Ламинарный поток скоростей

Вязкость жидкости т) характеризует внутреннее трение в ламинарном потоке, скорость диссипации энергии. Наличие растворенных макромолекул искажает поле потока и вызывает увеличение вязкости по сравнению с чистым растворителем. Это увеличение выражает потери энергии, связанные с вращением макромолекул в потоке. Вычисление потерь энергии достаточно сложно. Однако если принять, что поле потока не возмущено, но энергия диссипирует при движении частицы относительно окружающей жидкости, то расчет можно упростить. Эйнштейн [54] получил выражение для вязкости раствора, содержащего любое число частиц, настолько удаленных друг от друга, что возмущения потока, вызываемые отдельными частицами, не взаимодействуют друг с другом. Имеем [c.148]

В прямолинейном канале при очень малой скорости потока отдельные струи движутся параллельно друг другу, без видимого обмена жидкостью, содержащейся в них. Такое упорядоченное установившееся движение называется ламинарным (или струйчатым). В ламинарном потоке скорость в каждой точке со временем не меняется. [c.85]

При пропускании раствора через трубку индуцируется некоторый потенциал, называемый потенциалом течения, т. е. возникает ситуация, обратная электроосмосу. Теория этого эффекта также разработана Смолуховским [17]. В ламинарном потоке скорость течения на расстоянии X от центра трубки равна [c.175]

В ламинарном потоке скорости движения частиц соответствуют эпюре скоростей воды, т. е. частицы двигаются с разными скоростями. Частицы, двигающиеся быстрее, нагоняют более медленные, и если при этом расстояние между ними оказывается равным сумме их радиусов, то частицы встречаются друг с другом и образуют агрегаты. Для монодисперсных частиц полное число встреч определяется выражением [c.46]

Отметим также влияние турбулизации потока на элюционные характеристики. В ламинарном потоке скорость в полой трубке задается уравнением Пуазейля (см. [33]) [c.58]

Изложенные выше соображения о протекаемости пористых перегородок относятся к случаям ламинарного потока, который, как правило, имеет место в капиллярных системах с малым эффективным диаметром пор. При переходе к турбулентному потоку явления и их расчеты усложняются [10]. Беркман упоминает [И], что при ламинарном потоке скорость зависит от вязкости протекающего вещества, но не зависит от его плотности, при турбулентном потоке — наоборот. [c.13]

Рис. 19. Ламинарный и турбулентный потоки жидкости а — скорость истечения жидкости меньше критической— ламинарный поток, — скорость истечения равна критической, с — скорость истечения выше критической — турбулентный поток.

В ламинарных потоках скорость потока и его скалярные параметры имеют вполне определенные значения. Напротив, турбулентные потоки характеризуются непрерывными флуктуациями скорости, которые могут приводить к флуктуациям скалярных параметров потока, таких как плотность, температура и состав смеси. Эти флуктуации скорости потока (и его скалярных характеристик) являются результатом вихревых движений потока, которые создаются за счет сдвиговых напряжений внутри потока. На рис. 12.1 показано возникновение вихря и его рост, когда два потока, движущиеся с различными скоростями (предположим, что горючее находится снизу, а воздух — сверху), соприкасаются друг с другом после разделительной пластины. Следует отметить два ключевые момента, показанные на рис. 12.1. [c.192]

Раздел IX.8. См. библиографию к разделу IX.1, касающуюся исследования профиля скоростей и диффузии в ламинарном потоке. [c.303]

Наличие стенок делает неполностью обратимой и задачу об относительном движении тела и жидкости. При стесненном падении шара в первоначально неподвижной жидкости слои ее, прилегающие к поверхности шара, движутся вместе с ним вниз, а прилегающие к стенкам трубы неподвижны. Вследствие несжимаемости жидкости на ближайшем к стенке участке возникает обратный поток жидкости, вытесняемый шаром кверху [4, 14]. Обратный случай возникает тогда, когда вся жидкость в трубе движется вверх и увлекает или поддерживает помещенные в трубу тяжелые шарики. Для ламинарного потока при параболическом профиле скоростей может получиться, что при средней скорости потока й, равной скорости свободного падения в безграничной жидкости Wn, на оси трубы и> w vi шар увлекается вверх, а вблизи стенки и С. w п шар опускается. Кроме того, расположенный несимметрично шарик, с обеих сторон обтекается потоком различной скорости и начинает вращаться вокруг горизонтальной оси. [c.29]

