Теплоотдача импактных струй

Под импактными струями понимают струи жидкости или газа, натекающие на теплоотдающую поверхность. Такой способ подвода теплоносителя к поверхности оказывается во многих случаях довольно простым с точки зрения конструкции и эффективным с точки зрения теплоотдачи.

Струи некоторого вещества, движущиеся в окружении такого же вещества, называются затопленными (например, струя воды в воде, струя воздуха в воздухе и т.д.).

На рис 2.27 показано фотография визуализации и схема течения затопленной осесимметричной струи. Если на выходе сопла скорость жидкости по сечению одинакова и равна w₀, то по мере удаления от сопла картина меняется. Общая площадь сечения струи начинает увеличиваться, за счет вовлечения в поток окружающей жидкости. При этом площадь сечения ядра потока, со скоростью w₀ постоянно уменьшается. На расстоянии h_н , называемым начальным участком, скорость жидкости равна w₀ лишь только на оси струи. Обычно длина h_н равна (6-8) d_o. В дальнейшем по ходу течения струи формируется эпюра скорости с максимумом меньшим по сравнению с w₀ и эта разница постоянно увеличивается

Рис. 2.27. фотография визуализации и схема течение затопленной осесимметричной струи.

При натекании осесимметричной струи на пластину она растекается по поверхности, образуя веерную радиально расходящуюся струю (рис. 2.28.) В критической точке О, соответствующей осевой точке удара струи о поверхность, скорость струйного потока равна нулю, а давление имеет максимальное значение. По мере растекания струи о точки О в направлении D давление падает, а скорость пристенной струивозрастает.

Эпюра распределения скорости по сечению пристенной струи имеет сложный характер. Непосредственно на поверхности скорость равна нулю. По мере удаления от поверхности скорость возрастает и на расстоянии δ_m достигает максимума w_m. Величину δ_m обычнопринимают за толщину пристенного пограничного слоя.

		w o

Рис. 2.28. Схема взаимодействия струи с неограниченной пластиной.

1 – осесимметричная струя: 2 – пристенная веерная струя: 3 – пристенный пограничный слой.

Как видно из рис. 2.29. [Фед..] Характер течения самой пристенной струи в направлении D тоже может меняться. При малых Re_d = w_оd/ν течение носит, практически, ламинарный характер. При увеличении Re_d имеет место переходный режим течения, а затем и турбулентный.

а) б) в)

Рис. 2.29. Фотографии визуализации течения пристенной веерной струи вдоль поверхности.

(режимы течения: а)- ламинарный; б)- переходный; в)- турбулентный)

На рис. 2.30 представлены применительно к натеканию осесимметричной струи по нормали к пластине зависимости числа Нуссельта Nu₀ (окрестность критической точки) от относительной координаты для различных чисел Re₀. Максимальная теплоотдача достигается при = 6-8, что примерно соответствует относительной длине начального участка h_н (см. рис. 2.27)

Заменить

Рис 2.30. Зависимость числа Nu₀ в окрестности критиче-

ской точки О от относительной координаты при различных Re_d:

1 - Re_d = 12600; 2 - 26500; 3 - 38 000; 4 – 64000

ДАЛЕЕ ВСЕ УТОЧНИТЬ!!!!!!!!!!!!!

Уравнения подобия, описывающие теплоотдачу в районе критической точки имеют вид [Юдаев…..]:

для 5³ ³ 1,5

; (2-27)

для 8³ ³ 5

; (2-28)

для 16³ ³ 8

(2-29)

Зависимости справедливы при 12000≤ Re_o ≤64000. и К =0,19. Значение относительной скорости на осесимметричной струе определяется

.

Значения интенсивности турбулентности ε_m изменяются в пределах от 0,02 при = 2, до 0,22 при = 16 и может быть более точно определено по специальному графику, представленному в [Юдаев…..]

Уравнения подобия, описывающие среднюю по поверхности теплоотдачу пластины, имеют вид [Фед]:

НАБРАТЬ ЗАВИСИМОСТИ НИЖЕ

Для КАКИХ РАССТОЯНИЙ УКАЗАТЬ

ОБОЗНАЧИТЬ Re_o

(2-30)

(2-31)

(2-32)

Альтернатив ВАРИАНТ ФОРМУЛ????? – ИЗ МОЕЙ СТАТЬИ

при

при

при