Виды и режимы движения жидкостей.

По природе возникновения различают два рода движения:

1. свободное (естественная конвекция) - происходит за счёт разно­сти плотностей нагретых и холодных частей среды, отсутствует при невесомости. Возникновение и интенсивность естественной конвек­ции определяется тепловыми условиями, родом жидкости, разностью температур, объёмом пространства, в котором происходят процесс.

2. Вынужденная конвекция - возникает под действием постороннихмеханических возбудителей (вентиляторы, насосы). Условие движения зависит от рода жидкости, температуры, скорости движения, геометрии канала.

3. возможен смешанный режим, то есть, наряду о вынужденной может сущест­вовать и естественная конвекция. Чем меньше скорость вынужденно­го движения, тем больше относительное влияние свободного и при больших скоростях движения среды влияние свободного движения пренебрежительно мало.

Существует два основных режима движения жидкостей:

1. Ламинарный - частицы среды движутся параллельно стенкам канала, от­сутствуют составляющие, перпендикулярные направлению потока, закон распределения скоростей имеет вид параболы. Между отдельными слоями возникает сила сдвига, пропорциональная скорости (градиенту скорости) в направлении.перпендикулярном направлению движения среды - вязкост­ное течение жидкости.

- коэффициент вязкости.

- закон распределения скоростей - парабола.

2. Турбулентный - частицы среды движутся неупорядоченно.хаотически, существует скорость перемещения в поперечном сечении канала, при­водящая к вихревому движению.которое способствует интенсивному теплообмену. Характерно выравнивание скоростей за счёт вихревого движения. Это происходит в ядре потока. Закон распространения - усе­чённая парабола. У стенок существует пограничный слой ламинар­ного движения.

- термическое сопротивление пограничного слоя больше термического сопротивления ядра. Так как центре происходит интенсивное перемешивание частиц среды, то теплообмен идёт за счёт конвекции.В теплообмен идёт за счёт теплопроводности.

Возможен также режим движения жидкости переходный между ними:

Он является неустойчивым, средним между ламинарным к турбулентным дви­жениями.

Если ,то имеем турбулентный режим движения жидкости.

 

Критерий Рейнольдса.

l - размер, наиболее характерный для геометрии тела, участвующего в теплообмене (для шара l = D...)

W - скорость движения среды

V - коэффициент кинематической вязкости.

 

Для цилиндров критерий Рейнольдса имеет следующий вид:

Re < 2200 - ламинарное движение.

Re <10000 - турбулентное движение.

2200 <Re < 10000 - переходный режим движения жидкости.

 

Основные расчётные уравнения.

 

Для расчёта систем охлаждения РЭА необходимо знать: температурные условия функционирования РЭА, а также уметь определять количество по­даваемой среды для охлаждения.

Уравнение непрерывности или постоянства расхода среды.

 

При - изотермическое течение.

- закон постоянства объема среды.

Расход жидкости определяется как количество жидкости, протекающее через поперечное сечение канала в единицу времени. Изменение площади поперечного сечения канала приводит к изменению скорости потока.

Уравнение Бернулли.

- расположение центра тяжести потока,

- статическое давление среды в сечении канала,

- потери давления при протекании жидкости на выделенном участке

сечении I - II,

- высота давления или удельная энергия давления среды,

- высота расположения центра канала движущейся жидкости или по­тенциальная энергия,

- кинетическая энергия движущееся жидкости, обладающей скоростью.

Потери давления.

- потери по длине канала (трение).

- местные потери.

- потери на неизотермическое давление среды.

- потери самотека.

Потери механической энергии, отнесённые к объёмному расходу среды

принято выражать в виде перепада давления и называть гидравлическим сопротивлением канала. 3нание потерь давления или гидравлического сопротивления необходимо для выбора нагнетателей систем охлаждения РЭА.

 

 

Активные потери.

 

- учитывает возможные изменения геометрии канала.

- коэффициент местных потерь.

- составляющая потерь на неизотермическое течение жидкости. 0научитывает неравномерность движения среды при неизотер­мическом движении жидкости (при изменении плотности среды).

При нагревании среды возникают потери на ускорение движущегося потока среды (дополнительные гидравлические потери).

 

- входит в уравнение как со знаком «+» (нагревание), так и со знаком «-» (охлаждение).

За счётразности плотностей и существует расход сре­ды. Сопротивление самотяги обусловлено разностью плотностей среды внутри и вне РЭА. - входит в уравнение как со знаком "+", так и со знаком "-".