Турбулентное трение и теплообмен в гладких и шероховатых трубах

• Автор: Пастухова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 119 с. : ил.

Глава 1. Постановка задачи о расчёте установившегося неизотермического течения жидкости с постоянными физическими свойствами в трубе.
1.1.Система уравнений для описания неизотермических течений несжимаемой жидкости с
постоянными физическими свойствами
1.2. Постановка задачи об установившемся течении в трубе
1.3.Схема расчёта трения и теплоотдачи и её приложение для ламинарных течений
Глава 2. Выбор определяющих уравнений.
2.1. Турбулентность
2.2. Неизотермические турбулентные течения
2.3. Модели турбулентности
2.4. Выбор определяющих уравнений для описания неизотермических турбулентных течений
Глава 3. Установившееся турбулентное изотермическое течение несжимаемой жидкости в трубопроводе круглого сечения с гидравлически гладкими стенками.
3.1. Постановка задачи
3.2. Определение профиля скоростей
3.3. Определение сопротивления
3.4. Анализ полученных результатов
Глава 4. Установившееся изотермическое течение несжимаемой жидкости в трубе с шероховатыми стенками.
4.1. Обзор экспериментальных данных но турбулентным течениям в шероховатых трубах
4.2. Расчёт течений в трубах с равномерно-зернистой шероховатостью
4.3. Течение в трубе с технической шероховатостью
4.4. Обсуждение полученных результатов
Глава 5. Турбулентное установившееся неизотермическое течение несжимаемой жидкости в прямой круговой трубе.
5.1. Постановка задачи
5.2. Экспериментальные данные. Нахождение турбулентного числа Прандтля
5.3. Расчёт теплообмена для течения в трубе с гидравлически гладкими стенками
5.4. Расчёт теплообмена при течении в шероховатых трубах
Выводы
Литература

В судовой энергетике в настоящее время актуальны исследования по изучению, теоретическому и экспериментальному, вопросов гидродинамики и теплообмена при турбулентном течении в трубах и каналах [1]. Эти исследования имеют большое прикладное значение при решении следующих технических проблем:
1) совершенствование теплообменник аппаратов и систем с целью повышения их эффективности и простоты эксплуатации;
2) изыскание путей и методов повышения теплосъема в активных зонах судовых ядерных энергетических установок;
3) исследование с этой целью сопротивления и теплообмена для однофазных теплоносителей при различньк способах интенсификации теплообмена, в том числе и за счет изменения шероховатости стенок трубопроводов теплообменного оборудования судовых энергетических установок;
4) увеличение безопасности эксплуатации ядерных энергетических установок.
Этим, конечно, не исчерпываются все проблемы исследования теплообмена судовых энергетических установок. Тут можно указать на вопросы экологической безопасности эксплуатации судов, задачи, связанные с экономическими факторами и многие другие проблемы.
Разумеется, в теории теплообмена всегда играл и продолжает играть большую роль эксперимент. Однако в последние десятилетия заметно возросла роль теоретических, математических методов исследования. Эта тенденция, связанная в том числе и с развитием вычислительной техники, несомненно будет продолжаться и дальше.
Для ламинарного режима течения задача о трении и теплообмене при течении жидкости в трубе допускает строгую математическую постановку и сравнительно простое

1ё(100^)
Рис, 3.4. Кривая сопротивления для гидравлически гладких труб; пунктиром показана кривая Блазиуса (3.37).
3.4. Анализ полученных результатов.
В гидравлике для оценки качества полученных формул в отношении профиля скорости используют понятие дефекта скорости. На графике рис.3.5 показано распределение дефекта скорости
0=^-^- = У^-У = 2,5-[с11п-~^т,-^?] (3.25)
V. с, -л/77
по сечению трубы. Там же в виде вертикальных отрезков нанесены границы
экспериментальных данных Никурадзе в диапазоне 11е от 4 • 103 до 3,24 • 10б.