• Гидродинамический смысл числа Рейнолдса Re, его размерность и способ расчета.

ЧИСЛО РЕЙНОЛДСА

Переход от ламинарного режима течения к турбулентному зависит от средней скорости жидкости ,ее кинематической вязкостиv, диаметра трубыdи определяется значением безразмерной критерия - числа Рейнолдса:

[–] (1.12)

Число Рейнолдса представляет собой меру отношения сил инерции движущегося потока к внутренним силам вязкости. При ламинарном режиме течения инерционные силы малы по сравнению с силами внутреннего трения и Reимеет низкие значения. Наоборот, при турбулентном режиме течения преобладают силы инерции иReвелико. Таким образом, по значениюReможно судить о режиме течения жидкости (ламинарный, переходный, турбулентный).

При определенном значенииRe, которое называюткритическим,ламинарный режим течения начинает переходить в турбулентный. Переход ламинарного течения в турбулентное обычно происходит при примерно постоянном значении критического числа Рейнолдса. Для течения в круглой трубе значение Rе_кр<2300; для каналов другого поперечного сечения оно близко к этому же значению. При Rе<Rе_кртечение всегда ламинарное. Даже если на входе в канал имеются возмущения потока, они постепенно затухают.

При Re > 4·10³устанавливается развитый турбулентный режим течения. Причем турбулентность развивается очень быстро на малых расстояниях от входа в канал.

Число Рейнольдса характеризует отношение сил инерции потока к силам вязкости жидкости и является безразмерной величиной;w– характерная скорость движения;l - характерный размер (в случае течения в круглой трубе в качестве характерного размера используется диаметр трубопроводаd);- коэффициент кинематической вязкости жидкости при температуре потока, м²/с.

• Как рассчитать массовый расход рабочей среды при стационарном течении в трубопроводе диаметра d?

Стационарным принято называть такой поток жидкости, в котором не образуются вихри. В стационарном потоке частицы жидкости перемещаются по неизменным во времени траекториям, которые называются линиями тока. Опыт показывает, что стационарные потоки возникают только при достаточно малых скоростях движения жидкости.

Рассмотрим стационарное движение идеальной несжимаемой жидкости по трубе переменного сечения (рис. 1.22.1). Различные части трубы могут находиться на разных высотах.

Рисунок 1.22.1.

Течение идеальной жидкости по трубе переменного сечения. ΔV₁= l₁S₁; ΔV₂= l₂S₂. Условие несжимаемости: ΔV₁= ΔV₂= ΔV.

, м³/с; гдеw– средняя расходная скорость течения жидкости, м/с; S – площадь сечения трубопровода, м²;- плотность жидкости, кг/м³.

• Как рассчитать объемный расход несжимаемой жидкости при стационарном течении в трубопроводе диаметра d?

, м³/с; гдеw– средняя расходная скорость течения жидкости, м/с; S – площадь сечения трубопровода, м².

• Каковы причины использования многоступенчатых нагнетателей?

При любых типах газовыхнагнетателей многоступенчатая схема связана с требованием промежуточного охлаждения газа. В случае центробежных машин (осевых) дополнительное требование связано с механической прочностью. Которое достигает предела приU=300 м/с (сталь). Поэтому при достаточно высоком напоре нагнетатель становится многоступенчатым, а конструкция ступеней усложняется.

Перечисленные элементы являются минимально достаточными в конструкции нагнетателя. Подвод обеспечивает вход потока в рабочие каналы. Для уменьшения потерь подвод часто делается в виде конфузора (сужает), выравнивающего поток и ускоряющего среду до входной скорости на рабочих лопатках. Отвод собирает потоки из каналов колеса. Отвод не диффузор. Диффузор, напорный патрубок, начинается за отводом.

Собственно ступень нагнетателя состоит из колеса и отвода. В многоступенчатых нагнетателях такую конструкцию имеет последняя ступень. Остальные ступени дополняются вспомогательными элементами. Чаще ступень дополняется лопаточным или безлопаточным диффузором, который не только повышает напор ступени, но и частично устраняет раскрутку потока.

В случае компрессорных машин любого типа многоступенчатое сжатие обусловлено необходимостью промежуточного охлаждения газа с целью снижения его температуры для уменьшения работы сжатия.

В объемных машинах это улучшает условия работы смазки (поршневые и ротационные компрессора).

В случае динамических машин (осевые и центробежные) многоступенчатое сжатие обусловлено механической прочностью колеса, ограничивающей напор отдельной ступени.