Файл: Тарабанов, М. Г. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления учебное пособие.pdf

капли 0,2 м'м при Ux=0,02 Xi = -(-0,0355 м, а при Ux=0,QI x2— +0,1914 м. Если пренебречь начальной скоростью капли на рассматриваемом учаютке, то приближенно ее координата может быть определена так:

х'2 = V b (4,01 — 4 ,02) + xi = 0,2060 м.

а)

О — рремя полета каяли

106

Таким образом, погрешность при определении координаты

Пх^0,01, и при меньшем диаметре ошибка будет пренебре­ жимо мала. Вместе с тем такое допущение позволяет сокра­ тить объем вычислений.

Весьма интересно оценить влияние на характер движения" капель их начальной скорости вылета, а также скорости по­ тока воздуха. С этой целью на рис. 26 представлены траек­ тории движения капель диаметром 0,5 мм при различных на­ чальных условиях. Как видно, для противотока с увеличени­ ем скорости воздуха наблюдается значительное уменьшение вылета капель как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. В случае прямотока ее влияние на вылет ка­ пель в. вертикальном направлении также незначительно.-Для обоих режимов движения с увеличением скорости воздуха резко уменьшается время пребывания капель в дождевом объеме камеры. Так, например, для прямотока время полеца капель в камере длиной 2 м при скорости воздуха 1,25, 2,5 и 5,0 м/сек соответственно равно: 0,56; 0,37; 0,25 сек.

Изменение начальной скорости вылета капель с 15,2 до 2,) 4 м/сек почти не влияет на время их пребывания в камере.

На рис. 26 представлены также траектории капель, полу­ ченные на основе численных расчетов с учетом силы тяжести [196]. Сравнение показывает, что при скорости воздуха 1,25 и 5,0 м/сек и расстоянии до 2 м для капель диаметром 0,5 мм практически можно пренебречь влиянием силы тяжести как на время их пребывания в камере, так и :на величину вылета в вертикальном направлении. Аналогичные результаты полу­ чаются и для капель других диаметров. Таким образам, еще раз подтверждается правильность сделанного1ранее допуще­ ния, что можно не учитывать силу тяжести при решении урав­ нений движения капель.

Используя полученные результаты, можно определить зна­ чения коэффициента теплоотдачи для капель различного ди­ аметра. Из теории теплопередачи известно, что в безразмер­ ной форме коэффициент теплоотдачи может быть представ­ лен в виде функциональной зависимости от критерия Рей­ нольдса и Прандтля:

Б установках искусственного климата параметры воздуха при взаимодействии его с каплями .воды изменяются неэначи-

107

тельно, поэтому можно рассматривать критерий Рг как посто­ янную величину. Вносимая при этом погрешность будет пре­ небрежимо мала, тем более, что показатель степени «ш» в уравнении (3.45) равен 0,33.

Тогда зависимость (3.45) представим в более простом ви­

Следовательно, для определения коэффициента теплоотда­ чи достаточно знать.лишь значение критерия Рейнольдса. Сложность задачи состоит в том, что движение капель явля­ ется нестационарным и критерий Рейнольдса изменяется во времени. Влияние нестационарности движения на процесс те­ плообмена Неучено недостаточно. Однако для условий камер орошения можно использовать весьма интересную работу [187], в которой приводятся теоретические и эксперименталь­ ные данные по нестационарному тепло- и массопереносу от небольших сферических тел и капель диаметром 2—3- мм. Опыты проводились в воздушном потоке, состоящем из ста­ ционарного и нестационарного компонентов. Нестационарная составляющая генерировалась с помощью акустического ре­ зонанса и была чисто синусоидальной. В результате было ус-. таеавлено, что для твердых сфер асредненные по времени зна­ чения критерия Нуосельта для нестационарного потока хоро­ шо совпадают с расчетными-величинами при .принятии квазистационарного состояния. Хотя осредненный по времени кри­ терий Нуосельта несколько меньше, чем в случае стационар­ ного переноса для оюрещненной по времени скорости. Анало­ гичные результаты получены и для капель, если они не ви­ брируют. В рротивном случае наблюдается увеличение коэф­ фициента маосоотдачи, особенно в резонансном состоянии. Однако возникновение резонансных колебаний капель в усло­ виях камер орошения исключается из;:за отсутствия источни­ ка гармонических колебаний.

Таким образом, для камер орошения кондиционеров мож­ но .рассматривать теплообмен капель как ивазистационарный процесс, с сохранением функциональной зависимости (3.46").

Определить текущие значения критерия Рейнольдса не­ сложно, так как из расчета траекторий полета капель уже из-' вестны начальные и относительные значения Re для движения1 вдоль осей X и У. Результаты вычислений для заданных выше1 начальных условий при встречном и попутном направлениях факела распыла приведены соответственно в табл. 12 и 13,

109