Тепло и массообмен в пограничных слоях - Патанкар С.
Скачать (прямая ссылка):
Влияние размера трубки. Для выявления влияния размеров насадка были изготовлены три геометрически подобные плоские заборные трубки. Высота устья прямоугольного приемного отверстия составляла для каждой из них соответственно 0,1;
0.075 и 0,05 мм. Измерения концентраций проводились в идентичных условиях при касании трубки со степкой. Результаты приведены на рис. ПП2-1.
Заслуживает быть отмеченной близость асимптотических значений измеренных концентраций для всех трех зондов. Фактически различия между ними меньше погрешности хроматографа. Сходные результаты дали измерения концентраций в нескольких сечениях пластины при различных интенсивностях поперечного потока выдуваемой мас-
Рис. ПП-2.1. Влияние скорости забора порции и размеров приемного отверстия насадка на измеренные концентрации.
Высота устоя зонда в дюймах; X — 0,004; # — 0,003: Д — 0,002.
сы. На этом основании был сделан тот вывод, что содержание гелия, полученное с помощью пробоотборной трубки, касающейся стенки, может быть принято за величину концентрации на стенке.
Во всех последующих измерениях (как на стенке, так и в пограничном слое) использовался зонд-пробоотборник с высотой приемного отверстия 0,075 мм.
ПП-2-4. Измерение расхода
Суммарный расход вторичного воздуха и его секундное количество, подводимое отдельно в индивидуальную массообменную камеру, сообщающуюся с исследуемой пористой пластиной, измерялись диафрагмами, изготовленными в соответствии с техническими требованиями Британских стандартных условий [Л. 11]. Не было необходимости в специальных измерениях расхода гелия, поскольку его нетрудно вычислить по измерениям концентрации гелия в массообменной камере и расходу воздуха. Все же для контрольных измерений расхода гелия применялся ротаметр, с помощью которого затем обеспечивалось поддержание постоянства расхода в процессе отбора проб.
ПН-3. ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТОВ
До начала опытов пластина выставлялась таким образом, чтобы поток был строго осесимметричным. Эксперимент начинался с измерения профилей скорости на выходе из щели и в сечении струи, удаленном от нее на расстояние 178 мм. Затем в тех же сечениях определялись профили концентрации. Подача гелия не была непрерывной. После его пуска -и выравнивания до постоянной величины отбиралась первая порция смеси, затем зонд немедленно вводился в поток для забора свежей пробы. С этого момента подача гелия прекращалась, проба водилась в хроматограф, зонд перемещался в другую точку, и лишь после этого вновь возобновлялась и регулировалась подача гелия.
Концентрация смеси в массообменной камере, сообщающейся с исследуемой пластиной, измерялась четырехкратно за время измерения профиля концентрации.
Расход гелия выбирался из расчета получения 1%-объемной концентрации на стенке. На удалениях от стенки, превышающих 12 мм, измерения концентрации не производились потому, что нас интересует информация только из пристеночной области. Кроме того, весьма малые концентрации в области течения, удаленной от стенки, не могут быть измерены хроматографом достаточно точно. Они выпадают из диапазона линейной характеристики прибора.
Профили скорости и концентрации измерялись в шести сечениях, удаленных на
178, 203, 254, 229, 279 и 305 мм от щели, при определенной интенсивности массопере-иоса через стенку (расстояние от щели до оси симметрии составляло 76 мм). Затем устанавливалась и поддерживалась на заданном уровне новая величина скорости массопереноса через проницаемую стенку, и все измерения повторялись заново. Эта величина варьировалась ступенями и составляла в опытах 3; 6; 12; 2; 25,4 см/сек.
ПН-4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТОВ
Измеренные в опытах профили скорости и концентрации содержатся в работе [Л. 77] (таблицы II.4-1 и II.4-2 соответственно). Степень согласования между собой этих измерений может быть установлена интегрированием профилей концентраций поперек струи и сравнением полученной величины с расходом гелия через пористую стенку. Такая проверка показала, что расход гелия, вычисленный интегрированием г.рофи лей, на 50—100% превышал расход гелия через стенку.
Такой массовый баланс, однако, не может быть точно составлен в данном случае, поскольку небольшие пространственные изменения пористости стенки, отклонения о г двумерного течения и местные неоднородности гелиевовоздушной смеси, несомненно создают погрешности.
С другой стороны, невязка баланса массы может указывать на неточности измерения концентрации. Измерения профиля концентрации и объемного расхода гелия чере* стенку зависят от способа отбора пробы и ее анализа. Поэтому невозможно с уверен ностью установить, завышены они или занижены.
Одной из причин погрешностей измерения концентрации может быть внутренняя геометрия зонда. Альпиниери [Л. 2] считает, что за этот счет возможны значительны-изменения величины измеряемой концентрации. В основе его, по-видимому, лежи' явление, известное под названием «предпочтительного отбора», когда более легкие молекулы гелия попадают внутрь зонда быстрее тяжелых молекул воздуха. Этот процесс ускоряется при определенной геометрии зонда.