При более высокой скорости воды (до 5—6 см сек) краситель перемещается по трубке не в форме тонкой нити, а рассеивается в виде большого числа сначала очень мелких, а к концу трубки увеличивающихся скоплений (рис. 6-4, б). Такая картина характерна для пограничной области движения потока, в которой ламинарный поток начинает разрушаться, т. е. скользившие один по другому слои воды начинают перемешиваться. [c.64]

Гильберт [9] обращает внимание на возможность серьезной ошибки из-за различного времени пребывания в реакторе участков газа в центре и у стенок реактора, чтО вызвано наличием в ламинарном потоке градиента скорости. [c.62]

Скорость сгорания горючей смеси в турбулентном потоке (скорость распространения турбулентного пламени Ыт) значительно превышает скорость распространения ламинарных пламен — Ин. [c.138]

Большинство нефтяных и синтетических масел при обычных температурах и давлениях подчиняется закону Ньютона и относится к ньютоновским жидкостям. Вязкость определяет течение жидкости только в ламинарном потоке. При увеличении скорости ламинарный поток завихряется, послойный сдвиг разрушается. Переход от ламинарного к турбулентному потоку определяется критическим значением числа Рейнольдса Ре= = бус /т), где (1 — диаметр трубы или величина зазора. Распределение скоростей в ламинарном и турбулентном потоке заметно различается (рис. 5.12). В первом случае для вязкой жидкости устанавливается параболическое распределение скоростей с ярко выраженным максимумом у оси трубы. При турбулентном режиме скорости по сечению потока за счет его завихрения выравниваются. Отметим, что для пристенного слоя в цилиндрической трубе характерны значительные градиенты скоростей. Критическое значение Ке близко к 2500. Вследствие достаточно высокой вязкости масел и небольшой величины зазоров для смазочных масел, как правило, реализуется ламинарный поток. [c.267]

Рис. П-3. Подобие полей скорости ламинарного потока реальной жидкости.

При недостаточной турбулентности потока в реакторах вытеснения возникает разница во времени пребывания реакционной смеси по поперечному сечению аппарата. При ламинарном потоке профиль скоростей по сечению реактора является параболическим с максимумом скорости в вершине параболы, превышающей вдвое среднюю скорость скорость постепенно уменьшается по направлению к стенке, у которой она равна нулю. Несмотря на то что среднее время пребывания смеси в аппарате при параболическом профиле скоростей такое же, как и при равномерном профиле" , степени превращения в обоих случаях неодинаковы. Более продолжительное время пребывания некоторых молекул в реакторе не всегда компенсируется менее продолжительным временем пребывания других молекул. Кроме того, положение усложняется наличием диффузии. Вследствие более длительного времени пребывания у стенок образовавшиеся там продукты реакции обладают сравнительно высокой концентрацией и диффундируют к центру реактора, в то время как исходные веш,ества [c.150]

В промышленных реакторах в условиях ламинарного потока вследствие свободной конвекции концентрации выравниваются, что позволяет с допустимой точностью пользоваться при расчетах уравнениями для потока с равномерным распределением скорости. Однако в небольших лабораторных установках ошибка может оказаться весьма значительной, поэтому в данном случае целесообразно проводить исследования при турбулентном режиме. [c.152]

Неравномерное протекание реакции вследствие влияния распределения скоростей в поперечном сечении потока может вызывать нежелательные эффекты. При полимеризации вязких смесей в ламинарном потоке будет наблюдаться более неравномерное распределение полимеров по молекулярной массе, чем в реакторах с хорошим перемешиванием. Это будет отражаться на некоторых физических свойствах продуктов, например изменяется интервал температур размягчения. В случае протекания побочных или последовательных реакций деполимеризации неточность определения времени реакции может вызывать такие серьезные трудности, что окажется необходимым перейти от реакторов выт не-ния к какой-нибудь конструкции реакторов с мешалками. [c.152]

Увеличение полноты испарения жидкостей при возрастающих скоростях потока воздуха можно объяснить тем, что в условиях больших скоростей потока решающим фактором полноты испарения является не скорость диффузии, а скорость конвективных токов и скорость образовавшихся вихрей в условиях перехода от ламинарного потока к турбулентному. Кроме того, с увеличением скорости потока воздуха (газа) нарушается устойчивость капли первоначального диаметра и возможно ее дробление на более мелкие (см. гл. IV и X). [c.109]

