Рис. 8. Относительный расходводы через различные секции при разных режи-
мах работы моделей 1 и 2:
кривая
1
— модель 1,
Q
= 20
см
3
/с; кривая
2
— модель 1,
Q
= 80
см
3
/с; кривая
3
—
модель 2,
Q
= 20
. . .
80
см
3
/с
В модели с гофрированными вставками неравномерность течения
по параметру
q
ниже, причем она почти не зависит от общейподачи
воды, и кривая
2
на рис. 8 соответствует расходам от 20 до 80 см
3
/с.
Относительныйрасход через первую секцию здесь приблизительно на
15% больше среднего, а через 12-ю — на 7% меньше.
Таким образом, неравномерность течения воды в модели 2 меньше
примерно в 2 раза, чем в модели 1, а гидросопротивление в 1,5–2 раза
больше.
Тот факт, что распределение течения по секциям зависит от скоро-
сти прокачки воды в модели 1 и не зависит в модели 2, заслуживает
отдельного рассмотрения.
Обозначим через
R
гидросопротивление межэлектроднойполости
секции вместе с прорезями, через
r
— сопротивление части подводя-
щего (отводящего) канала между двумя соседними секциями. Тогда
распределение относительных расходов по секциям будет зависеть от
отношения
R/r
=
x
. Если
x
→ ∞
(
R r
), то расход через все меж-
электродные полости секцийодинаков, если
x
→
0
(
R r
), тогда вся
жидкость будет течь только по полости первойсекции. По результатам
моделирования имеем:
x
≈
260
в модели 1,
x
≈
540
в модели 2.
Если гидросопротивления
R
и
r
линейно зависят от скорости
жидкости (например, как гидросопротивление течению через пря-
молинейный канал при ламинарном режиме), тогда их отношение
x
остается постоянным. Это означает, что распределение относительных
расходов по секциям не зависит от скорости прокачки воды.
В нашем случае наличие местных сопротивленийвносит нелиней-
ность в обеих моделях. Предположив, что зависимость
R
от скорости
жидкости линейно-квадратичная, легко показать, что с увеличением
скорости неравномерность расходов по секциям уменьшается, кроме
того, при увеличении
R
по сравнению с
r
зависимость распределения
от скорости слабеет.
Выводы.
Проведено численное моделирование течения воды в ги-
дравлическом тракте электролизера с твердополимерным электроли-
46 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2009. № 3
