Кольцевой слой – обобщенный одномерный канал

В настоящей работе вводится понятие нового обобщенного одномерного канала – кольцевого слоя. Он включает в себя твердую цилиндрическую стенку и примыкающую к стенке слоя жидкости или газа, на внешней поверхности которого отсутствует поток импульса и достигается максимум скорости. Согласно определению, существует два кольцевых слоя: внешний и внутренний. Для каждого в статье представлены расчётные формулы их геометрических характеристик: площади, смоченного периметра, гидравлического диаметра, кривизны слоя. В зависимости от параметра кривизны кольцевого слоя β канал может переходить в плоский, круглую трубы или эквивалентную ячейку пучков стержней различного относительного шага. Распределение скорости при турбулентном течении теплоносителя в кольцевом канале описывается универсальным профилем скорости. С помощью него получены соотношения для определения отношения максимальной скорости к средней, отклонения максимальной скорости от средней, коэффициента гидравлического сопротивления канала в зависимости от его кривизны. Они, в зависимости от значения параметра кривизны β, обобщают данные по турбулентному режиму течения жидкости или газа в плоском канале, круглой трубе, кольцевом канале и пучках стержней при гладкой и шероховатой поверхности канала. Указано, что для заданной формы и геометрии шероховатости необходимо знать зависимость второй константы логарифмического профиля от безразмерной высоты. Полученные расчётные формулы могут быть использованы в инженерных расчeтах гидравлики теплообменного оборудования для нужд атомной энергетики.

1. Андреев С.Ю., Гришин Б.М., Кошев А.Н., Камбург В.Г., Гарькина И.А. // Региональная архитектура и строительство. 2012. № 2(13). С. 107–113.

2. Альтшуль А.Д. // Гидравлика и аэродинамика. 1975. Москва: Стройиздат.

3. Высоцкий Л.И. // Научный журнал Российского НИИ проблем мелиорации. 2012. № 4(08). С. 125–138.

4. Идельчик И.Е. // Справочник по гидравлическим сопротивлениям. Под ред. М.О. Штейбенрга. 3-е изд. 1992. Москва: Машиностроение. С. 60–64.

5. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. // Справочник по теплогидравлическим расчетам. Под ред. П.Л. Кириллов. 2-е изд. 1990. Москва: Энергоатомиздат.

6. McKeon B.J. // J. Fluid Mech. 2005. V. 538. P. 429–443.

7. Федорович Е.Д., Фокин Б.С. и др. // Руководящий документ по стандартизации РД 24.035.05-89. Методический указания. Тепловой и гидравлический расчeт оборудования АЭС.

8. Nikuradse I. // Forschungs-Heft. 1933. V. 361. P. 1–22.

9. Кадер Б.А. // Теоретические основы химических технологий. 1979. Т. 13. № 5. С. 663–675.

10. Medgedem S., Korsun A.S. et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1689. P. 012054. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1689/1/012054