Скорость диссипации энергии при движении вязких сред в каналах круглого сечения

• Автор: Пелевин, Анатолий Владимирович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения

Введение

Глава 1. Особенности движения вязких сред в тепло

массообменных аппаратах

1.1 Конструкция аппаратов

1.2 Течение в прямых каналах круглого сечения

1.3 Постановка задачи исследования

Глава 2. Теоретические основы расчета скорости

диссипации энергии

2.1. Турбулентность, ее свойства и характеристики

2.2. Течение в прямых каналах круглого сечения
2.3 Скорость диссипации энергии в турбулентном потоке
2.4 Модель скорости диссипации энергии в каналах круглого сечения с неподвижными стенками
2.5 Модель скорости диссипации энергии в каналах с
подвижными стенками
Глава 3. Экспериментальные исследования
3.1 Скорость диссипации энергии в гладкостенных каналах круглого сечения с неподвижными стенками
3.2 Скорость диссипации энергии в шероховатых каналах круглого сечения с неподвижными стенками
3.3 Скорость диссипации энергии в каналах круглого 1 сечения с подвижными стенками.
Выводы
Литература


В тоже время наметился разрыв между достижениями в области создания новых материалов и разработки технологий и возможностями оборудования для их осуществления. Это, прежде всего, касается проведения высокоинтенсивных процессов (особенно в потенциально опасных средах), а так же осуществления сложных последовательных и последовательнопараллельных реакций. Именно это определяет значимость исследований, направленных на создание аппаратов, позволяющих управлять интенсивностью процесса. Решение поставленной задачи предполагает углубленное изучение влияния макро- и микроструктуры турбулентности на закономерности движения вязких сред и эффективность проектируемого оборудования. Проблемы влияния устойчивых когерентных образований и структуры турбулентных потоков на процессы переноса в них, хотя и рассматриваются в теоретической гидродинамике, но до сих пор не имеют инженерного приложения. В связи с этим весьма актуальным остается применением достижений теоретической гидродинамики к разработке научно-обоснованных методов расчета процессов и аппаратов химической технологии. Предложена модель для расчета средней скорости диссипации энергии (диссипации мощности) при движении вязких сред в каналах круглого, в том числе и при наличии равномерно-зернистой (не равномерно-зернистой) шероховатости, а также в аппаратах с механическими перемешивающими устройствами. Целью данной работы является построение единой физико-математической модели расчета скорости диссипации энергии для каналов круглого сечения и коаксиальных каналов с неподвижной и подвижной внутренней стенкой, применимой в широком диапазоне чисел Рейнольдса и шероховатости стенок. Для анализа закономерностей диссипации мощности в различных гидродинамических режимах течения предложен метод, опирающийся на элементы теории диссипативных систем, предполагающий возможность одновременного существования двух механизмов диссипации мощности при переходе от ламинарного к турбулентному режиму течения. Предложена единая физико-математическая модель расчета скорости диссипации энергии, применимая в широком диапазоне чисел Рейнольдса и шероховатости стенок. Показано, что выражение для расчета скорости диссипации энергии в турбулентном потоке может быть определено, исходя из представлений о фрактал ьности турбулентности. Разработанная методика поможет экономически обоснованному внедрению аппарата в промышленность. Предложенный алгоритм позволит вести научно-обоснованную оптимизацию конструкции роторных аппаратов. ГЛАВА 1. Движение вязких сред в каналах круглого сечения, как с подвижными, так и неподвижными стенками имеет самое широкое распространение. Прежде всего, это трубопроводы или элементы конструкций, построенные на основе труб, например: трубы широко используются при конструировании кожухотрубчатых теплообменников. Приведем краткий анализ таких аппаратов. Конструкция теплообменных аппаратов. Значительно реже применяются в химической промышленности регенеративные теплообменники, в которых нагрев жидких сред происходит за счет их соприкосновения с раннее нагретыми твердыми телами — насадкой, заполняющей аппарат, периодически нагреваемой другим теплоносителем. Кожухотрубчатые теплообменники []. Эти теплообменники относятся к числу наиболее часто применяемых поверхностных теплообменников [4, ]. На рисунке 1. Рисунок 1. Теплообменник (см. В многоходовом теплообменнике (см. С помощью поперечных перегородок 5, установленных в крышках теплообменника, трубы разделены на секции или ходы, по которым последовательно движется жидкость, протекающая в трубном пространстве теплообменника. Для увеличения скорости и удлинения пути движения среды в межтрубном пространстве (см. При разности температур труб и кожуха, больших °С, или при значительной длине труб применяют кожухотрубчатые теплообменники нежесткой конструкции, допускающие некоторое перемещение труб относительно кожуха аппарата. Рисунок 1. Для уменьшения температурных деформаций, обусловленных большой разностью температур труб и кожуха, значительной длиной труб, а также различием материалов труб и кожуха, используют кожухотрубчатые теплообменники с линзовым компенсатором (см.