Имеется несколько различных форм профилей скорости. В случае прямых цилиндрических реакторов без насадки профиль скоростей может аппроксимироваться кривой параболической формы, характерной для ламинарного потока, или кривой почти прямоугольной формы, характерной для турбулентного потока. Форма профиля зависит от того, превышено ли критическое значение числа Рейнольдса или нет , причем параболический профиль,при Ке<Кекр, устанавливается всегда постепенно по мере того, как по длине реактора затухают неизбежно возникающие на входе возмущения. Обычно считается, что на расстоянии, равном 50 м от входа, можно ожидать достаточно хорошей аппроксимации параболического распределения скоростей. Однако эта величина часто больше фактической длины реактора [c.65]

Однако интересные данные, полученные Шварцем и Смитом [38], свидетельствуют о том, что скорость потока, измеренная непосредственно у поверхности насадки на небольшом расстоянии от стенки трубы, в действительности больше, чем в центре ее. Представляется, что данный эффект связан с более высокой рыхлостью зернистого слоя вблизи стенки реактора. Наибольшая скорость обнаружена на расстоянии примерно одного диаметра зерна от стенки. Здесь скорость на 100% больше, чем в центре трубы, и данный эффект был выражен тем ярче, чем больше размеры зерен по сравнению с диаметром трубы. Однако, как уже отмечалось выше, наличие насадки в общем случае способствует выравниванию профиля скоростей по сравнению с ламинарным потоком в трубе без насадки. Шварц и Смит [c.65]

На рис. 14 схематически показаны упомянутые выше профили скоростей. Наибольшее отклонение от модели идеального вытеснения имеет место в случае ламинарного потока. Поэтому рассмотрим влияние ламинарного потока несколько подробнее. Наличие осложняющих факторов, таких как конвекция (вследствие неравенства температур), снижает ценность выводов в смысле их использования для расчета реакторов даже в тех немногочисленных случаях, когда в нем удается создать параболический профиль скоростей. Тем не менее учет параболического профиля при расчете представляет интерес, вследствие чего мы и рассмотрим его подробнее. [c.66]

Метод представления данных, использованный в этих работах, рассматривает квазигомогенную систему, возможно, с некоторым распределением скорости. По Тейлору ламинарный поток в круглой трубе без насадки, вследствие перемешивания, за счет молекулярной диффузии и радиального изменения скорости, может быть представлен как ноток с равномерной по сечению средней скоростью, на который наложено перемешивание. Последнее характеризуется коэффициентом эффективной осевой дисперсии. [c.300]

В неподвижном зернистом слое при низких Re газ, вследствие неодинаковой плотности упаковки частиц и особенностей ламинарного потока, неравномерно омывает различные группы частиц При этом только часть поверхности Аа <. s) омывается потоком с относительно высокой скоростью естественно, что эффективные -значения hp , вычисленные на основе As, будут занижены (в меньшей мере — для слоя крупных частиц, где условия для образования застойных зон менее благоприятны). [c.463]

Анализ гидравлического сопротивления при движении ламинарного потока газа в сухой насадке приводит к соотношению между гидравлическим уклоном и скоростью потока газа, аналогичному уравнению Козени для пористых и зернистых сред [10] [c.407]

Теоретические исследования, конструкторские разработки и практика эксплуатации центрифуг показали, что эффективность очистки масел в них повыщается при создании ламинарного потока масла в роторе центрифуги, надежном удержании в нем уловленных частиц и отсутствии проскальзывания масла относительно ротора при их совместном вращении. Эти условия осуществляют, главным образом, выбирая соответствующую конструкцию вставок ротора вставки помимо уменьщения пути частиц могут выполнять и другие функции. Для уменьшения осевой скорости потока масла в роторе применяют вставки в виде крыльчатки с винтовыми лопатками, шнека или улитки. Для выравнивания угловой скорости потока масла (и создания тем самым более благоприятных условий для удаления загрязнений) используют вставки в виде крыльчатки с радиальными лопатками, набора перфорированных или кольцеобразных поперечных дисков, набора радиальных трубок. Чтобы уменьшить вихреобразование в потоке, способствующее повторному уносу частиц, применяют вставки с перегородками (радиальными, косыми, поперечными, кольцевыми или спиральными), а также блоки осевых трубок, соты с осевым или радиальным проходом масла и т.д. [c.159]

