ТЕПЛОФИЗИКА И ОСНОВЫ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЙ
ТЕПЛОТЕХНИКИ
77
Уравнения подобия получаются в результате обработки экспериментальных
данных. Уравнения эти представляют собой зависимости между
неопределяющим и одним или несколькими определяющими числами подобия.
В таком же виде часто обрабатывают результаты моделирования или натурных
испытаний действующих агрегатов.
Уравнения подобия используют, в первую очередь, для нахождения
неизвестной величины, входящей в неопределяющее число подобия. Для этого
их часто преобразуют в развернутые уравнения, в которые числа
подобия не входят.
При подсчетах, связанных с уравнениями подобия, обязательно соблюдение
определяющих размеров и температур, заложенных первоначально в
использованные числа подобия.
Определяющие размеры могут быть разными: геометрический или
эквивалентный диаметры, высота поверхности или трубы и т.д.
Первоначальный выбор определяющего размера произволен, но соблюдение
его в дальнейшем обязательно.
В качестве определяющих температур принимают одно из следующих
значений:
t
с
- температура стенки;
t
ж
- средняя температура капельной жидкости
или газа;
t
m
= 0,5
⋅
(
t
с
+
t
ж
), примерно соответствующая средней температуре
среды в пограничном слое.
Определяющие величины обозначают специальными индексами при числах
подобия. Так, например, если число Re изображено как
νω=
d
d
ж,
Re
, то это
значит, что Re должно быть подсчитано при определяющем
размере
d
(диаметр трубы), а кинематическая вязкость должна соответствовать
определяющей температуре
t
ж
. Если указанные индексы отсутствуют, то
следует выяснить из первоисточников, какие определяющие величины были
использованы первоначально. Кроме того, необходимо знать, в каких пределах
чисел подобия действительны уравнения подобия. Применение их вне этих
пределов могут привести к недопустимым погрешностям.
4.6. Моделирование физических процессов и метод аналогии
Теория подобия дает исходные предпосылки для исследования физических
процессов, протекающих в технологических агрегатах на объектах меньших
размеров (моделях). В частности, моделирование широко используется при
изучении нагревательных устройств.
Если модель изготовлена в геометрическом масштабе, подсчитанном в
соответствии с требованиями теории подобия, и соблюдено необходимое
соотношение других параметров, то имеются основания утверждать, что
полученные результаты будут достаточно достоверными.
Полученные данные можно использовать при проектировании новых и для
разработки технологических режимов действующих агрегатов.
