Турбулентный режим течения

При турбулентном режиме течения, который в основном и имеет место в аппаратах тепловлажностной обработки воздуха, задача определения скоростей еще более усложняется, так как система уравнений Рейнольдса, описывающая осредненное турбулентное движение, незамкнута и для ее решения необходимо ввести дополнительные предположения относительно неизвестных величин турбулентных пульсаций. Но и это не позволяет преодолеть целый ряд сложностей при расчете теплообменных аппаратов, которые связаны с отсутствием надежных методов интегрирования уравнений Рейнольдса для больших чисел Re, особенно в трехмерном случае.

Недостаточно изучены также закономерности турбулентных пульсаций, знание которых необходимо при проведении расчетов с использованием уравнений Рейнольдса. Поэтому решение задач теплообмена на основе указанных уравнений в настоящее время затруднено и такие решения известны лишь для относительно простых двухмерных случаев.

Часто кинетика тепломассообменных процессов при турбулентном режиме течения изучается с помощью методов теории пограничного слоя, сущность которой состоит в том, что воздушный поток разбивается на две области: ядро, в котором скорость, температура и концентрация по сечению меняются незначительно, и сравнительно тонкие слои - динамический, тепловой и концентрационный, непосредственно примыкающие к контактным поверхностям, в которых наблюдаются существенные градиенты указанных величин.

В такой постановке уравнения Навье-Стокса существенно упрощаются и появляется возможность получения решений определенного класса задач с использованием более простых вычислительных методов. Однако и в этом случае рассматриваемые поверхности имеют сравнительно простые очертания и полученные решения могут быть использованы лишь в качестве информации о локальных коэффициентах тепло- и массопереноса, которые можно использовать при разработке упрощенных одномерных моделей теплообменных аппаратов.

Именно такие модели находят широкое применение при математическом моделировании аппаратов тепловлажностной обработки воздуха СКВ и В. Дело в том, что в инженерной практике наибольший интерес представляет не распределение термодинамических параметров в пространстве (области), занимаемом потоком, например распределение температур и концентраций, а лишь средние значения указанных величин и температур поверхности.

Поэтому в инженерных приложениях получил широкое распространение одномерный метод описания процессов тепломассообмена. В этом случае параметры паровоздушной смеси поперек потока принимаются постоянными и изменяющимися лишь вдоль потока. Связь между среднемассовой температурой, удельными тепловыми массовыми потоками через единицу контактной поверхности и ее температурой устанавливается соотношениями.