1598005868-03648c969f647e9d2289db563a03b78d (811236), страница 7
Текст из файла (страница 7)
2-7. Профиль нвбыточиой температуры на основном участке струи по опытам Рудеаа, Старка и др. 1-оооояммогрячяяя струя, ю О, 8 1; 2-то мо. 8 Э,1: Э-ео мо. 8 2; 4-вяоо- кяя струя, м О, 6 1 22 фили избыточной концентрации примесей в струе (по сравне- нию с окружающей средой) должны быть подобны профилям избыточной температуры: ит(ит, = Д|ИДр„, =1-Рч, где Лр=р — ра — избыточная концентрация примеси в произ- вольной точке, а Лр „,— избыточная концентрация иа оси струи. Для практических расчетов горелочных и топочных уст- ройств необходимо знать законы изменения максимальной ско- рости, концентрации и температуры по длине струи.
Для опре- деления этих величин проведены многочисленные эксперименты и разработана полуэмпирическая теория, использующая закон сохранения количества движения в струе, постоянства теплосо- держания или избыточной энтальпии и избыточной концентра- ции примеси. Затухание скорости по оси основного участка изотермиче- ской затопленной струи может быть выражено следующими формулами: для круглой струи маааа 0,96 0,96 ач аИйо + 0,29 ахЯО (х, 3 — соответственно расстояние от полюса и среза сопла до расчетного сечения); для плоской струи ммаас 1,2 1,2 ~/Ы~Ь -~- О « ~/ ф.
Эти формулы хорошо согласуются с опытными данными. При распространении струи в спутном потоке с увеличением скоро- сти спутного потока, т. е. с ростом параметра т от 0 до 1, дальнобойность струи возрастает, о чем свидетельствуют рас- четные графики (рис. 2-8, 2-9), подтвержденные опытными дан- ными. Используя условие постоянства энтальпии в струе н соот- ветствующие законы изменения осевой скорости, можно полу- чить закон падения избыточной температуры вдоль оси: для осесимметричной струи Дтааас 0,7 дт за +0.29 для плоской струи дт„,„, 1,04 3 ~Й7~г0.4~ где ЛТа — избыточная температура в устье струи.
Так как механизм переноса примеси в струе не отличается от механизма переноса тепла, то все уравнения диффузии можно получить из соответствующих уравнений переноса тепла, 2 з ммзбэв зз 0,0 20 40 00 00 100 Ю Ю !00 Й=ф з падения безразмерной избыточной скорости вдоль оси плоской струи по теории Г. М. Абрамовича Рис. 2-6. Кривые Рис. 2-9. Кривые падеивв безразмерной избыточной скорости вдоль осн осе- снмметричиой струн по расчету Г.
М. Абрамовича 0 1 2 У 4 аж/йе Рис. 2-10. Влияние начального подогрева струн на изменение скорости вдоль оси круглой струи х-рвастазене ат аоамса струи если в последних заменить избыточную температуру на избыточную концентрацию. Изменение избыточной концентрации примеси вдоль оси основного участка турбулентной струи определяется по формулам: для струи круглого сечения авманс 0,7 Ьрс аЗ/сса+ 0,29 ' для плоской струи авманс !.04 В *Р с',аа, + с,а где Л1са — избыточная концентрация в начальном сечении. На рис. 2-10 показано влияние начального подогрева на кривые изменения осевой скорости круглой струи в неподвижной среде.
Если подогретая струя распространяется в среде, имеющей меньшую температуру, чем температура струи, то увеличение начальной температуры струи приводит к более быстрому затуханию скорости на оси, чем в изотермической струе. Примесь в струе влияет на изменение скорости по-разному в зависимости от начальной скорости примеси. Если примесь вводится в струю вне сопла, то струя затрачивает энергию на вовлечение примеси в движение и затухание скорости происходит быстрее, чем в струе, свободной от примеси.
Если примесь вводится в устье с начальной скоростью, равной скорости струи, то импульс струи увеличивается, а затухание скорости происходит медленнее, чем в струе, свободной от примеси. Далее по ходу струи влияние примеси уменьшается, и при х)бцс/а примесь на осевой скорости практически не сказывается. Для круглой двухфазной струи относительное расстояние и относительная скорость на оси струи связаны уравнением (2-2) аммана 1/1 + 0 00ясмманс/мь где х — расстояние от полюса струи до рассматриваемого сечения; 1сс=бнг/Ос — относительная начальная концентрация примеси в струе; чс — — вмр/вс — относительная скорость примеси. При 1сс=О формула (2-2) приводит к закону изменения скорости по оси свободной струи юнака/во=0,96)сс/(ах).
По данным Рику и Сполдинга увеличение массы струи за счет захвата струей окружающей среды определяется следующим образом: для основного участка круглой струи при Йе~2,5 10' ' =23 —. 1И~ Н~ для плоской струи М.— М,, „/ ах Рб. ' У Яье Убыль энергии в струе может быть выражена следующей экспериментальной зависимостью: для круглой струи Е =0,56 де; Ее ' аб ' для плоской струи — = 0,64 лбе Ее ' ах Для расчета скорости, температуры и концентрации примеси в любой точке данного сечения струи необходимо знать закон изменения толщины струи. Экспериментальные данные показывают, что с достаточной для практических целей точностью можно принять линейный закон возрастания ширины струи для свободных струй любой формы. Увеличение радиуса круглой затопленной осесимметричной струи но мере удаления ее от устья сопла определяется уравнением етИЕ = 1+ йеХЦХгтз).
