Re¿430-103 у залежностях'критичних координат (x/d) ' . ?д.шсел Яе^збгр!гавться ,законом!рност! RerKp=cl9nst , типов! wt рокиму топлообм!ну э! зм'ианою теч(вю. Яри Re^SO-IO3 вони эруотугсться, з ростом Re^ ггригичн! координаги р?зко снекаупться. ,

пряиують яо пост?йних значень. Зрепто» шгконузться угговл

(X/d) kv ^ • R/d -0. Критичн! .................._ „г_...... -

RecL>¿0,1°3 спладають (X/d) та /<*) кр

(X/d)KP eCOns^ • яка характерна для в?дривного входу э краем R/a Критичн! координати лля входу з краем R¿d «0,4 при

« '. ТПЗ __________ /«. Ji i .Т й____/ ^

+-4 х-7 /-5 4-2 >1-3 — 6 «--э

Мал.7. Бззрозагрна обробка данях теплооби!ну для входу а краем ЯД «0,4: I- Яес1»13-10а, 2- 18.Ю3, 3 - 29.Ю3, 4 - 40-Ю3, Б - 43-Ю®, б - 43-Ю3, 7 - 58- 1оэ, 8 - 69-Ю3, 9- 77-Ю3, 10 - по формул! (2).

Заяежн!сть координата глобального каксимуыу локального тег кооби: ку в!д числа Нед б поуибкоо сп'.'.суоться формулою:

(14)

Дан! по !ктенсивност! теплооби!ну у глобальному максимум! в зал« ноет! в*д числа Ре^ апроксиыо&ан? сп!вв!дношенняи:

. . тах с

Ми^ = м Ке<£

(15)

Для визначення поправки на початков! й д!лянц! при турбуле! н!й теч!!' ! Яе^ > 49-Ю3 аепропоновано формулу:

6Х= А +1,65 (х/«А )

-2,8

(16)

- 15 -

УИ0ВН1 ПОЗНАЧЕННЯ

Л - BHjrrptiimtfl д!аметр ах 1 дно!' д!лянки, н; R - рад!ус закрут-ення входного крап,м;Х - подовжня координата, м; Г - рад!аль-а координата, и; Пер- соредньовитратна швидк!сть, и/с;оС - кон-октнвний коеф!ц*ент тзплов!ддач!, Bt/mTÍ; Red- число Рейнольда; Nü.¿- локально число Нусельта; Ре - число Пакле; £х - по-равка на початкову д!яянку при турбулентна теч!Г.

ЗАГАШШ ШСНОШ

1. Розроблен* на основ! в!эуал!эац!йних досл!дкень ф'зичн! одел» э'дривних теч!й на вх!дних д!:лянках труб з гострим передн'м раем ( R/cL »0) f краем, проф!льованим рад!усом кола R/dt ■ 0,4 , св'дчать про ге, ¡цо при R/d. "О не в!дбуваегься приеднан-л зругаеного пограничного тару, а на ст'ни! роэвивасться вторинний ¡ограничний пап, у метах якого на поверхн! початковоГ д'дянки ле-:ить nepepta з нульовога швидк!стю, при R/d.»0,4 та

rae м!спе в!дрив пограничного аару з наступним його приоднаннлм, гри цьому у в!дривн'й облает! на поверхн! не виникао зворотно!" •еч! г.

2. Просторов! поля сгатичних тиск!в на початкових д!лянках •руб у метах Re<¿ «(13-П5)>103 в'дэначаються суттввою нер!вном!р-|!бтп, як у подовжньему, так f в рад!альному напрямках. Ця нар!в-юм!рн*сть стае нвзначною листа при x/d.^.2,5 у груб! э гострим по-)едн!и краем ! в!дпов!дно при X/üí. $¡1,0 у труб! з перадн!м краем, 1роф!льованим рад!усоа кола R/dL =0,4. Конф!гурац!F рзд!«льних юэпод!л!в статичних thckíb св'дчать про !снуяаннл на початкових ;!яянках труб у зовн!шц!й частин! пограничного кару, так званнх, !-образних проф!лей шаид'сост!.

