Локальных концентраций

Была обнаружена большая неравномерность в значениях локальных коэффициентов массопередачи (испарения на'фта-лина) По Поверхности шарового элемента. Коэффициенты MacCtf-передачи резко уменьшаются в местах касания шаров и Достигают максимального значения в наиболее свободно обтекаемых частях поверхности. Отношение максимального локального коэффициента к минимальному составляет в поперечном сечении в свободных участках и в местах касания с шестЫО другими шарами ~2,5. Суммирование полученных Локальных коэффициентов по поверхности шарового элемента дало средний коэффициент массообмена, значение которого может быть рассчитано по общей зависимости, рекомендуемой М. Э. Аэро-вым для Re8^30 [29].

Локальные коэффициенты теплоотдачи определялись для од-нон трети поверхности шарового электрокалориметра, поскольку в остальных частях поверхности картина получилась бы подобной. Эксперименты проводились для четырех значений Re, равных 8-Ю3; 1,5-Ю4; 3-Ю4 и 6-Ю4. Как указывает автор, увеличение числа Re снижает значения критерия St и в то же время выравнивает распределение локального коэффициента теплоотдачи. Для Re = 8-103 максимальное отношение локальных коэффициентов теплоотдачи в лобовой точке и в кормовой равно ~3, а для Re = 6-104 это отношение уменьшается до 2. Минимальное значение локального коэффициента теплоотдачи обнаружено не в месте касания шаров, а в кормовой точке. Для проверки точности экспериментов по локальному коэффициенту Уодсвортом было подсчитано среднее значение а по поверхности и проведено сравнение значения арасч со средним коэффициентом теплоотдачи, определенным опытным путем на той же установке.

Это в 1,7 выше значения среднего коэффициента теплоотдачи, полученного Дентоном {33] для объемной пористости т = 0,37 и хорошо подтверждает предложенную зависимость (4.24). Сравнение средних значений коэффициента теплоотдачи со средним же значением, но подсчитанным путем интегрирования локальных коэффициентов по всей поверхности, показало хорошую сходимость.

Опыты по определению локальных коэффициентов проводились при трех значениях массового расхода воздуха через рабочий участрк, соответствующих числам Re=5-104; 7-104и 9-10*. Максимальная мощность электронагревателя (~500 Вт) устанавливалась при числе Re = 9-104, с уменьшением расхода пропорционально уменьшалась и мощность электронагревателей, что позволило исключить влияние температурного фактора на кбэффициент теплоотдачи, так как получались примерно одинаковые нагрев газа и перепад температур между стенкой и газом. Установившийся режим фиксировался по терыо-э. д. с. по Показателям гальванометра. В качестве контрольной поверх' ности теплосъема была выбрана поверхность одного из четырех столбиков, два служили для проверки и дублирования показания температур в контрольном столбике. На четвертом столбике проверялась тепловая растечка через совелктовую прослойку, изолирующую столбик от остальной массы? шара.

Расхождения относительных локальных коэффициентов теплоотдачи при изменении числа Re от 5-Ю4 до 9-Ю4 практически не обнаружено, разброс опытных данных не превышал ±8%. Проведенное суммирование полученных локальных коэффициентов по поверхности шарового калориметра диаметром 90 мм показало хорошее совпадение со средним значением коэффициента теплоотдачи, подсчитанного по зависимости (4.18) Nu = 0,485 iRe0-7, полученной авторами при объемной пористости канала т = 0,40.

Сравнение локальных коэффициентов теплоотдачи, полученных в эксперименте М. Э. Аэрова и в описываемой работе, показало, что данные М. Э. Аэрова по массоотдаче при Re = 3-103 описывают качественно ту же картину распределения относительных значений коэффициента массоотдачи, что и в опытах по локальному коэффициенту теплоотдачи. Так, в горизонтальной плоскости при наличии шести точек касания с соседними шарами значения относительной минимальной массоотдачи равны 0,55—0,7, а максимальные значения на гладкой поверхности вдали от точек контакта—1,28—1,37, т. е. отношение алокС /а™" составляет 2—2,3. Совпадение относительных локальных коэффициентов массоотдачи и теплоотдачи при наличии точек касания в лобовой и кормовой областях получается также удовлетворительным.