В переходном сечении безразмерный радиус затопленной осесимметричной струи 1те11те=З,З. По данным Г. Н. Абрамовича прн равномерном начальном профиле скоростей величина й„=0,44 для начального участка и ат=0,64 для основного. При увеличении начальной неравномерности коэффициент й, увеличивается. Спутный поток уменьшает 16 0 20 60 60 00 100 120 160 !60 160 Рнс. 2-11. Граннпы осеснмметрнчноа струи прн различных ле (~=е1еее; л=л1Яе) скорость нарастания толщины втекающей в него струи, что иллюстрируют расчетные кривые (рис. 2-11), подтвержденные опытными данными при значениях т(0,5. Толщина пограничного слоя на начальном участке плоской 1 — яс струи Ь=~сх; при т)1 берется знак минус. По опыт- 1+е ' иым данным с=0,27 —:0,3.
Полутолщина плоской струи в конце начального участка ь„ 1 Ье 0,416 + О, 134сс 2-3. СТРУЯ В ПОПЕРЕЧНОМ ПОТОКЕ ЖИПКОСТИ Экспериментальными исследованиями показано, что все вопросы аэродинамики струй, имеющих различную форму устья (круглую, квадратную, прямоугольную, треугольную, кольцевую и эллипсоидную), сводятся к закономерностям развития эквивалентной по площади круглой струи диаметром 17,= 1~4РЪ .
Траектория круглой струи в поперечном потоке жидкости (рис. 2-12) может быть определена по экспериментально установленной Ю. В. Ивановым формуле ая ~1,ес где а — угол атаки. Уравнение справедливо при 45'(а(135' и при 0,00145 < — '' < 0,08. РУ'о Здесь и далее х — расстояние от среза сопла. Траектория плоской струи для прямоугольных сопел с отношением сторон Н/Ьо) 30 (Н вЂ” высота щели) описывается уравнением У ар Рсмс / ах Хвв ак — 1,9 1 — ) ' + — с(яа.
р,„в ~ьс) о Под траекторией (осью) струи м / понимается линия, соединяющая точки максимальной скорости. Уравнение получено на основе экспериментов, проведенных в пре- я/Н Ряс. 2-12. Схема двпжевяя струн в сяося- щем потоке делах 0,0025 < рсв~/(Рень) < 0,08; 45'< а(135'. Относительная дальнобойность плоских струй может быть оценена по формуле вс сее Ре =й, ф~( Ф мс 11 Р, а=0,1 —:О,!2; при а=90с Ее=1,2; прн а=80 и 120' йз=1,1.
При расчете струйных аппаратов и горелочных устройств необходимо определить глубину проникновения струи и, под которой понимается расстояние по нормали от плоскости устья до оси струи, принявшей направление поперечного потока газа. Приближенно глубина проникновения ряда круглых струй в поперечный поток при любом угле атаки может быть определена по формуле — =/ез ыпа —,у —; З . ме Ре и мс Рс Аз зависит от 5/Й вЂ” относительного шага струй: Я/О ........... се И 8 4 аз ............ 2,2 1,9 1,7 1,6 При движении системы струй в потоке добавляются новые факторы. Следует учитывать относительный шаг струй Я/Ое и отношение полуширины канала к диаметру струи в устье Ь/(20е). При истечении системы струй, расположенных в один горизонтальный ряд, глубина проникновения струй в поток больше, чем для единичной струи, Осн различных по диаметру струй РУЪ при одинаковом отношении — и одинаковом относительном Рс®с шаге представляют собой единую траекторию при Я0)8.
Однако при меньших 5/О оси струй разных диаметров уже не совпадают и происходит расслоение траекторий, так как струи меньшего диаметра проникают в поток на меньшую глубину. При Я/0)8 траектории струй могут быть удовлетворительно описаны выражением Р 0104 Рс с с 2.4. КОЛЬЦЕВЫЕ ОДИНОЧНЫЕ И СООСНЫЕ СТРУИ Характер течения в свободной струе, вытекающей из коль. цевого устья, подробно изучался многими исследователями, Были изучены струи с относительной шириной щели 8//Тс 2 (Ое — Щ/0„от 0,1 до 1 с цилиндрическими и коническими соплами (0„и Рт — наружный и внутренний диаметры иольцс- зе вого канала). Линии тока, построенные по опытным данным, показывают, что вблизи сопла кольцевая струя эжектирует среду как вдоль внешних, так и вдоль внутренних границ кольца.
Поскольку внутри струи нет среды для удовлетворения эжекционных потребностей струи, давление в этой зоне падает и внутри кольцевого пространства возникают циркуляцнонные вихри, направленные к соплу вдоль оси струи. Длина зоны обратных токов зависит от относительной ширины кольцевой щели 5/Вх (чем больше это отношение, тем меньше длина зоны рециркуляции). Перестройка профиля в параболический в кольцевых струях происходит от устья сопла на участке протяженностью (3 — 5) сдк.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