3. В унозах в!дриву потоку на початкових д!лянках труб з острим переднем краем R /cL «О та краем, проф!льованим рад'усом (ола R /d «0,4 , спэстэр!гаеться Ззнчайна для зн!шаннх безв!д~ зивних теч!й посл!дошНсть зм!ни режим!в теплообмену, цо в природ^

насл!дком !снуяяння зон э лам!нарнии, передним f турбулент-1ии пограничник шаром. Аде на а!дм'ну в'д 5еяв!дрипних теч^й, в рговах з'дриву критичн! ноординпти nepextmio!' зони стнють констан-гями, тобто (X/d)lp"C0rtst ( (OC/oL) ,{p"C0nst , в той чяс, для бззз!дривних теч!й виконуятьея законтИрност!

ReLgconst

t Reí=«nst

4. Подовжн! розпод!ди локально!' 1нтенсивност! теплов!дцач! Л «J(x/oL ; Red) ка поч&ткових дЬшнках в умов ах в!дриау мак

глибокий u!htuyu поблиэу вх!диого краю ! два максиыуии. У.труб! а гоетрии поредя!и красы (R/cL »0) координата м!н*муму практично не залежить в!д числа Рбйнольдса t складае х/<А ~ 0,22, що в(д-пов!даз перэр!зу дальнього краю вихора-вовчка, до шар зворотноГ теч!*' дссягае ::2яб!льгс!' •тоощйни. Пераия глобальний максимум у ць му випадку в!дпов!дас початку вгоринно!" лам!нарноГ теч!!', & други - зв'язаний з перер(зон, до завериуеться пронес переходу у пограничному aapt. На початков!й д!лякц! а проф!льованиы вх!дниы краоы R /6. »0,4 перший глобальней максимум локально!' 1нтенсивност! теплов!ддач! сп!впадав з порер!зоы приаднаннл, а другий, як ! ра-н!ше, в!дпов!дае nopepfsy завершения переходу.

5. На основ! &нал!зу експорименталышх розпод!л!в локально! »нтенсивност! теплоойи!ну на почеткових д!лянках труб s гострим

R /cL »0 та проф!льованиы рад!усом кола R / А «¡0,4 паредн! ми краями у межах Rüd. «•(IO-IIOJ-IO5 запропонован!:

- роарахункоа! ыатодики, кк1 дозболяють б уыовах о!дрнвио!" те чН' визи.ачитк координати ехстреаум! в ¥8шюв!ддач!, координати зон переходу, яокальн! числа Нусельта у napepisax екстреыуи(в;

- система уэагальнюйчих сп!ев!дноаень Nud^cx/dj Red) на в!др!зках е лам!нарнии та турбулентним пограничник карой в уяовах в!дриву при 0,1 « Ä/d 13;

- розрахунков! заленност! для поправок на початкэву д!лянку при cQ/cL>(x/tl)Kp до фориули, що використовуеться с облает

розвинено!' турбулентно!' теч!!'. Як сь'дчать окслеркмснти, ц! попра еки суттсво залежать в!д конф!гурац!!' переднього краю труби.

1Ш11КАЦ11 НА ТШУ ДЛСЕРТАЩ!

1. Легкий B.U., Рогачов В.А. Теч!я на початков!Й д!ляш)! труби з госгрим вх*дним краен.I. §!эична иодаль теч!!' /Днж.ф? а.журн.-- 198Э. . Т.66, П. - С.216-220.

2. Легкий В. 11., Рогачов В.А., Тач!я на початков!й д!лянц! труби з гострим вх!дниы краем. 2.Пор!вняльний анал!з/Дяж.ф*в.журн.-198Э. -Т.56, &4.-С.Б47-550.

3. Легкий В.Ы., Рогачов В.А, Структура поля статичних тиск!в на тчатков!й д!ляни! труби а гостриы вх!дним краем //1нж.ф1з. кури. - 1991. - Т.61,1РЬ. - С.709-713.