Картина течения жидкости в изогнутом канале на основе распределения линий тока показана на рис. 7.5 и 7.6. Из рисунков видно существенное различие в характере движения жидкости, к основным особенностям которого следует отнести наличие отрыва потока, зон возвратных течений, зон оттеснения потока (на участке А В перед углом 5 и на участке В "С напротив угла В) и зон присоединения потока после зон возвратных течений (на участках ВС и ДВ ). Такой характер определяет наличие составляющей скорости потока, перпендикулярной стенке канала и, соответственно, возникновение конвективной составляющей переноса тепла в поперечном направлении при теплообмене в ламинарном потоке. [c.355]

В системе без иеремешивания элементы объема не взаимодействуют при поступлении в реактор они сохраняют свои индивидуальные свойства и при выходе из него. Это возможно, например, в реакторах с ламинарным потоком, если молекулярной диффузией между различными струями потока можно пренебречь. Слабое перемешивание потока между входом и выходом также увеличивает растянутость времени пребывания. В таких системах часть вещества находится в мертвых зонах, за счет которых общий реакционный объем увеличивается, но основной поток почти не затрагивает их. В этих зонах реакция почти полностью завершена и скорость превращения очень мала. [c.92]

При турбулентном движении благодаря сильному перемешиванию отдельных частей потока профиль скоростей значительно более пологий, чем в ламинарном потоке. Как показали опыты [c.16]

Сопротивление при ламинарном потоке в трубах на участке гидродинамической стабилизации. Дтя ламинарного стабилизированного потока в круглой грубе профиль скорости описывается выражением (2.11), из которого получено уравнение (2.13) для величины касательных напряжений в зависимости от радиуса г. При г = Гв абсолютное значение касательных напряжений из (2.13) равно [c.76]

Влияние входных аффектов. Приведенные выше зависимости справедливы для участка трубы со стабилизированными профилями скорости и температуры. Однако вблизи входа в трубу местный коэффициент теплоотдачи меняется от бесконечного до стабилизированного значения аналогично тому, как это было описано для ламинарного потока. Эксперименты показали, что для длин.-ных труб фй > 60) влияние входных эффектов можно не учитывать. Для коротких труб влияние входных эффектов может быть учтено с помощью формулы [16] [c.109]

Иванов Е. А. Оценки локальных изменений скоростей и давлений в ламинарном потоке флюида в пределах штокверка.— В кн. Динамические и физико-химические модели магматогенных процессов. Новосибирск Наука, 1983, с. 158—162. [c.155]

Ламинарный поток и большая вязкость среды определяют параболический профиль скоростей потока в секциях реактора. [c.136]

Если падение частиц происходит в ламинарном потоке, то, пренебрегая удельным весом газа, скорость падения определяем по закону Стокса [c.293]

Взаимодействие неоднородного профиля скоростей по сечению реактора и поперечной диффузии также приводит к эффективной продольной дисперсии потока. Это было впервые показано Тейлором, который предложил простой п изящный экспериментальный метод измерения продольного эффективного коэффициента диффузии. Рассмотрим, например, светочувствительную жидкость, текущую в ламинарном режиме через цилиндрическую трубу. Вспышка света, проходящего через узкую щель, может окрасить в синий цвет диск Ж1ЩК0СТИ, перпендикулярный к направлению потока. Если бы диффузии пе было, то этот диск превратился бы в параболоид, причем его край, соприкасающийся со стенкой трубы, не двигался бы вообще, а центр перемещался бы со скоростью, вдвое большей средней скорости потока. Однако при этом области с низкой концентрацией трассирующего вещества окажутся в непосредственной близости к поверхности, где эта концентрация высока, и благодаря диффузии эта поверхность начнет размываться. Трассирующее вещество в центре трубы будет двигаться к периферии — в область, где течение медленнее, а трассирующее вещество у стенок — внутрь трубы, где течение быстрее. В результате концентрация по сечению трубы станет более однородной и получится колоколообразное распределение средней по сечению концентрации трассирующего вещества, центр которого будет перемещаться со средней скоростью потока. Дисперсия относительно центра распределения, служащая мерой продольного перемешивания потока, будет нри этом обратно пронорциональна коэффициенту поперечной диффузии, так как чем быстрее протекает поперечная диффузия, тем меньше влияние неоднородности профиля скоростей по сечению трубы на продольную дисперсию потока. Тейлор пашел, что эффективный коэффипиеит продольной диффузии для ламинарного потока в трубе радиусом а равен 149,0. Более детальное исследование показывает, что эффективный коэффициент продольной диффузии имеет вид [c.291]

