Исследование процессов теплообмена при вращении цилиндра в струйном потоке

• Автор: Корякин, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 162 c. : ил

3

4. Процессы теплообмена при вращении цилиндра в многоструйном потоке .

4.1. Влияние основных факторов на процессы переноса тепла.

4.2. Математическое описание процессов теплоотдачи

5. Практическое применение результатов исследования

5.1. Система охлаждения щеточноколлекторного аппарата вертикального электродвигателя.
5.2. Оптимизация параметров струйных систем применительно к охлавденшо цилиндрического проката .
Выводы
Литература


Результаты исследования процессов аэродинамики и теплоотдачи в таких системах позволяют более обоснованно выбирать и разрабатывать промышленные установки, в которых теплообменные поверхности находятся во вращении. В связи с этим представляется весьма актуальной задача исследования механизма струйного обтекания вращающегося цилиндра. Изучение влияния на аэродинамические характеристики и коэффициент теплоотдачи режимных и геометрических параметров, детальное рассмотрение аэродинамических процессов в области взаимодействия все это позволит выявить и проанализировать основные факторы, определяющие аэродинамику обтекания и процессы переноса тепла, а также получить расчетные зависимости для процессов теплообмена в таких системах. Данная работа посвящена исследованию физических закономерностей процессов аэродинамики при натекании осесимметричной струи на вращающийся цилиндр, изучению гидродинамических факторов, определяющих процессы в области взаимодействия, исследованию конвективной теплоотдачи цилиндра при его вращении в одно и многоструйном потоках. На основании экспериментальных исследований получены визуальные картины обтекания вращающегося цилиндра поперечной круглой струей и эпюры давлений на поверхности преграды, что позволило выяснить механизм обтекания и влияние гидродинамических параметров на динамические и тепловые характеристики области взаимодействия. Получены расчетные зависимости для коэффициента теплоотдачи вращающегося цилиндра при натекании на него поперечной струи. Исследованы процессы теплообмена при обтекании вращающегося цилиндра системой струй, проанализировано влияние режимных и геометрических параметров струеобразующих систем на коэффициент теплообмена. Работа выполнена на кафедре теоретической теплотехники Уральского политехнического института и является составной часты научноисследовательской работы по важнейшей госбюджетной теме Исследование гидродинамики и теплообмена струй при различных условиях и воздействиях, осуществляемой по координационному плану АН СССР раздел Теплофизика. Н.И. Сыромятникову, а также сотрудникам кафедры теоретической теплотехники за доброжелательное отношение к работе. Автор особо признателен доценту Васановой Л. К. за постоянную помощь на всех этапах исследования, за ее критические замечания и поддержку в работе. Автор благодарен доценту Бадеру В. И. за плодотворные дискуссии по многим вопросам работы. Ек контактная э. СО угловая скорость. Грасгофа
iя , . Третий характерный режим происходит при расщеплении набегающей струи на две части, каждая из которых прилипает к поверхности цилиндра вследствие эффекта Коацда кривые 2,3 на рис. Прилипание обеих частей струи к поверхности приводит к снижению давления при У и повышению его в кормовой области. Авторы отмечают, что с увеличением расстояния между соплом и цилиндром указанные различия усиливаются. Подобные кривые распределения давления получены для всех отношений при значениях
Отметим, что первый и второй режимы обтекания качественно подобны обтеканию цилиндра неограниченным потоком. Поэтому закономерности аэродинамических процессов отличаются лишь количественно. Подробнее остановимся на случае разделения струи на две пристенных, на аэродинамических характеристиках данного сложного вида течения. Согласно работе область взаимодействия струи с цилиндром можно, по аналогии со случаем натекания струйного потока на плоскую преграду, разделить условно на три характерные зоны рис. Область I свободная турбулентная струя. Область П область торможения разворота струи. Область Ш область турбулентного следа или полуограниченного струйного течения. В критической точке натекающая струя делится на две пристенные полуограниченные струи, каждая из которых образует пограничный слой на поверхности цилиндра. Скорость в пристенной струе значительно больше скорости окружающей среды и, поэтому происходит интенсивная эжекция газа из внешней области. Давление внешней области падает и появляется градиент давления в поперечном сечении потока. Под его действием пристенная струя прижимается к поверхности цилиндра.