Потенциального обтекания

4 В данном случае, в соответствии с методикой ООН, под термином «расход энергии» понимается потенциальное количество энергии в используемых энергетических ресурсах, расходуемых на тепловые нужды народного хозяйства, плюс потенциальная энергия, заключенная в подведенной электроэнергии.

Потенциальное количество накипи

Диаграмма позволяет определить и количество избыточного СаСОз, если при данной температуре и кратности упаривания предел насыщения превзойден. Так, для воды с исходным значением рН = 7,8 при температуре 70° С и кратности упаривания 2 по диаграмме находим, что растворимость СаСО3 или равновесное его содержание составляет всего 80 мг/л. Внесенное же в испаритель с водой потенциальное количество СаСО3, как видно в точке пересечения линии насыщения и линии двукратного упаривания, составляет 240 мг/л. Следовательно, 210 мг карбоната кальция на каждый литр рассола или 87,5% внесенного количества СаСО3 должны выпасть в виде накипи и шлама. Если кратность упаривания равна 1,5, то количество избыточного СаСОз несколько уменьшается. Равновесное содержание СаСО3 в этом случае составляет 36 мг/л, внесенное в испаритель— 180 мг/л рассола. Тогда избыток составит 144 мг/л. В пересчете на 1 л дистиллята получим потенциальное (максимально возможное) количество накипи в первом случае 216 мг, во втором 288 мг. Такой результат на первый взгляд представляется парадоксальным и во всяком случае противоречащим •общепринятой практике эксплуатации вакуумных испарителей с коэффициентом подачи питательной воды 3—4 (см. § 21). Приведенные цифры являются чисто теоретическими и возможны лишь при такой продолжительности пребывания рассола в испарителе, которая была бы достаточной для полного распада бикарбонатов и осаждения избыточных накипеобразова-телей.

Важно, однако, отметить, что потенциальное количество магнезиальной накипи меньше, чем карбонатной, несмотря на мень-

эквивалентные веса для СаСО3. Поэтому, пользуясь диаграммой Ланжелье для определения содержания гидроокиси магния, нужно все отсчеты умножить на коэффициент 0,58, так что истинная ее растворимость составит 10 мг/л. Внесенное с питательной водой количество накипеоб-разователей в пересчете на Mg(OH)2 составит 119,8-2-0,58 = = 139 мг/л. Отсюда потенциальное количество магнезиальной накипи 139—10=129 мг/л. Потенциальное количество карбонатной накипи при 70° С составляет 210 мг/л. Этот пример в какой-то степени объясняет существование минимума при 82— 85° С на линии количества накипи в зависимости от температуры в серии лабораторных опытов Хильера.

Пользуясь диаграммами растворимости СаСОз, Mg(OH)2 и CaSC>4 • l/2\tizO, можно определить потенциальное количество накипи при различных температурах испарения в широком диапазоне кратности упаривания, как это представлено по резуль-

Рис. 37. Потенциальное количество накипи в зависимости от температуры испарения и кратности упаривания.

Исходя из диаграммы Ланжелье, не приходится ожидать существенного уменьшения количества накипи по мере снижения температуры. Так, для воды, имеющей рН = 7,8, потенциальное количество накипи в случае двукратного упаривания при температуре 100° С составляет в соответствии с диаграммой 222 мг/л (в пересчете на СаСО3). При понижении температуры до 50° С потенциальное количество СаСО3 уменьшается лишь до 190 мг/л, т. е. всего на 15%.

Метод состоит в следующем. Зная растворимость карбонат» кальция, или при температуре трубок более 80° С гидроокиси магния, можно приближенно определить потенциальное количество накипи при любой кратности упаривания и любой температуре испарения. Установив на основе опытных и теоретических данных, какая часть потенциального количества накипи

Потенциальное количество накипи можно определить по диаграмме Ланжелье (см. § 7). Результаты должны быть скорректированы по наиболее вероятной щелочности морской воды в заданном районе работы судна.

Вероятность образования сульфатной накипи диаграммой Ланжелье не учитывается. Предполагается, что во всех случаях может быть обеспечена такая степень упаривания, которая позволит избежать отложения сульфатов. В случае необходимости потенциальное количество сульфатной накипи может быть определено по рис. 37.

Потенциальное количество накипи ......... —

Следует отметить, что возможность обобщения опытных данных по теплоотдаче к пучкам труб, омываемых жидким металлом, в поперечном направлении на основе введения в критерий Ре скорости набегающего потока (вместо скорости в наиболее узком зазоре пучка) может быть обоснована особенностями процесса теплообмена при малых числах Прандтля. Действительно, именно вследствие того, что при поперечном * обтекании труб жидкими металлами влияние характера гидродинамики на теплообмен мало, теоретическое рассмотрение задачи о теплоотдаче в этом случае производится с позиции потенциального обтекания, что было более подробно рассмотрено выше. Поэтому обобщение опытных данных по теплоотдаче к жидким металлам при поперечном обтекании пучков труб по скорости набегающего потока не противоречит физической сущности процесса, а по мотивам удобства расчета это имеет некоторые преимущества по сравнению с обработкой по скорости в узком сечении.

