Cтраница 2
Необходимо учитывать, что окружные скорости по радиальным сечениям лопаток изменяются пропорционально радиусам от центра вращения и для длинных лопаток эти изменения от корневого сечения к головкам лопаток являются значительными; отсюда следует, что диаграмма скоростей изменяется от корневого сечения к головке лопаток. Вследствие этого при наличии постоянных углов облопачи-вания будут потери от турбулентных движений частиц пара. Такое изменение скоростной диаграммы для активных лопаток показано на фиг. Если данная частица пара проходит через проточную часть ступени, то ее следует рассматривать как имеющую тангенциальную, осевую и радиальную составляющие; траектория ее движения сходна с винтовым движением при увеличении радиуса. Двухразмерный циркуляционный обтекаемый поток был описан в главе первой. Из этого описания следует, что при наличии безвихревого движения поток, подчиняясь уравнению rcu const, имеет постоянный момент скорости. [16]
Но если течение турбулентное, то в жидкости действуют мгновенные ускорения, которые могут быть очень большими и которые приводят к пульсациям скорости частиц. Поскольку турбулентность жидкости предполагается однородной и изотропной, логично принять, что турбулентное движение частиц также однородно и изотропно, и, следовательно, среднее ускорение частиц равно нулю. Таким образом, средняя скорость частиц должна быть равна средней скорости жидкости. ЕСЛИ средние скорости будут отличаться по величине, то, согласно формулам гл. Если проследить движение частицы по ее траектории, то скорость частицы будет хаотически пульсировать относительно среднего значения. Согласно определению среднего значения, скорость жидкости вблизи частицы будет также пульсировать относительно того же среднего значения. Всегда можно выделить моменты времени, когда скорость частицы равна скорости окружающей жидкости. Примем такой момент времени за начальный и рассмотрим дальнейшее поведение частицы. Обозначим через Y ускорение жидкости в начальный момент. Ps / p) C 2 / v) v - Мы предположили, что в начальный момент времени скорость частицы равна скорости окружающей ее жидкости, так как в этом случае можно использовать результаты, полученные в разд. [17]
Помимо нелинейных сил внутреннего трения, связанных только с напряженным состоянием материала, в системе могут существовать нелинейные силы внешнего трения, закономерности которых в той или иной мере заведомо могут связываться со скоростью движения. К таким силам относятся, например, силы аэрогидродинамического сопротивления. При малых скоростях их принимают линейными, однако при увеличении скоростей они переходят в квадратичные и даже кубические зависимости от скорости, что связывается с увеличением роли турбулентного движения частиц среды. Даже сухое трение, приближенно принимаемое независимым от скорости, имеет реальные зависимости типа показанных на фиг. [18]
В заключение настоящего параграфа остановимся еще на вопросе о пределах применимости полученного нами теоретически течения Пуазейля. Мы уже несколько раз упоминали, что существуют две формы течений жидкости: ламинарная и турбулентная. Ламинарная форма течения характеризуется правильным движением частиц жидкости, как, например, это имеет место в течении Пуазейля. Напротив, в турбулентном движении частицы двигаются весьма беспорядочным образом, так что при турбулентном движении в трубе на главное движение в направлении оси трубы налагаются беспорядочные пульсации движения как в направлении оси трубы, так и перпендикулярно к этому направлению. Наглядно можно показать различие этих двух форм течений, если ввести в некотором месте оси трубы небольшое количество окрашивающей субстанции; тогда при ламинарной форме течения мы увидим одну резко окрашенную струйку жидкости, в то время как при турбулентной форме течения вся жидкость окажется окрашенной, что показывает на сильное перемешивание частиц жидкости. [19]
Целлюлозный порошок замачивается в буферном растворе под пониженным давлением. Само заполнение требует некоторого навыка. Необходимо все время поддерживать течение жидкости через колонку - либо отсасывая фильтрат снизу, либо гидростатическим давлением сверху. Над поверхностью целлюлозной набивки все время должно существовать турбулентное движение седиментирующих частиц - в противном случае упаковка в центре оказывается плотнее, чем на периферии. [20]
Представляет интерес движение по трубе смеси газ - твердые частицы. Если труба - проводник или диэлектрик с равномерно распределенным зарядом, то, согласно закону Гаусса, электрического поля внутри трубы не будет. Если частицы равномерно заряжены и осесимметрично распределены по трубе, то частица, возможно, осядет на стенку, если поток нетурбулентен. Согласно уравнению (10.157), мелкие стеклянные шарики в атмосферном воздухе при концентрации 1 кг частиц / кг воздуха на расстоянии 1 см от оси будут иметь в 10 раз большее ускорение, чем под действием силы тяжести даже при отношении заряда к массе, равном 0 002 к / кг. Радиальная составляющая интенсивности турбулентного движения частиц в соответствии с приближением Coy [721] составляет - 10 м2 / сек. Этот эффект может полностью компенсировать действие силы тяжести на смесь газ - твердые частицы в горизонтальной трубе и стать одной из возможных причин большой разницы между поперечной и продольной интенсивностями турбулентного движения частиц ( разд. Распределение плотности, данное Coy [726], можно приписать дрейфовой скорости, обусловленной главным образом электрическим зарядом частиц. [21]
Представляет интерес движение по трубе смеси газ - твердые частицы. Если труба - проводник или диэлектрик с равномерно распределенным зарядом, то, согласно закону Гаусса, электрического поля внутри трубы не будет. Если частицы равномерно заряжены и осесимметрично распределены по трубе, то частица, возможно, осядет на стенку, если поток нетурбулентен. Согласно уравнению (10.157), мелкие стеклянные шарики в атмосферном воздухе при концентрации 1 кг частиц / кг воздуха на расстоянии 1 см от оси будут иметь в 10 раз большее ускорение, чем под действием силы тяжести даже при отношении заряда к массе, равном 0 002 к / кг. Радиальная составляющая интенсивности турбулентного движения частиц в соответствии с приближением Coy [721] составляет - 10 м2 / сек. Этот эффект может полностью компенсировать действие силы тяжести на смесь газ - твердые частицы в горизонтальной трубе и стать одной из возможных причин большой разницы между поперечной и продольной интенсивностями турбулентного движения частиц ( разд. Распределение плотности, данное Coy [726], можно приписать дрейфовой скорости, обусловленной главным образом электрическим зарядом частиц. [22]