Течение в трубах

Рис. 5.

При Re<2000 в круглых трубах наблюдается устойчивое ламинарное течение:

L_H - длина неустановившегося участка течения.

Рис. 6.

При Re>10⁴ течение носит турбулентный характер.

На участке трубы длиной l_H наблюдается неустановившийся режим течения, профили скорости W(y) и температуры t(y) перестраиваются, толщина пограничного кольцевого слоя растет. С увеличением толщины слоя коэффициент теплоотдачи уменьшается (рис. 7).

Рис. 7.

При x>l_H течение стабилизируется, профили скорости и температур остаются неизменными, пограничный слой заполняет все сечение трубы.

При турбулентном режиме ярко выражено ядро потока 1- широкая зона вихревого течения, в которой происходит интенсивное выравнивание скорости и температуры за счёт перемешивания. При x> l_H значение остается постоянным. Величину установившегося значения _уст определяют по критериальной зависимости (5) для ламинарного или турбулентного режима течения. В качестве характерного размера используется диаметр трубы. В случае труб сложного сечения применяется эквивалентный диаметр канала:

,

где F - площадь сечения канала, П - периметр этого сечения.

В частном случае для круглой трубы имеем: , т.е. в этом случае эквивалентный диаметр равен диаметру трубы, поэтому можно дать следующее определение эквивалентного диаметра канала сложного сечения - это диаметр круга, площадь которого численно равна площади сечения канала.