В работе [12] проанализирован с учетом потенциального обтекания теплообмен в пучках труб, расположенных наклонно к потоку жидкого металла (0°<-ф<90°). При этом автор исходил из предположения, что теплоотдача труб, обтекаемых косым потоком, равнозначна теплоотдаче при поперечном обтекании

ностями процесса теплообмена при малых числах Рг. Действительно, именно вследствие того, что при поперечном обтекании труб жидкими металлами влияние характера гидродинамики на теплообмен мало, теоретическое рассмотрение задачи о теплоотдаче в этом случае производится с позиции потенциального обтекания. Поэтому обобщение опытных данных по теплоотдаче к жидким металлам при поперечном обтекании пучков труб по скорости набегающего потока не противоречит физической сущности процесса, а по мотивам удобства расчета это имеет некоторые преимущества по сравнению с обработкой по скорости в узком сечении.

Вернемся теперь к поставленной нами примерной задаче (рис. 56). В настоящее время разработаны методы расчетов потенциального потока в решетках лопаточных профилей, при использовании которых получается интегральное решение основных уравнений процесса течения. Можно решить так называемую прямую задачу, т. е. при заданной решетке найти поле скоростей потенциального обтекания решетки потоком, оценив затем потери течения при различных режимах обтекания. Решается и обратная задача: по заданному потоку рабочего агента построить решетку с рациональным распределением скоростей (давлений) по поверхности лопаточного профиля, обеспечивающим минимальные потери энергии.

147. В.М. Зеленин, В. А. Шилов. Применение электронных вычислительных ка-шин для расчета потенциального обтекания аэродинамических решеток турбо-мапшны.— Энергомашиностроение, 1963, № 11.

На рис. 1-3 приведены зависимости коэффициента инерционного осаждения пылинок на шаре, полученные теоретическим расчетом и экспериментально. Результаты расчетов, выполненных Фонда и Херном [Л. 7] при помощи специально сконструированного для этой цели механического интегратора, представлены кривыми 2 и / для двух предельных случаев: вязкого и потенциального обтекания шара.

При потенциальном обтекании коэффициент осаждения по данным Лэнгмюра и Блоджетта, приведенным Н. А. Фуксом [Л. 1], представлен кривой 3 на рис. 1-3.. Для вязкого обтекания шара данные этих авторов представлены кривой 4. На рис. 1-3 (кривая 5) приведены экспериментальные данные Уолтона и Вулкока [Л. 8] по осаждению частиц метиленовой сини (с?=2,5 и 5 мкм) на каплях воды (Д=0,5-*-2 мм), подвешенных на стеклянных нитях в вертикальной трубе, через которую аэрозоль продувался снизу вверх со скоростью, соответствующей скорости свободного падения капли vs. В этих опытах Reu составлял 70—870, отношение d/D находилось в пределах 0,01—0,001. Из рисунка видно, что полученные значения э, как и следовало ожидать, немного ниже теоретически вычисленных Фонда и Херном для потенциального обтекания шара.

булентным. Данные Н. Ф. Дергачева представлены кривой 6 на рис. 1-3. При значениях Stl расхождения между ними увеличиваются.

Проблема расчета StKp в общем виде рассмотрена Л. М. Левиным [Л. 4]. Величина StKp связана с характером течения газа вблизи передней точки застоя. Для потенциального обтекания шара без учета влияния пограничного слоя согласно расчетам Л. М. Левина SlKp= ^0,04, наличие же пограничного слоя заметно повышает StKp- При расчете численным методом, выполненном Г. Натансоном [Л. 9] для стоксовской области осаждения пылинок при вязком обтекании шара, получено StKp=l,21 ±0,01. По данным Лэнгмюра и Блоджетта, приведенным в [Л. 1], для вязкого обтекания шара значение StKp=0,607.

Поэтому влияние эффекта зацепления, смачиваемости пыли, неточности определения коэффициента сопротивления среды, отскока пылинок и других факторов на коэффициент осаждения будет при таких условиях небольшим и можно в первом приближении принимать его равным теоретически вычисленному для потенциального обтекания шара (кривая 1 на рис. 1:3).

•./ — опытные данные (по замеру статических давлений по профилю); 2 — расчет потенциального обтекания.

Выше излучалось только установившееся обтекание неподвижных решеток. Использованные в данной главе методы теории гармонических функций позволяют решить более общую задачу неустановившегося потенциального обтекания. Будем считать известными