Зависимость, приведенная для коэффициента турбулентного обмена, аналогична зависимости для коэффициента молекулярной диффузии D= 3lav, где /о—длина пути свободного пробега молекулы, а и — средняя скорость молекулы. Если I не превосходит глубину фронта пламени в ламинарном потоке бн, то поверхность пламени должна остаться гладкой , однако, как оказалось, и в этом случае наличие турбулентности интенсифицирует обменные процессы. Величина 5н равна примерно 1 мм. Теория рассматривает поверхностное горение турбулентных объемов газа, когда 1<8 , и объемное горение, когда [c.166]

Некоторое представление о влиянии указанных факторов можно получить из анализа реакции первого порядка без учета диффузии в радиальном и ссевом направлЕниях. Закон распределения скоростей для ламинарного потока выражается уравнением Пуагейля [c.151]

Пусть а=УиУр выражает отношение требуемого объема реактора Уь для профиля скоростей в условиях ламинарного потока к объему реактора Ур, достаточному при режиме идеального вытеснение Для равных значений скорс тей потока это отношение равно 1. Но оно также равно t а Ы, если начальные концентрации реагента и константа скорости принимаются одинаковыми для обоих случаев. Поэтому получаем [c.71]

Диффузионная модель. Рассмотрим теперь причины, приводящие к появлению случайного разброса времени пребывания в реакторе. Все эти причины можно свести к одной — разбросу мгновенных значений продольной компоненты скорости элемента потока на его траектории, связывающей вход и выход реактора. Этот разброс скоростей может быть вызван попаданием в различные области реактора, где скорость движения неодинакова. Например, в случае ламинарного потока в трубе скорость сильно изменяется по сечению аппарата, будучи малой около его стенок и значительно превышая среднюю скорость движения у центра трубы. В реакторе с насадкой локальная скорость мала близ твердой поверхности кроме того, в этом случае могут возникнуть значительные вариации скорости, связанные с об- рааованием каналов и застойных зон вследствие неоднородности упаковки твердых частиц. При попадании в застойные зоны с малой скоростью движения потока значительную роль начинает играть и молекулярная диффузия. В турбулентном потоке локальные скорости изменяются не только в пространстве, но и во времени, и турбулентные пульсации и вихри становятся основной причиной случайного разброса времени пребывания в реакторе. [c.207]

Точность, вносимая граничными условиями (VI.27), является, однако, обманчивой. Дело в том, что при их выводе предполагается, что диффузионная модель справедлива повсюду, в том числе и для процессов переноса на малых расстояниях. На самом деле, однако, не существует систем, в точности описывающихся уравнением конвективной диффузии (VI. 14) или (VI. 15) с постоянными значениями линейной скорости потока и коэффициента диффузии. В случае турбулентного потока в реакторе без насадки скорость потока почти постоянна по всему сечению аппарата (кроме тонкого слоя близ его стенки), однако коэффициент турбулентной диффузии является переменной величиной, увеличиваясь пропорционально расстоянию от стенки реактора. В ламинарном потоке перенос вещества осуществляется молекулярной диффузией, так что коэффициент диффузии постоянен. Однако основная причина случайного разброса времени пребывания в реакторе — сильное различие локальных скоростей потока на различных расстояниях от стенки аппарата. Наконец, в реакторах с насадкой, отклонение времени пребывания в реакторе от среднего знйчения вызывается образованием турбулентных вихрей в промежутках между твердыми частицами, разбросом локальных скоростей потока за счет неоднородности упаковки слоя и задержкой вещества в застойных зонах. Во всех этих случаях распределение времени пребывания в реакторе делается близким к нормальному, если длина аппарата достаточно велика, и только в этих условиях диффузионная модель становится пригодной для приближенного описания процесса. [c.211]

При ламинарном потоке в прямой трубе профиль линейных скоростей приводит к значительной растянутости времени пребывания. В частности, по расчетам Денбиха при параболическом профиле скоростей [c.108]

Осборн Рейнольдс [83] в 1883 г. показал, что отклонения, полученные при определении вязкости способом истечения из капилляров и выражаю щиеся в кажущемся повышении вязкости, обусловливаются переходом линейного (ламинарного) потока в турбулентный (вихревой). Рейнольдс уста новил, что, чем больше внутреннее трение жидкости, тем слабее проявляется ее тенденция к турбулентному движению, причем в данной трубке жидкость,, обладающая меньшей кинематической вязкостью, образует завихрения при меньших скоростях, чем жидкость с большей кинематической вязкостью.. [c.252]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология