Пограничный слой подслой

Рис. 6-12. Ламинарный подслой и турбулентный пограничный слой.

Между ядром потока и ламинарным подслоем существует переходная зона, причем ламинарный подслой и эту зону иногда называют гидродинамическим пограничным слоем. Толщина его определяется тем, что напряжения сдвига между частицами жидкости в пограничном слое, обусловленные ее вязкостью и турбулентными пульсациями, а следовательно, значения V и [см. уравнение (И,40)] становятся сравнимыми 1Ю порядку. [c.47]

В модели пограничного диффузионного слоя, которую можно считать дальнейшим развитием пленочной модели, отражено влияние гидродинамических условий на процесс массопереноса. По этой модели (рис. 15-3) копцентрация вещества, постоянная в ядре потока, в турбулентном подслое толщиной 5 постепенно снижается при приближении к пограничному слою (т. е. в буферном подслое), в котором соизмеримы молекулярные и турбулентные силы вязкости, т.е. С уменьшением масштаба пульсаций [c.19]

Наиболее широко известная теория, предполагающая равномерный переход молекул через стабильный пограничный слой, называется теорией двух пленок и была предложена Уайтменом и Льюисом в 1924 г. [509, 937]. По этой теории абсорбируемый газ диффундирует через ламинарный пограничный слой и неподвижный подслой . Если в качестве абсорбента используется жидкость, то существуют такие же пограничные слои со стороны жидкости. Далее предполагают, что на границе раздела жидкость — газ существует равновесие. Тогда парциальное давление р1 и концентрация на границе раздела с,- взаимосвязаны. Когда достигается состояние установившегося режима переноса, скорость переноса из газового потока к границе и от границы раздела в объем жидкости должны быть равны. Тогда [c.107]

Для образования первоначального тонкого слоя отложений может играть существенную роль температурный градиент у самой стенки в диффузионном подслое. Это особенно важно в тех случаях, когда температурный профиль скважины может оказаться н монотонным. Такая картина наблюдается в скважинах Западной Сибири из-за наличия зон вечной мерзлоты на различных глубинах /21/. В таких случаях на колебания температур у стенки оперативно будет реагировать, прежде всего, пограничный подслой, тогда как на средней температуре потока небольшие колебания градиента по сечению трубы могут не сказаться. Между тем даже небольшие колебания температуры в пограничном слое приведут к существенному изменению его состояния как дисперсной системы. При этом из-за изменения скорости возникновения центров кристаллизации существенные колебания будут происходить в наиболее высокодисперсной части спектра распределения частиц дисперсной фазы, всецело определяющей интенсивность формирования отложений в гидродинамических условиях. Такого рода аномалии были отмечены при обработке результатов исследований ряда скважин Западной Сибири /21/. [c.123]

Представленные выше данные указывают на прямую зависимость интенсивности парафиноотложения от гидродинамической ситуации на пограничном слое поверхности подложки. Можно предположить, что шероховатость поверхности сказывается на интенсивности лишь до тех пор, пока система находится в условиях первого предельного режима /37/, т.е. когда бугорки шероховатости погружены в ламинарный подслой. В этих условиях бугорки обтекаются без отрывов и вихреобразований и ламинарность подслоя не нарушается. Для рассматриваемого нами процесса этот режим будет определяться соотношением высоты бугорков шероховатости и толщины диффузионного подслоя. Расчеты по ранее приведенным формулам показы- [c.139]

Турбулентный пограничный слой, ламинарный или вязкий подслой [c.273]

Турбулентный пограничный слой при Рг=1 в вязком подслое [c.281]

Проблема теплообмена в шероховатых трубах и каналах в теоретическом плане до настоящего времени не нашла своего разрешения. Ниже приводится разработанная в ЦКТИ методика расчета, позволяющая теоретически определить интенсивность теплообмена в рассматриваемых набивках в зависимости от их геометрических параметров и коэффициентов сопротивления Я. Для пограничного слоя в шероховатом канале рассмотрим четырехслойную схему (вязкий подслой, промежуточная область, вихревое ядро — во впадение в турбулентное ядро со стабилизированным профилем скорости — для основного потока). Напряжение трения т и тепловой поток в турбулентном потоке определяются зависимостями [c.16]

В модели диффузионного пограничного слоя принимается, что на границе раздела фаз образуется вязкий подслой и перенос массы от ядра потока к поверхности контакта фаз осуществляется затухающей турбулентной диффузией. В газожидкостном слое перенос массы происходит под действием турбулентных пульсаций различного масштаба вплоть до крупномасштабных. Последние обеспечивают постоянство концентраций и температуры во всем рассматриваемом объеме газожидкостного слоя, кроме пограничного, где происходит затухание турбулентных пульсаций [c.75]

В турбулентном пограничном слое молекулярная диффузия не играет роли, и перенос вещества осуществляется турбулентными пульсациями. Далее, в вязком слое коэффициент турбулентной диффузии быстро уменьшается с приближением к поверхности стенки, но все же турбулентные пульсации являются еще основным механизмом переноса вещества. Только вблизи стенки, в так называемом диффузионном подслое, молекулярная диффузия преобладает над турбулентной. [c.98]

Турбулентный пограничный слой, В вязком подслое определяющее значение имеют силы вязкого трения. Поэтому здесь применим закон жидкостного трения Ньютона (I. 132) [c.121]

Аналогично образованию гидродинамического пограничного слоя формируется тепловой пограничный слой. В нем, как и в гидродинамическом пограничном слое, имеется тепловой подслой, в котором теплота передается путем молекулярной теплопроводности, [c.299]

Это уравнение должно быть решено совместно с уравнениями, описывающими профиль скоростей. В вязком подслое оп описывается зависимостью (11.85) w+ = yJ , а в переходной области и турбулентном слое — зависимостью (11.88) ы)+ = А пу+ + В. Для оценки влияния критерия Рейнольдса на кинетику теплоотдачи можно ограничиться более простыми зависимостями, определяющими поле скоростей. Как было показано в гл. II, в области значений критерия Рейнольдса Ю- < Ке < 5-10 распределение скоростей в пограничном слое может быть с достаточной точностью описано так называемым законом корня седьмой степени [c.302]

Для расчета количества диффундирующего вещества из турбулентного потока к твердой поверхности в теории турбулентности введено понятие ламинарного подслоя, в котором перенос вещества предполагается только молекулярной диффузией. В прилегающем к ламинарному подслою турбулентном пограничном слое предполагается, что молекулярная диффузия не играет роли и перенос вещества происходит только вследствие турбулентных пульсаций. В основной части турбулентного потока вследствие интенсивного перемешивания предполагается, что концентрации выравнены. [c.60]

Как указывалось, полное подобие распределения скоростей, температур и концентраций возможно лишь, когда тепловой пограничный слой совпадает по толщине с гидродинамическим, т. е. а = V и Рг = г/с = 1, а диффузионный подслой имеет ту же толщину, что и гидродинамический. Последнее условие соответствует О = V, или Рг = /0 1. Таким образом, существование аналогии между переносом массы, тепла и механической энергии (трением) ограничено следующими условиями она соблюдается лишь в условиях внутренней задачи, при Рг = Рг = 1, а также при отсутствии стефанового потока (см. стр. 400), который возможен только в процессах массопереноса. [c.406]

Ре.= URID > 1), в случае движения капель и пузырей (i/ — скорость движения центра тяжести —радиус капли или иузыря показывает [11, 12], что пё-риод проницания равен ио порядку величины Трел 2/ /i/, т. е. времени контакта (по Хигби T = 2RIU). Иными словами, хотя время контакта и мало, но период праницания не больше. Таким образом, основное допущение теории Хигби в этом случае не выполняется. В дальнейшем оказалось, что предположение о нестационарности, лежащее в основе модели Хигби, отражает некоторые стороны гидродинамики течения в вязком подслое развитого турбулентного пограничного слоя. Однако реальная нестационарность имеет совсем иную природу и П0 имеет ничего общего с предположениями Хигби. [c.171]

Содержательный обзор и сравнение двух описанных выше подходов к созданию теории вязкого подслоя представил Кистлер [42]. Он констатирует, что сущность пути, использованного Стернбергом, заключается в использовании идеи Прандтля о том, что движущей силой процессов, происходящих в подслое, являются флуктуации давления в пограничном слое, подобно тому, как это происходит для осцилляций ламинарного пограничного слоя. [c.179]

