внянні (2.1) визначаються за середній температурі потоку, практично рівній температурі Е точці потоку, де j=jm.
При порівняно невеликих температурних напорах? Т (в умовах, близьких до ізотермічних) співмножник (1 + Т) незначно відрізняється від одиниці, а при невеликих змінах? Т, навіть якщо і відрізняється від одиниці, то змінюється порівняно мало. Тому зміна критерію Р повністю визначається безрозмірним комплексом:
. (2.2)
У розглянутій навчальної роботі дослідження тепловіддачі виконується в повітряному потоці у вузькому інтервалі його температури і тільки при одному напрямку теплового потоку, тому з шуканого рівняння подібності (2.1) може бути виключений критерій Прандтля і температурний фактор.
Умова подібності процесів конвективного теплообміну в поле доцентрових сил візотерміческой і неізотермічній системах припускає існування рівності:
.
Тому для того, щоб критерій S в неізотермічних умовах відбивав вплив доцентрових сил на явище з урахуванням неізотермічних потоку, він повинен визначатися в загальному вигляді за формулою:
. (2.3)
Знак плюс (+) відповідає нагріву середовища; знак мінус (-) -Охолодження.
Таким чином, для опису процесу конвективного теплообміну в розглянутій задачі може бути використано рівняння:
. (2.4)
Аналіз критерію S з використанням результатів досліджень аеродинаміки циклонних камер і створеної на їх основі методики аеродинамічного розрахунку дозволив встановити, що він може бути замінений на чіслоРейнольдсаRe? m, розраховане за максимальною обертальної швидкості в робочому об'ємі циклонічної камери w? m. Цей зв'язок визначається рівнянням:
(2.5)
де,
? m- коефіцієнт кінематичної в'язкості середовища в точці, де обертальна швидкість дорівнює максимальної; - безрозмірний комплекс, що залежить від аеродинамічних характеристик потоку, визначається за формулою:
D=D (? я, В),
де - безрозмірний радіус осесимметричного ядра потоку, визначається за формулою:
,
гдеrЯ - радіус ядра потоку; Ц - радіус циліндра;? m- радіус, який визначає положення w? m;
В - безрозмірний параметр, визначається за формулою:
.
Величини? Я, В залежать від основних геометричних параметрів циклонічної камери і можуть бути розраховані, або визначені за експериментально знайденому профілем обертальної швидкості в об'ємі камери. Значення D залежно від? Я, В наведені в таблиці 1 [1].
Заміна S на Re? m дає певні переваги в обробці дослідних даних і використанні отриманих рівнянь подібності, так як в число Рейнольдса входить величина w? m, яка визначається за методикою аеродинамічного розрахунку циклонних камер. Максимальна обертальна швидкість циклонного потоку для розглянутої задачі є фактично швидкістю набігаючого потоку, яка зазвичай приймається як характерною в зовнішніх завданнях конвективного теплообміну. ??
Таким чином, виконаний аналіз показав, що обробка дослідних даних по тепловіддачі циліндра в закрученому потоці може проводитися у вигляді кореляційної залежності:
, (2.6)
де A, m, n- постійні коефіцієнти, що визначаються з досвіду.
Зауважимо, що величина коригуючого коефіцієнта, що враховує вплив неізотермічних при прийнятому методі обробки дослідних даних, дорівнює:
. (2.7)
В умовах дослідів величина k? зберігається приблизно постійною і рівною 0,885 (вплив коефіцієнта на розрахункові рівняння невелике і зменшується з пониженням показника n).
У ряді випадків представляє інтерес використовувати в рівнянні (2.6) не саме комплекс D, а замінять його більш прості характеристики, що визначаються методикою аеродинамічного розрахунку циклонних камер. Зокрема хороші результати дає використання коефіцієнта крутки в ядрі потоку? Я:
,
де W? Я - лінійна обертальна швидкість на радіусі Rя визначальному кордон ядра потоку.
ОПИС ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЇ УСТАНОВКИ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАНЬ
Дослідницька частина роботи виконується на спеціальному експериментальному стенді. Циклон-вихрова камера (рісунок1) являє собою гладкостінну вертикальну металеву модель внутрішнім діаметром DК=2RК=310 мм.
Введення повітря в камеру здійснюється тангенціально розташованими до внутрішньої поверхні її робочого об'єму вхідними каналами (шліцами) 6 з двох діаметрально протилежних сторін. Ширина прямокутних шліців (сопел) lвх і їх висота Hвх можуть варіюватися спеціальними вкладишами. При цьому відповідно змінюється і сумарна площа входу потоку, де - число вхідних каналів. Відведення газу з моделі здійснюється через плоский торець з круглим осесиметричним вихідним отвором, безрозмірний діаметр якого може змінюватися в діапазоні від 0,2 до 0,6.
Ма...
