Теоретические сведения по различным вопросам механики жидкости и газа
жүктеу/скачать 2,86 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1.15. Движение двухфазных потоков
| Пример 1. Определить расход, максимальную и среднюю скорость воздушной струи, выходящей из круглоцилиндрической трубы диаметром d0 = 0,25 м в воздух с начальной скоростью u0 = 10 м/сек на расстоянии х' = 5 м от выходного сечения.
Решение: Сначала определим расход воздуха в начальном сечении: Для определения искомых величин воспользуемся расчетными формулами. Расход воздуха на расстоянии х' = 5 м от начального сечения Скорость на оси струи . Для определения средней скорости вычислим предварительно площадь поперечного сечения струи на расстоянии х' от начального сечения; радиус этого сечения: . площадь сечения . Средняя скорость в заданном сечении. . Пример 2. Определить высоту подъема воздушной завесы, образованной плоской струей, выходящей из горизонтальной щели шириной b0 = 0,15 м со средней скоростью 0 = 12 м/с, если известно, что скорость потока наружного воздуха, набегающего на открытый проем здания, ω = 3 м/с и угол наклона завесы к горизонту (рис. 37) α0 = 135°. Коэффициент неравномерности поля скоростей в начальном сечении принят п2u = 0,9. Решение. Воспользуемся уравнением завесы подъема при заданном Высота подъема воздушной завесы Максимальная высота подъема завесы при α0 146° при заданных условиях вычисляется по уравнению : . 1.15. Движение двухфазных потоков Расчет трубопроводов при движении в них двухфазных жидкостей (взвесенесущие потоки – пневмотранспорт и гидротранспорт, газожидкостные потоки) обладают специфическими особенностями. К взвесенесущим потокам относятся гидросмеси (смесь размельченных материалов с воздухом). Если твердый компонент подвергнут очень тонкому измельчению (d < 0,001 мм), то смеси являются структурированными. Основным вопросом, интересующим инженера, является определение необходимой скорости транспортирования и потерь давления. К одним из важнейших характеристик двухфазных потоков относятся объемная концентрация β и расходная концентрация х, т.е. отношение весового расхода дискретного компонента и весовому расходу смеси: , где G2, G1, G – весовые расходы дискретной фазы, непрерывной фазы и смеси. Формула, связывающая объемную и расходную концентрации двухфазного потока, имеет вид: где 2 и 1, ρ2 и ρ1 – соответственно истинные скорости и истинные плотности движения дискретной (индекс 2) и непрерывной (индекс 1) фазы. Особенности взвесенесущих потоков в значительной степени определяются характером обтекания твердых частиц потоком жидкости или газа. Сила давления жидкости F на движущуюся частицу находится из формулы Ньютона (5.39); , где сх – коэффициент лобового сопротивления, скорость витания из формулы (5.47) При движении весьма малых частиц (Re < 1) уравнение (5.47) в соответствии с равенством сх = 24/Rе приобретает вид уравнения Стокса: При падении частиц в воздухе без заметной погрешности можно полагать , так как плотность воздуха по сравнению с плотностью твердого тела очень мала. В этом случае формула для скорости витания частицы упрощается: где в – в м/с, а d – в м. Коэффициент сопротивления определяется с помощью формулы рекомендованной А.Д. Альтшулем: В реальных взвесенесущих потоках необходимо вводить поправку в эти формулы для учета влияния стенок труб и соседних частиц на скорость витания и коэффициент сопротивления частиц. Эту поправку (так называемый коэффициент стеснения Ест) вводим в формулу для скорости витания и получаем: ; где и – скорость витания и коэффициент сопротивления давления в стесненных условиях. Коэффициент стеснения можно найти по эмпирической формуле: Расчетная скорость потока жидкости (газа) при движении твердых частиц в вертикальных трубах для надежного перемещения материала должна быть больше скорости витания частиц. В системах пневматического транспорта в зависимости от весовой концентрации расчетная скорость воздуха обычно превышает скорость витания частиц в 1,5 – 2 раза. Более сложный характер имеет движение твердых частиц в горизонтальной трубе. Для эффективного транспортирования взвешенных веществ необходимо, чтобы скорость потока превышала так называемую критическую скорость кр, т.е. минимальную скорость потока, при которой твердые частицы движутся в жидкости (газе) без осаждения. При скоростях, меньших критической, начинается осаждение твердого материала. Критическая скорость зависит от скорости витания, количества транспортируемого материала, его плотности и концентрации. Для пневмотранспорта она может быть найдена по эмпирическим формулам, например по формуле (здесь D и d – в м; кр – в м/с). Потери давления во взвесенесущем потоке можно найти по формуле Дарси – Вейсбаха: Коэффициент гидравлического трения λвзв при движении взвесенесущего потока, как правило, превосходит коэффициент гидравлического трения для чистой (однофазной) жидкости, так как перемещение материала и подъем его на вербальных участках вызывают дополнительные потери. При небольших концентрациях и малых размерах твердых частиц взвесенесущий поток можно рассматривать как однородную среду, плотность и вязкость зависят от концентрации твердых частиц. Движение такой условной жидкости (так называемой «дисперсоид») приближенно описывается закономерностями, полученными для чистой воды. Так, для определения коэффициента гидравлического трения можно использовать формулу (4.63): подставив в нее число Рейнольдса для дисперсоида При этом плотность дисперсоида можно найти по формуле а динамическую вязкость дисперсоида – по формуле . (1) Если скорость твердой и жидкой фаз различны, то истинную объемную концентрацию β определить невозможно и использование формул типа (1) затруднительно. Для практических расчетов в пневмо- и гидротранспорте широкое применение получила эмпирическая формула где Δр = Δр1 – потери давления, взвесенесущего потока и чистой жидкости (газа) соответственно; α – эмпирический коэффициент, зависящий от вида транспортируемого материала, относительной крупности d/D (где d – средний диаметр транспортируемых частиц; D – диаметр трубопровода) и относительной скорости /в. жүктеу/скачать 2,86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|