В 1969 г. В. К. Ламба провел экспериментальное определение стационарного температурного поля в оболочке модели твэла и разработал методику теоретического расчета его с учетом распределения локального коэффициента теплоотдачи по поверхности сферы. Условия обтекания шарового электрокалориметра, диапазон чисел Re и размеры были сохранены теми же, что и в предыдущих опытах по определению локальных коэффициентов теплоотдачи. В качестве материала оболочки

Исследование локальных коэффициентов теплоотдачи в каналах с шаровыми твэлами при N от 1,16 до 2,0 было проведено в МВТУ им. Н. Э. Баумана в 1975—1976 гг. Минимальный локальный коэффициент теплоотдачи получается в зонах точек контакта шаров с соседними и со стенками канала, а также в зонах отрыва пограничного слоя в кормовой области. Максимальные коэффициенты наблюдаются в зонах максимальных скоростей при наличии пограничного слоя [40].

Описанная процедура лежит в основе алгоритма формирования глобальной матрицы и глобального вектор-столбца. Как было уже отмечено выше, она реализуется путем последовательного перебора элементов следующим образом. Берется первый элемент, анализируется его строка в индексной матрице и устанавливается, в какие три уравнения этот элемент «дает вклад». Далее рассчитываются его локальная матрица и вектор-столбец. При этом расчете используется информация о наличии у данного элемента граничных сторон, содержащаяся в четвертом столбце индексной матрицы. Пусть локальным номерам 1, 2, 3 соответствуют фактические номера i, j, k. Тогда первая строка локальной матрицы и первый коэффициент локального вектор-столбца участвуют в формировании i-й строки глобальной матрицы и г'-го коэффициента глобального вектор-столбца. Производится сложение найденных локальных коэффициентов g{\>, giy.gftg1 с имеющимися значениями глобальных коэффициентов Оц, GIJ, Gih. Затем аналогичная процедура повторяется для второй и третьей строк локальной матрицы и второго и третьего коэффициентов локального столбца. Они участвуют в формировании строк глобальной матрицы и коэффициентов глобального столбца с номерами / и k, которые соответствуют локальным номерам 2 и 3.

Определив температурное поле Т (г, z), можно найти значения локальных коэффициентов теплоотдачи ос (z) в любом сечении трубы по формуле

Ниже приводится текст программы (рис. 5.6), предназначенной для расчета температурного поля жидкости по разностной схеме (5.27) — (5.32) и определения локальных коэффициентов теплоотдачи а. (гт). Алгоритм расчета и структура программы в основном аналогичны рассмотренным ранее в § 3.5 для одномерного нестационарного уравнения теплопроводности, только вместо цикла по времени организован цикл по поперечным сечениям zm(m — 1, ..., /V2). Поэтому отметим лишь некоторые особенности этой программы.

нием поверхностных трещин в результате взаимодействия с парами воды и частицами пыли или даже в результате прикосновения к образцам. В результате указанных явлений допустимое напряжение при работе стеклянных деталей на растяжение чрезвычайно мало (обычно 10 МПа), что составляет приблизительно 105? среднего предела прочности при кратковременных испытаниях. Даже при таких напряжениях необходимо соблюдать крайнюю осторожность, чтобы избежать локальных концентраций напряжений вблизи отверстий, острых углов, соединений и опор. Необходимо также избежать повреждений поверхности стеклянных изделий.

В отличие от монокристаллов механическое двойникование в поликристаллах играет, согласно современным представлениям [22], роль только дополнительного механизма деформации, который не вносит заметного вклада в пластичность материала, однако существенно влияет на протекание скольжения при низких температурах, как бы моделируя скольжение за счет локальных концентраций напряжения. Важно отметить при этом двойственную роль механического двойникования, которое из-за пониженной релаксационной способности материала, связанной с высокими значениями сопротивления движению дислокаций при низких температурах, может вызывать раскрытие хрупких микротрещин и последующее разрушение без заметной пластической деформации (особенно в жестких схемах нагружения с элементами растяжения).

их матрицы влечет за собой развитие высоких локальных концентраций напряжений в матрице при приложении нагрузки, что обсуждалось в гл. 3. Таким образом, даже в том случае, когда среднее значение напряжений в композите сравнительно невелико, локальные напряжения и деформации внутри композиционного материала могут превосходить предел упругости. По этой причине исследование микромеханики упругопластического поведения важно даже для таких композиционных материалов, которые предназначаются для работы при значениях напряжений ниже наблюдаемого предела упругости композита. Еще более бесспорна необходимость подобного исследования при проектировании конструкций с максимальной несущей способностью.

