Виталий Иванович Семихин
Тюмень
Vitaliy I. Semikhin
Tyumen
Роман Владиславович Малюгин
Тюмень
Roman V. Malyugin
Tyumen
Елена Игоревна Елина
Тюмень
Elena I. Elina
Tyumen
Борис Владимирович Григорьев
Тюмень
Boris V. Grigoriev
Tyumen
Александр Елин
Тюмень
Alexandr Elin
Tyumen
Рассмотрены актуальные вопросы повышения гидродинамической эффективности, улучшения эксплуатационных и технических характеристик различных тепло- и массообменных аппаратов и устройств, а также обеспечения требуемого режима и условий течения жидкостей разной вязкости. К таким теплообменным устройствам относятся радиаторы, содержащие трубки для циркуляции теплоносителя. При решении указанных вопросов, помимо изучения характера течения различных жидкостей в круглых горизонтальных трубках (капиллярах), требуется определение условий, при которых течение жидкости в капиллярах и круглых трубках малого диаметра является ламинарным, и его можно описать уравнением Пуазейля. Представлены экспериментальные данные по определению расхода воды через горизонтальные круглые трубки различного диаметра. Определена зависимость объёмного расхода от перепада давления и показано, что радиус трубки и динамическая вязкость жидкости являются основными параметрами, определяющими характер течения жидкостей в горизонтальных трубках. Рассмотрено течение дистиллированной воды в трубках диаметрами 0,95; 1,6; 2,0 мм при избыточном давлении 0,266–4,000 кПа. Установлено, что зависимость объёмного расхода от избыточного давления остаётся линейной при использовании трубки диаметром 0,95 мм во всём указанном диапазоне давлений. Увеличение радиуса трубки повышает вероятность возникновения флуктуаций скорости течения и появления радиальной составляющей скорости – возникновения элементов турбулентной структуры потока жидкости. Режим течения воды в трубках диаметрами 1,6; 2,0 мм отклоняется от ламинарного характера при давлениях более 1,3 и 1,0 кПа соответственно. Зависимость объёмного расхода от давления остаётся линейной при течении в трубках диаметрами до 5–6 мм 40 % водного раствора хлорида кальция, трансформаторного, трансмиссионного и моторного масел с коэффициентами динамической вязкости 0,002–0,182 Па·с. Результаты исследований жидкостей различной вязкости приведены в виде номограммы зависимости отношения радиуса трубки в четвёртой степени к вязкости жидкости от радиуса трубки. Анализ описанной выше зависимости позволяет предсказать характер течения исследуемой жидкости при заданных значениях радиуса трубки и коэффициента динамической вязкости. Полученные результаты будут полезны при проектировании и эксплуатации различных теплообменных устройств, например, радиаторов с трубками для циркуляции теплоносителя.
The issues of increasing hydrodynamic efficiency, improving the operational and technical characteristics of various apparatus and devices used in the fi eld of heat and mass transfer, as well as ensuring the required regime and flowow conditions of liquids of different viscosities do not lose their relevance. To solve these issues, in addition to studying the nature of the flowow of various liquids in round horizontal tubes (capillaries), it is necessary to determine the conditions when the flowow of liquid in capillaries and round tubes of small diameter is laminar and can be described by the Poiseuille equation. Experimental data on determining water flow ow through horizontal round tubes of various diameters are presented. Determining the patterns and features of such flow ows is mostly aimed at increasing hydrodynamic efficiency, improving the operational and technical characteristics of various apparatus and devices, as well as ensuring the required flow ow regime and conditions. Experimental data on determining the flow ow rate of water through horizontal tubes of circular cross-section with different diameters are presented in the article. The dependence of the volumetric flow ow rate on the pressure drop has been determined; it has been shown that the main parameters that determine the nature of the flow ow of liquids in horizontal tubes are the tube radius and the dynamic viscosity of the liquid. The flow ow of distilled water in tubes with diameters of 0.95, 1.6 and 2.0 mm at an overpressure of 0.266 kPa to 4 kPa is considered. It is shown that the dependence of the volumetric flow ow rate on the excess pressure remains linear at 0.95 mm in the entire considered pressure range. An increase in the tube radius increases the likelihood of velocity flow uctuations and the appearance of a radial velocity component, i.e. the occurrence of elements of a turbulent structure. In this regard, with tube diameters of 1.6 and 2.0 mm, a deviation of the water flow ow regime from the laminar character was established at pressures of more than 1.3 kPa and 1 kPa, respectively. The dependence of the volumetric flow ow rate on pressure for a 40 % aqueous solution of CaCl2, transformer, transmission and engine oils with dynamic viscosity coefficients from 0.002 Pa·s to 0.182 Pa·s remains linear up to pipe diameters of 5–6 mm. The experimental results are shown in the form of a nomogram of the dependence of the coefficient K* on the tube radius at different values of the viscosity coefficient. The results of studies of liquids of various viscosities are presented in the form of a nomogram of the dependence of the ratio of the radius of the tube to the fourth power to the viscosity of the liquid on the radius of the tube. The analysis of which makes it possible to predict the nature of the flow ow of the investigated liquid at the given values of the tube radius and the dynamic viscosity coefficient. Heat exchange devices for the design of which the presented results can be used include a variety of radiators that include tubes through which coolant circulates.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.