Продольно обтекаемых

а — продольно-кольцевым; б — перекрестным; в — перекрестно-кольцевым

При выводе расчетных формул полагаем, что в продольном и кольцевом направлениях оболочка имеет одинаковые приведенные жесткости /?! = /?„ D! = Dt. Такими могут быть вафельные оболочки с продольно-кольцевым, перекрестным или перекрестно-кольцевым набором ребер (рис. 10). Экспериментально установлено при изгибе плоских вафельных панелей, что для первых двух вариантов при всех равных размерах изгибная жесткость в направлениях / и 2 одинакова.

Общая потеря устойчивости. На основании экспериментальной проверки вафельных оболочек с продольно-кольцевым, перекрестным и перекрестно-кольцевым расположением ребер под действием осевой силы все перечисленные варианты можно считать равноценными по массе. Небольшой разброс экспериментальных данных (не более 20%) при испытании цилиндров с различными габаритами, расположением ребер и способами изготовления (химическим травлением, механическим фрезерованием, электрохимической обработкой), с различной эффективностью подкрепления (<р и \>) является важным показателем потенциальной надежности вафельных оболочек и их преимуществ перед гладкими. Подкрепляющие ребра изготавливались в цилиндрической заготовке, полученной вальцовкой толстого плоского листа с наложением продольного сварного шва.

Критическая сила для оболочек с продольно-кольцевым, перекрестным и перекрестно-кольцевым набором ребер

Для оболочек с продольно-кольцевым набором ребер экспериментальные значения коэффициентов k лежат в указанном диапазоне (21) при 1 -< ф»/ф1 -< 2,5.

Критическую силу ТНр. м получим, приравняв од =акр. В табл. 2 приведены коэффициенты klt принятые по экспериментальным данным. В скобках указываются теоретические значения для плоской пластинки соответственно с опертыми и защемленными краями. При расчете оболочек с продольно-кольцевым располо-

Расчетные формулы. Для конических оболочек возможны варианты подкрепления, показанные на рис. 10. Однако применение на конусах перекрестного или поперечно-кольцевого расположения ребер исключается из-за отсутствия преимуществ по массе и большей сложности. Продольно-кольцевое подкрепление позволяет сравнительно просто принять наиболее рациональные размеры, при которых обеспечивается постоянная жесткость стенки вдоль образующей. Учитывая изложенное, рассмотрим расчет и проектирование оболочек только с продольно-кольцевым набором. Критическая осевая сила

Критический крутящий момент общей потери устойчивости коротких и средних оболочек с продольно-кольцевым, перекрестным и перекрестно-кольцевым набором ребер

Принимая во внимание сравнительные данные экспериментов для оболочек с перекрестным и продольно-кольцевым набором под действием поперечной силы, можно ожидать, что уровень коэффициентов устойчивости для всех рассматриваемых вариантов подкрепления будет одинаков.

Экспериментальные исследования проводились на оболочках различных габаритов с относительной длиной llR = 1,17 ... 1,65с перекрестным или продольно-кольцевым набором. Ребра изготавливались химическим травлением или механическим фрезерованием в предварительно отвальцоваииой из плоского листа цилиндрической заготовке с продольным швом.

Эксперименты позволяют сделать следующие выводы. В диапазоне исследованных отношений ///? критическая сила ие зависит от длины оболочки. Оболочки с перекрестным и продольно-кольцевым набором имеют практически одинаковый уровень коэффициентов устойчивости. Для оболочек с относительной длиной 1/R > 1 получим из выражения (61) с учетом (62)

Выше уже говорилось о том, что из-за специфики жидких металлов как теплоносителей для анализа процессов теплообмена широко применяются решения гидродинамических задач в приближении к идеальной жидкости (стержневое течение) и решения для ламинарного течения. В случае продольно-обтекаемых пучков роль подобных решений еще более возрастает.

1. Некоторые точные решения задачи о теплообмене в продольно-обтекаемых пучках

Как уже говорилось, числа Nu для продольно-обтекаемых пучков зависят от граничных условий. Зависимость эта иллюстрировалась в § 1 на примере двух предельных граничных

В соответствии с изложенным выше мы рассмотрим две группы работ по расчету теплоотдачи в продольно-обтекаемых пучках: к первой группе относятся работы, в которых рассматривается теплоотдача при небольших относительных шагах, а ко второй — работы, в которых использован метод эквивалентного кольца.

Температурные поля. Неравномерность температуры но периметру стержней в продольно-обтекаемых пучках была экспериментально обнаружена уже в первых опытах по теплоотдаче в плотных и полуплотных пучках В. М. Боришанским, >С. С. Кутателадзе и Э. В. Фирсовой (1956 г.) [11, 26].

7. Стабилизация теплоотдачи в продольно-обтекаемых пучках

Специфика продольно-обтекаемых пучков как системы параллельных каналов очень затрудняет экспериментальное определение длины участка стабилизации, соответствующей абстрактному «бесконечному» пучку. Поэтому те немногие экспериментальные результаты, которые имеются в литературе, не очень хорошо согласуются между собой.

Для жидкометаллических теплоносителей положение оказалось иным. Между опытами по теплоотдаче в продольно-обтекаемых пучках труб, проведенными методом теплообменника [33 — 36] и в условиях электрообогрева [12, 21], имеется существенное различие. В связи с этим появились две группы формул, соответствующих этим двум случаям:

Уравнения (8.33) и (8.34) отличаются от приведенных в предыдущей главе прежде всего сильной зависимостью теплоотдачи от длины, хотя выше говорилось о том, что стабилизация локальной теплоотдачи в продольно-обтекаемых пучках протекает достаточно быстро.

Качественно аналогичная картина наблюдается при течении жидкого металла в каналах сложной формы и, в частности, в продольно-обтекаемых пучках. Используя метод эквивалент-

ного кольца, можно получить решение для продольно-обтекаемых пучков достаточно большого относительного шага. Результаты такого решения для пучка с относительным шагом s/d=l,4 приведены на рис. 9.13. Здесь же нанесены экспери-