новом переплаве [3]. В то же время разрушение металла шва с крупными выделениями второй фазы (ЭШС, АрДС — автоматическая) наступает для обоих материалов при меньшем конечном удлинении металла и меньшем пределе прочности, чем в случае мелкой фазы. Объяснение этому дали микроструктурные исследования поверхности деформируемых образцов. В металле шва сплава АМгб в процессе деформации наблюдалось возникновение трещин, которые проходят либо по фазе, представляющей в сплаве АМгб интерметаллид, либо по границе ее раздела с матрицей. С увеличением размера интерметаллидных фаз трещины появляются при меньших степенях деформации. В шве, выполненном электрошлаковой сваркой, первые трещины наблюдаются при удлинении менее 0,5. Преимущественное образование трещин по фазе, расположенной на границах зерен и в стыке трех зерен, свидетельствует о том, что их появление обусловлено неоднородным характером протекания деформации и образованием локальных концентраций напряжений около малопластичной второй фазы [4].

При конструировании изделий необходимо стремиться к уменьшению локальных концентраций ,напряжений; вызванных движением жидко-

Относительное преобладание различных реакций является функцией плотности поглощения энергии, определяемой линейной передачей энергии (ЛПЭ) излучения. Считается, что влияние ЛПЭ прямо зависит от пространственного распределения восстановительных и окислительных радикалов и их локальных концентраций. Если восстановительные и окислительные радикалы пространственно разделены и существуют при высоких концентрациях, тогда идут преимущественно реакции (4.1) и (4.2), и выходы молекулярных продуктов будут высокими. Если радикалы распределены более гомогенно, то идет преимущественно обратная реакция (4.3), и разложение воды на молекулярные продукты уменьшается. Если увеличивается концентрация молекулярных продуктов, то ускоряются цепные реакции (4.4) и-(4.5), что ведет к установлению равновесного состояния. Цепные реакции могут также ингибироваться про-цессами-переноса электрона типа:

С изменением а изменяется не только средний уровень концентрации сажи в пламени, но и характер полей локальных концентраций сажистых частиц на различных расстояниях от горелки, а также температурное поле пламени. При сравнительно низких значениях безразмерных коэффициентов ослабления лучей сажистыми частицами высокая степень черноты светящихся сажистых пламен достигается главным образом за счет большой концентрации частиц.

В литературе имеется большое число экспериментальных работ, посвященных изучению этого вопроса. Однако в большинстве из них измеряется только среднее в сечении истинное объемное паросодержание [1, 6—8], так как измерение локальных концентраций представляет весьма трудную в техническом отношении задачу. Вместе с тем, как показывают результаты появившихся в последнее время теоретических проработок, основные теплотехнические параметры (а, Ар и qvy) зависят не только от среднего значения истинного паросодержания, но и в значительной мере определяются характером распределения концентраций фаз по сечению канала [15]. Можно также констатировать, что проблема точного расчета распределения истинного паросодержания по сечению канала представляет самостоятельный интерес для расчета физики реакторов.

В настоящей статье излагаются результаты экспериментального исследования распределения локальных концентраций фаз при течении двухфазного потока в каналах разной формы. Измерения проведены на водо-воздушных и спирто-воздушных смесях при атмосферном давлении. Разработан метод расчета локальных концентраций при течении адиабатного двухфазного потока в круглой трубе.

Определение локальных концентраций газов требует одновременного использования большого числа приборов и участия в их обслуживании многочисленного персонала. Выход из положения может быть найден в разработке методики отбора усредненной пробы газов. Допустим, что из каждого условно выделенного сечения непрерывно отсасывается газ с одинаковым расходом V. Концентрация компонента в смеси этих проб

При кипении растворов веществ у основания растущих на поверхности нагрева пузырьков происходит увеличение локальных концентраций примесей в жидкой фазе. Это связано с тем, что растворимость веществ в паровой фазе существенно ниже, чем в жидкости. Когда концентрация превышает предел растворимости, на поверхности нагрева вокруг центров парообразования начинается кристаллизация примесей. В последующий после отрыва пузырьков период (время ожидания) отложения могут полностью или частично раствориться. Образование на поверхности нагрева локальных периодически возникающих зон пересыщения является необходимым, но недостаточным условием для начала непрерывного увеличения количества отложений на поверхности. Оно происходит лишь тогда, когда эффективная (усредненная ЕО времени и по поверхности) концентрация примесей в жидкой фазе пристенного слоя превышает предел раство. римости Сs.