Тепло и массообмен в пограничных слоях - Патанкар С.
Скачать (прямая ссылка):
ПН-2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И АППАРАТУРЫ П11-2-1. Пористая пластина
Пористый материал пластины должен обладать однородной проницаемостью и достаточной прочностью во избежание выпучивания под действием перепада давления. Шероховатость может затенять эффект массопереноса.
В работе Бейкера ,[Л. 5] содержатся подробные сведения о различных пористых материалах, известных в настоящее время. В данном экспериментальном исследовании пористым материалом служил поросинт, получаемый спеканием бронзовых шариков. Образец пластины Б изготовлен из шарика с номинальным диаметром 0,076 мм. Бейкер проверил равномерность фильтрации через пороснитовую пластину, используя метод пузырей. Пористая структура материала оказалась вполне однородной.
Пластина размерами 610X711 мм была составлена из четырех пороеинтовых секций размерами 305x355,6 мм, припаянных по боковым кромкам друг к другу. Участку обтекаемой поверхности пластины, расположенному напротив сопла, придавалась непроницаемость с помощью эпоксидной смолы. Вследствие этого поток первичного воздуха не мог проходить через пластину в месте соударения струи со стенкой. Была устроена отдельная массообменная камера для одной из порисинтовых секций, на которой проводились измерения. Таким образом стали возможны отдельные измерения массового потока воздуха, поступающего в эту камеру. Сама камера помещалась внутри другой камеры больших размеров, из которой воздух поступал в три другие секции. Таксе устройство позволило производить точные измерения скорости массопереноса через контрольную секцию независимо от небольших индивидуальных различий в проницаемости четырех пороеинтовых пластин. Гелий добавлялся в качестве индикаторного газа только в малую массообменную камеру. Такая методика позволяет уменьшить расход гелия в 4 раза; при этом отклонение от двумерности течения было небольшим.
ПП-2-2. Измерение скорости
В данном исследовании можно было обойтись без измерения профилей скорости, поскольку Бейкер 1[Л. 5] выполнил такие довольно обширные измерения на аналогичной установке. Тем не менее желательно провести эти измерения в случае высоты щели и скорости истечения из нее, отличных от имевших место в опытах Бейкера.
Измерение скорости у самой стенки оказалось невозможным, поскольку, как было сообщено Бейкером, эффекты турбулентных, флуктуаций и влияние вязкости, обусловленные присутствием в этой области датчика и забиванием его приемного отверстия, ограничивают наименьшие размеры применяемой плоской микротрубки: для скоростей, больших 5 м/сек, минимальная высота ее приемного отверстия составляет 0,584 мм. Для измерения профиля скорости использовалась гребенка из пяти микротрубок полно-
Вторичныи воздух + гелий F2
IПристеночная У- струя
:/
-Iх
Ш^ерВичный воздух
70
- Порисцщя пластЯяа
Рис. ПП-1.1. Схема опытной установки.
то напора. У ближерасположенной к стенке микротрубки ^чсота плоского носика была '0,584 мм, за ней расположена круглая микротрубка с диаметром приемного отверстия ¦0,762 мм, остальные три круглых насадка имели диаметр приемного отверстия, равный
1,27 мм. Расстояние между соседними -микротрубками составляло приблизительно 5 мм. Гребенка микротрубок перемещалась в потоке с помощью специального устройства с микрометром, позволяющим определять ее пространственное положение. Момент касания микротрубки со стенкой фиксируется обычным электрическим контактом. Полный напор каждого насадка гребенки измерялся батарейным манометром, заполненным партфином. При измерениях профиля скорости в щели применялся вертикальный U-образный манометр.
ПП-2-3. Измерение концентрации
В опытах производились измерения концентраций двоякого рода: определялись содержание гелия в маосообменной камере и профиль концентрации в пристенной струе. Для этих целей использовался метод отбора пробы гелиевоздушной смеси в соответствующей точке с последующим анализом па газовом хроматографе. Метод отбора проб, таким образом, является важной составной частью методики опытов. Ниже мы познакомимся с деталями этого метода более обстоятельно.
Анализ отобранной пробы. Производился газовым хроматографом марки Шандон KG-2 с двухметровой разделительной колонной с насадком из молекулярных cn’i Линде для сепарации газов, проходящих через теплопроводящую ячейку. Подключенный к ней самописец вычерчивает кривые, на которых имеются пики. Высота пиков соответствует содержанию данной компоненты в смеси. В качестве газа-носителя использовался азот, поэтому два значительных пика на хроматографической кривой принадлежали гелию и кислороду. Температура колонны поддерживалась на уровне примерно 60° С. Анализ отобранной порции смеси объемом 1 мл никогда не отнимал больше 3 мин. Она подавалась в хроматограф под давлением с помощью газового шприца емкостью 1 мл. Высота пика гелия при неизменном объеме пробы характеризует концентрацию гелия. Все же, чтобы исключить возможное непостоянство объема отобранной пробы, за меру концентрации принимается отношение высоты пиков гелия и кислорода. Для пропорциональности этого отношения массовой концентрации (доле) гелия необходима строгая линейность калибровочной кривой газового хроматографа.
