Диссертация (1141493), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

Стоит отметить, что длякоэффициента, учитывающего пульсации касательных напряжений, выполняется115неравенство 1   2   3 , т.к. по мере удаления от сжатого глубины размахпульсаций турбулентных касательных напряжений уменьшается.Данные расчетных значений допускаемых средних неразмывающихскоростей, по формуле (4.23), представлены в таблице 4.2.

В таблице приведенырасчетные значения средних допускаемых неразмывающих скоростей, полученныхпо формуле Ц.Е. Мирцхулава [142]:доп  lg8,8h2mн(  г р   0 )d  2C унd0,44 0 n(4.25)Расчеты выполнены для песка  гр = 2650 кг/м3, d=0,15 мм при различныхглубинах потока h.Таблица 4.2 - Расчетные значения допускаемых средних неразмывающихскоростейГлубинапотока h, мДопускаемая неразмывающая средняяскорость потока по 4.25 (формулеЦ.Е.

Мирцхулава), м/с0,51,03,05,00,360,380,420,44Допускаемая неразмывающаясредняя скорость потока по (4.23)с учетом пульсаций касательныхнапряжений, м/с0,270,310,380,43Анализ полученных данных показывает, что на устойчивость частиц грунта,влияет не только изменение глубины потока, но и поле пульсаций турбулентныхкасательных напряжений. Так при глубине потока h<1,0 м, учет турбулентностиприводит к уменьшению значения средней допускаемой неразмывающей скоростипотока более чем на 20%, что свидетельствует о необходимости учета поляпульсаций турбулентных касательных напряжений в расчетах.1164.2 Учет турбулентности при определении критической скорости длядвухфазных потоков на примере ВУТВ настоящей главе рассматривается определение критической скорости длядвухфазногопотокаврамкахреконструкциикотлоагрегатовТОО«Шахтинсктеплоэнерго» для использования ВУТ из угольного шлама в качествеосновного или дополнительного вида топлива на котлах типа БКЗ-75.В рамках реконструкции предполагается переход котельной на водоугольноетопливо, в связи с чем возникла необходимость в непрерывном транспортированииугля на расстояние более 500м по трубопроводу.

В результате были определенрабочий диаметр трубопровода для обеспечения необходимого объема гидросмесидля бесперебойной работы котельной.ПроектируемыйтрубопроводРисунок 4.6 – Генплан реконструируемой ТОО «Шахтинсктеплоэнерго».Проектируемый трубопровод для транспорта гидросмеси.117Методика расчета гидравлических сопротивлений двухфазных потоковГидравлическиесопротивленияпотокаобусловленыраспределениемскоростей по живому сечению.

Поскольку поле скоростей отражает влияние всехфакторов, имеющих место при движении потока, изменение какого-либо факторавызовет изменение формы скоростного поля, что приведет к изменениюгидравлических сопротивлений.Обобщающейхарактеристикойформыскоростногополяявляетсякоэффициент Кориолиса  . Изменение формы скоростного поля оцениваетсявеличиной    /  0 , где      0 , т.е.  - приращение коэффициентаКориолисапосравнениюсоответствующегосдвижениювеличинойусловнокоэффициентаоднороднойКориолисажидкости.0 ,Характерраспределения скоростей потока представлен на рисунке 4.7.Рисунок 4.7 – Распределение в потоке, транспортирующем твердые частицы: 1 –скоростей, 2 – консистенций, 3 – распределение скоростей в потоке водыЗависимость между дополнительными гидравлическими сопротивлениями иприращением коэффициента Кориолиса получена в виде i  f ( ) , где ( i –дополнительные удельные потери напора при движении гидросмеси плотностью118см , со средней скоростью u , i0 - удельные потери напора, соответствующиедвижению условно однородного потока той же плотности со скоростью u ).Связь между кинематической структурой потока и гидравлическимисопротивлениями может быть получена аналитически.

Для установления этойсвязи, служит зависимость i  f ( ) , которая может быть получена из выражения  u d3i i(4.26)u 3Зависимость i  f ( ) является основой методики расчета удельных потерьнапора двухфазных потоков, суть которой заключается в следующем: еслиизвестно относительное приращение коэффициента Кориолиса  , то указаннаязависимость позволяет определить относительные дополнительные удельныепотери напора i  i / i0 .

Тогда удельные потери напора двухфазного потокаравны сумме i  i0  i . Удельные потери напора i0 вычисляются как i0  iв смв ,где iв – удельные потери напора при движении воды.Таким образом, задача определения удельных потерь напора в двухфазномпотоке сводится к задаче определения относительного изменения коэффициентаКориолиса  , т.е. к выделению главных факторов, оказывающих влияние накинематическую структуру потока.Кдостоинствупредложеннойметодикирасчетагидравлическихсопротивлений следует отнести следующее. Методический подход, принятый заоснову при разработке методики, а именно, связь гидравлических сопротивлений сполем скоростей, позволяет производить учет влияния микронных фракций ивлияния крупности частиц транспортируемого материала на гидравлическиесопротивления через скоростное поле.

