ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Турбулентность из "Экстрагирование из твердых материалов" Вопросы турбулентности имеют большое значение не только для выяснения гидродинамических характеристик потока, но и для переноса целевого компонента, особенно в поперечном направлении (по отношению к потоку), за счет хаотического перемещения элементарных вихрей совместно с макроскопическими объемами жидкой среды. [c.81] Многофазные системы (а экстракционные системы зачастую являются многофазными) могут быть пленочными, струйными и дисперсными. Дисперсная система представляет собой непрерывную жидкую (текучую) среду, в которой находится одна или несколько диспергированных фаз в виде твердых частиц, капель или пузырьков. При этом диаметр движущихся в жидкости частиц может изменяться примерно на 3 порядка. Такие системы характерны в технике разделения для аппаратов с вихревым слоем, при пневмо- и гидротранспорте и т. д. [c.81] Пленочные системы наиболее часто встречаются при проведении процессов разделения, конденсации, испарения, абсорбции и т. д. Струйные системы имеют место в процессах сушки, сжигания топлива, а также в процессах жидкостной экстракции (причем процессы переноса импульса, теплоты или массы между отдельной струей и окружающей ее средой изучены еще недостаточно). [c.81] Во всех рассмотренных случаях турбулентность возникает в различных формах. Это связано с тем, что в многофазных системах имеют место быстро изменяющиеся во времени и в пространстве относительные движения, носящие стохастический характер, измерения которых затруднены. Стохастичность движения в многофазных системах тесно связана с возникающей при этом турбулентностью, однако аспекты такой связи изучены еще недостаточно. В литературе имеется работа Бауэра [12], в которой обстоятельно рассматривается и обсуждается проблема турбулентности применительно к многофазным системам. [c.81] Этот дополнительный член называют рейнольдсовым тензором турбулентных напряжений он обусловлен осредненной величиной переноса пульсационного количества движения р-гг пульсационными скоростями т. [c.82] Следует учитывать, что прием осреднения турбулентного движения не сказывается на сущности процессов, характерных для турбулентного движения линии тока осредненного движения (которые непроницаемы для этого условного движения) проницаемы для пульсационного движения, переносящего из слоя в слой сквозь линии тока осредненного движения импульс, теплоту, вещество. Выделение осредненного движения из действительного турбулентного движения проводится методом стратификации (послойным рассмотрением) скорости, температуры, плотности и других характеристик потока. Кроме того, представление о том, что одни и те же объемы жидкости (газа), участвующие в пульсационном движении, переносят импульс, теплоту и массу одновременно, дополняется представлением о взаимодействии переносимой субстанции с окружающей средой. [c.82] Турбулентность по Рейнольдсу существует в непрерывных средах многофазных систем не однозначно, — на нее часто наслаиваются другие виды турбулентности. Для рейнольдсовской турбулентности характерны пульсации вектора скорости во времени. Этот вектор включает неизменную составляющую ш и наслаивающуюся скорость пульсаций да. Скорость пульсаций w в пространственных координатах разлагается на компоненты Шх, га у и w z. На рис. 3.11 показан пример временной зависимости компоненты ю у. [c.82] Максимальное значение Ти измерено зондом горячей пленки. [c.83] ИЛИ массы через межфазную поверхность в виде струйных потоков (например, в случае распыления жидкостей с помощью центробежных дисковых распылителей на периферии диске возникают объемы жидкости с циркулирующими пульсирующими струями). Неустойчивость таких течений является предпосылкой к образованию межфазной турбулентности. С увеличением расстояния от межфазной поверхности эффективность воздействия межфазной турбулентности уменьшается, тогда как рейнольдсовская турбулентность на твер-дой граничной поверхности исчезает. Межфазная турбулентность ослабевает с уменьшением потока субстанции (импульса, теплоты, массы) через межфазную поверхность при достижении термодинамического равновесия. [c.84] Математическое описание этого вида турбулентности пока отсутствует. Нич и Мачке [13] считают, что широкие возможности имеет метод ограничения массового потока к граничной поверхности с помощью диффузионной перегородки (мембраны). . [c.84] Прогнозы возникновения межфазной турбулентности базируются на исследованиях Стерлинга и Скривена [14]. [c.84] На рис. 3.14 уравнению (3.2Э) соответствуют линии III. [c.85] Визуальное наблюдение за струями и вихрями непрерывной фазы проводили, заменив шарообразные частицы цилиндрическими. Установлено, что вихри образуются в промежутках между частицами периодически, Ф. е. их существование ограничено во времени. Ярко выраженная турбулентность возникает по периферии струй, обтекающих решетку из частиц. Можно предполагать, что геометрические параметры системы обтекаемых частиц оказывают сильное влияние на турбулентность. На рис. 3.16 показана зависимость степени турбулентности ТЦд от безразмерной координаты у а для одномерного потока, обтекающего решетку из моподисперсных шаров. Вершины профилей соответствуют краевым областям струй, долины — вихревым зонам между сферическими частицами. Максимальные значения Ти находятся в области 50—60 %, тогда как для однофазных потоков в трубах и каналах степень турбулентности была на порядок меньше (2—5 %). Замечено, что структура турбулентности мало отличается от рейнольдсовской. [c.86] На рис. 3.18 показано, как возникают пульсации скорости в области за кормой обтекаемой частицы при различных ее положениях и, в частности, образование вихрей при изменении направления вращения частицы на обратное. [c.86] в результате анализа механизма турбулентности, возникающей при различной гидродинамической обстановке в аппаратах, можно качественно (а в некоторых случаях и количественно) оценить турбулентность многофазных систем. [c.88] Развитие теории турбулентности многофазных систем должно проводиться в направлениях, позволяющих прогнозировать вид возникающей турбулентности и, количественно определять ее влияние на процессы переноса импульса, теплоты и массы. [c.88] Вернуться к основной статье