ДИССИПАЦИЯ ЭНЕРГИИ В ПОТОКЕ ГИДРОСМЕСИ
Диссипация (рассеяние) механической энергии в потоке гидросмеси происходит в результате трения смеси воды с твердыми частицами о твердые (деформируемые или неде- формируемые) границы потока, а также вследствие турбулентного перемешивания конечных масс гидросмеси при ее движении. Турбулентное перемешивание гидросмеси в сравнении с турбулентным перемешиванием чистой воды усложняется наличием твердой составляющей, так как при таком перемешивании необходим дополнительный расход энергии на поддержание частиц во взвеси и преодоление дополнительных сопротивлений, связанных с наличием в перемешивающихся массах жидкости инородных инертных включений.
В потоках чистой воды конечный переход механической энергии в тепло происходит при потере индивидуальности мельчайших вихревых масс, обособленное существование которых прекращается за счет вязкости жидкости. Влияние твердых частиц на структуру потока сходно в некотором смысле с воздействием повышенной вязкости, что определяет увеличение конечного размера распадающихся вихревых масс в потоке гидросмеси в сравнении с чистой водой.
Таким образом, процесс диссипации энергии в потоке гидросмеси более интенсивный, чем в аналогичном потоке (имеющем ту же среднюю скорость) чистой воды. При транспортировании гидросмеси по замкнутой циркуляционной трубчатой системе она нагревается быстрее, чем чистая вода.
Потерю энергии на преодоление трения можно выразить в общем виде величиной тих, где т — напряжение силы трения, a vx — скорость движения жидкости в направлении оси потока (черта сверху означает осреднение данного параметра во времени).
Величину т на границах потока, обозначаемую обычно то, определяют по эмпирическим формулам как величину, находящуюся в непосредственной связи с величиной /см — гидравлическим уклоном при движении гидросмеси. Для однородной жидкости пользуются прямолинейным законом изменения т по высоте потока, что неприемлемо для потоков гидросмеси ввиду нелинейности в распределении консистенции по вертикали потока. Закон изменения vx по вертикали для чистой воды представляется известной логарифмикой Прандтля. Для потоков гидросмесей, как указывалось ранее, эта закономерность осложняется наличием твердых частиц.
Диссипация энергии, обусловливаемая падением твердых частиц массы pTBs в потоке жидкости со скоростью w или поддержанием этих частиц потоком во взвеси на некоторой высоте от дна.