Вопрос о влиянии крупности и, особенно,разнородности транспортируемого материала является весьма сложным [134]. Внастоящее время это влияние чаще всего учитывается с помощью средней119крупности, средневзвешенной гидравлической крупности и коэффициентаразнородности. Эти величины являются весьма приближенными характеристикамитранспортируемого материала.Микронные фракции образуют вместе с водой однородную жидкость(плотность ее больше, чем плотность воды), которая является несущей средой дляболее крупных частиц.

Вопрос о том, какие именно частицы формируют несущуюсреду, решить довольно сложно, т.к. с увеличением скорости, по-видимому,увеличивается размер фракций, который можно считать причастным кформированию несущей жидкости.Поскольку характеристики транспортируемого материала (крупность частиц,их плотность, форма, состояние поверхности частиц, разнозернистость и проч.)оказывают влияние на кинематическую структуру потока, то всесторонний учетэтого влияния (а не отдельных характеристик) возможен только через форму поляскоростей.Учет основных факторов, влияющих на кинематическую структуру потока.Учет профиля трассы.Выше указывается, что определение гидравлических сопротивленийсводится к задаче определения изменения коэффициента Кориолиса по отношениюк его величине, соответствующей движению условно однородного потока.Изменение коэффициента Кориолиса обусловлено причинами, вызвавшимиизменение формы скоростного поля.

Например, в двухфазном потоке изменениеформы поля скоростей по отношению к потоку однородной жидкости связано сраспределением плотности по сечению. Резкое изменение формы поля скоростей вместном сопротивлении характеризуется изменением коэффициента Кориолиса изависит от типа местного сопротивления. Изменение формы поля скоростей заместным сопротивлением в направлении движения потока зависит от величиныдеформации скоростного поля в местном сопротивлении и режима движения иличисла Рейнольдса.120Рассмотрим некоторые случаи учета факторов, влияющих на формускоростного поля, т.е.

на величину изменения коэффициента Кориолиса.Для горизонтального двухфазного потока в диапазоне изменения скорости отu кр до u , при которой распределение плотности практически равномерное, т.е.потоков, к которым применима гравитационная теория движения, коэффициент зависит от параметраu крu , где  – коэффициент полезного действия потока,предложенный М.А. Великановым [60, 134, 143].Физический смысл этой величины заключается в том, что коэффициентполезного действия потока  характеризует транспортирующую способностьпотока, которую М.А. Великанов определяет условиями поддержания вовзвешенном состоянии некоторого количества частиц, и представляет собойотношение работы взвешивания к потной работе гидродинамических сил самогопотока с учетом плотности дисперсоида (и та и другая работа определяются наединицу объема потока).Коэффициент полезного действия  равенгде a aW S (1  S )ui0 1  aS тв   в см   вSив тв   в(4.27)(4.28)W – гидравлическая крупность частиц, u – средняя скорость потока, i –гидравлический уклон.В тех случаях, когда транспортирующая способность потока используетсяполностью, коэффициент  достигает максимального значения, а это имеет местопри движении потока со скоростью равной критической, при которой потокперемещает максимально возможное для него количество твердого.

Обработкаэкспериментальных данных показала, что в условиях критического режима121движения наблюдается наибольшая степень несимметричности поля скоростей, т.е.наибольшее значение коэффициента  .Описание изменения величины  , введенное как сомножитель в отношениискоростейu крu, прослеживает действительный характер изменения коэффициентаКориолиса. График зависимости приведен на рисунке 4.8, где по оси ординатотложеноu крu , а по оси абсцисс – произведение  .График имеет достаточно удовлетворительное распределение опытных точекотносительно осредненной кривой.Рисунок 4.8 – Зависимость  отu крu . Опыты ИГМ АН УССР (D=0,103 м: 1 -S=0,0303, 2 - S=0,0606, 3 - S=0,121; D=0,206 м: 4 - S=0,0303, 5 - S=0,0606, 6 S=0,200; D=0,206 м: 7 - S=0,021-0,064; D=0,103 м: 8 - S=0,021-0,064); опытыКривенко Ю.Н.

(9 - D=0,106 м: 8 - S=0,03 и 0,121); опыты МИСИ (10 - D=0,1 м: 10- S=0,018 - 0,054).При скоростях больших u кр напорный поток обладает энергией большей, чемнеобходимо для обеспечения транспортируемой способности. Этот избыток122расходуется на более равномерное распределение частиц по живому сечениюпотока, что соответствует уменьшению коэффициента Кориолиса. В этом случаекоэффициент полезного действия потока уменьшается по сравнению с величинойкоэффициента полезного действия потока при критическом режиме. То же самоепроисходит и при уменьшении консистенции и плотности твердого материала.Физическая суть зависимостиu  f  кр   u заключается в следующем.

Характеристики

Список файлов диссертации