Файл: Васильцов Э.А. Бесконтактные уплотнения.pdf

Рис. 20. Зависимость критерия ReKp, определяющего точку перехода ламинарного режима движения жидкости в каналах кольцевого уплотнения к турбулентному, от отношения радиу-

Яі

R

ний, относительный эксцентриситет которых изменяется от е = 0 до е = 1,0, предельные значения критерия Рейнольдса лежат в об­

Точка перехода от режима I I к режиму I V может быть опре­ делена предельной величиной критерия Тейлора Текр, выше зна­ чения которого имеет место режим IV , а ниже — режим I I . На основании опытов Тейлора имеем [62]

41

давления кольцевое' уплотнение начинает пропускать часть жидкости. Это приводит к тому, ч т о б кольцевом канале возникает осевой поток при сохранении сильно развитого поля вихрей Тей­ лора. Этот поток при своем осевом движении проходит своеобраз­ ный лабиринт, огибая вихри (рис. 21, б). При дальнейшем уве­ личении перепада давления осевой поток возрастает и движение его приводит к подавлению вихрей Тейлора (рис. 21, в и г), вплоть до их полной ликвидации. Схема, приведенная на рис. 21, д, характеризуется лишь осевым движением жидкости в каналах уплотнения.

Тецртах

Рис. 22. Зависимость критерия Тейлора Те от осевого критерия Рейнольдса Reoc (кривые 1— 5) [54] и зависимость

Текршах от — - (кривая 6):

1—5 — для Н01 соответственно равных 0,0236; 0,0196; 0,0136 и 0,363

На рис. 22 приведены опытные данные [54], иллюстрирующие высказанные положения. Для случая, когда Reoc —>0, опытные данные полностью соответствуют теории и опытам Тейлора [см. формулу (32)]. При увеличении критерия Reoc значение кри­

43

6 . Т у р б у л е н т н о е д в и ж е н и е ж и д к о с т и в к о н ц е н т р и ч н ы х и э к с ц е н т р и ч н ы х к о л ь ц е в ы х у п л о т н е н и я х

Турбулентный характер движения жидкости в канале кольце­ вого уплотнения определенным образом связан с формой профиля скоростей, месторасположением точки с максимальной скоростью

останавливаясь на методах определения этих зависимостей [5, 7], отметим, что и экспериментальные и теоретические исследования

Рис. 23. Зависимость коэффициента сопротивления Я кольцевого уплотнения

показывают возможность использования в качестве первого при ближения расчета коэффициента сопротивления уравнения Бла зидса

На этот факт обращал внимание еще проф. А . А . Ломакин, который обобщил данные своих наблюдений в первом издании своей моно­ графии [26], распространив его также и на случай вращения одной из стенок кольцевого уплотнения.

Исследования последних лет [23, 30, 34, 49, 52, 55, 63] позво­ лили более полно осветить задачу турбулентного движения жидкости в каналах кольцевого уплотнения. В качестве примера на

44

является не степенная зависимость, аналогичная формуле Бла-

Эта функция аналогична универсальному закону сопротивле­ ния Прандтля для гладких труб и отличается от последнего лишь

постоянными членами А и В , которые для кольцевых уплотнений

р

не являются постоянными, а зависят от А2 Reoc и s.

Для круглых труб, гидродинамический режим движения жид­ кости в которых является рпредельным случаем работы бескон-

свое значение в следующих пределах изменения критерия Рей­ нольдса: 2,3. ІО3 < Reoc < 3 ,4 - ІО6.

Теоретические исследования, подтвержденные опытными дан­ ными [63], показывают необходимость деления турбулентной зоны

Рейнольдса.

На рис. 24 для этих диапазонов представлены зависимости А =

=Вж)іВ=/Ш-

Из рисунка видно, что зависимости, построенные с исполь­ зованием данных, приведенных на . графике X — f (Reoc) (рис. 23), как и для ламинарного движения жидкости, распо­

лагаются между зависимостями, справедливыми для гладких круг-

П

Как и в случае ламинарного режима движения протечки жидкости через кольцевые уплотнения зависят также и от величины

45