43.2. Ламинарное и турбулентное движение воздуха

В технике различают два вида движения воздуха: ламинарное (параллельное, струйчатое) и турбулентное (завихренное, беспорядочное). При ламинарном движении скорость воздуха увеличивается к центру сечения канала, распределяясь в круглом канале по параболической кривой; теплоотдача воздуха в стенке будет незначительной. Турбулентное движение создает непрерывно меняющиеся по сечению канала скорости воздуха; теплоотдача при этом резко повышается. В одном и том же канале могут быть оба этих вида движения воздуха: ламинарное — в углах канала, на прямолинейных участках при малых скоростях воздуха и турбулентное — в середине сечения канала, на поворотах, у заслонок и т.д. Турбулентное движение возникает, если критерий Рейнольдса Rе>2300; при Rе до 1000 движение ламинарное, а при Rе от 1000 до 2300 — неустойчивое. При этом: Re=vd/v (см. табл. 7). Здесь v — кинематическая вязкость воздуха, зависящая от температуры, имеет следующие значения:

Кинематическая вязкость воздуха в работающих камерах в среднем v≈2,0•10-5. Турбулентное движение воздуха предпочтительнее — возрастает теплоотдача.

Для каналов прямоугольного поперечного сечения со сторонами а и b величина эквивалентного диаметра dэк будет:

Пример. Выявить минимально допустимую скорость воздуха (Rе>2300) с температурой 70°С в штабеле пиломатериалов по направлению вдоль прокладок при высоте канала 20 мм между шероховатыми поверхностями досок (частично прогибающихся в штабеле при толщине прокладок 25 мм) и расстоянии между прокладками 1 м.

Находим эквивалентный диаметр канала: dэк=2•1 •0,02/(1+0,02) =0,04м. Приняв это значение dэк и используя соотношение для Rе, определим минимальную .скорость воздуха в штабеле пиломатериалов:

Учитывая, что вблизи (прокладок возможно ламинарное движение воздуха, установим минимально допустимую его скорость внутри штабеля 2 м/с. В этом случае Re—3000, т.е. будет больше критического его значения. В случае применения более тонких прокладок минимальные скорости воздуха в штабеле должны быть соответственно выше.

Критерий Рейнольдса позволяет установить динамическое подобие потоков воздуха на действующих моделях сушильных камер. При этом надо соблюсти условия: 1) уменьшенная модель и камера нормальных размеров (например, проектируемая вновь) должны быть геометрически подобны; 2) Rе для исследуемых узлов должен быть одинаковым. Если Rе>100 000, наступает автомодельность потоков, при этом необходимость в соблюдении второго требования отпадает. При изучении на моделях тепловых процессов, как более сложных, нужно соблюдать также равенство других критериев подобия (см. табл. 7).