Дальнейшее развитие гидродинамическая теория вязкого подслоя получила в работе Шуберта и Коркоса [43, 44]. В ней линеаризованные уравнения Навье — Стокса для пульсаций скорости упрощались за счет того факта, что в области вязкого подслоя отсутствует нормальный градиент пульсаций давления. Шуберт и Коркос положили этот факт в основу линейной теории и на этой основе смогли разрешить многие из отмеченных трудностей в постановке граничных условий. При этом подслой рассматривался как узкая область типа пограничного слоя, реагирующая на турбулентные флуктуации давления, которые создают известную движущую силу для процесса переноса импульса в подслое. Предположение о том, что р(х,у,гх)=р х,хг) (где индекс ш — условие на стенке), позволило учесть условия во внешней части пограничного слоя, связав тем самым процессы эволюции турбулентных возмущений в этих частях пограничного слоя, и в то же время дало возможность ограничиться следующими простыми усло-вия.ми обычные условия прилипания на стенке и требование, чтобы при возрастании у влияние вязкости в решении исчезало. [c.179]

И решалась в предположении о линейно.м распределении скорости в вязком подслое, Таким образом, была использована физическая гипотеза о затухании невзаимодействующих вихрей в ламинарном плоско-параллельном, стационарном, безградиеитном теченш (эта гипотеза является, по-видимому, хорошим приближением к действительности непосредственно вблизи стенки). Проведенное теоретическое рассмотрение показало, что структура турбулентности в вязком подслое определяется крупномасштабными вихрями, сильно вытянутыми в продольном направлении. Эти вихри двигаются со скоростью, значительно превышающей локальные скорости в вязком подслое и составляющей примерно полов1шу скорости на внешнем крае пограничного слоя (или на оси, если рассматривается течение в трубе). Этому способствуют и напряжения Рейнольдса, которые затухают пропорционально третьей степени расстояния от стенки. Вычисления показали также, что поперечный интегральный масштаб вихрей в подслое соизмерим с толщиной вязкого подслоя, в то время как продольный интегральный масштаб турбулентности в подслое почти на два порядка больше. Этот факт указывает на важную роль трехмерности пульсационного движения в пределах вязкого подслоя. [c.180]

Очень тонкий ламинарный слой, непосредственно примыкающий к стенке, обычно называют ламинарным подслоем, так как в этой области преобладаю вязкие силы. К этому подслою примыкает область с сильно развитым турбулентным течением, называемая переходным слоем, в котором средняя скороси. в осевом направлении быстро увеличивается с расстоянием от стенки. Третья область — основной поток — отличается от двух предыдущих тем, что в пей преобладают инерционные силы, а изменения скорости с расстоянием от стенки относительно малы. В переходном слое развивается интенсивная мелкомасштабная турбулентность, в то время как в основном потоке существует крупномасштабная турбулентность. На самом деле большинство вихрей образуется, конечно, на стенке и перемещается затем в основной ноток, где они затухают. Они зарождаются в виде мелких вихрей, имеющих высокие скорости, и затухают в виде крупных вихрей, имеющих низкие скорости. Пограничньп слой очень тонок на входе в канал или на передней кромке плоской пластины и утолщается с расстоянием вниз но потоку вдоль стенки, по мере того как силы сопротивления замедляют все большую массу жидкости. Эффект утолще ния пограничного слоя показан на рис. 3.6 и 3.7 [16, 17]. [c.46]

В компактных теплообменниках, использующих в качестве теплоносителя воздух при атмосферном давлении, ввиду малых гидравлических радиусов проходных сечений для воздуха и ограничений по мощности, затрачиваемой на прокачку, рабочий диапазон чисел Рейнольдса составляет 1000 ч- 5000. Другими словами, рабочая область — это переходная область от ламинарного течения к турбулентному. При работе в этой области лyчuJe всего выбирать такую геометрию теплообменной матрицы, которая вызывала бы некоторую турбулентность потока при малых числах Рейнольдса. Кривые рис. 11.7 свидетельствуют о том, что при использовании матрицы из сплющенных труб с рифлеными ребрами (поверхность № 9,68 — 0,870) нерегулярности геометрии вызывают в потоке воздуха турбулентность, достаточную для улучшения коэффициента теплоотдачи при числах Рейнольдса вплоть до 500, при которых коэффициенты теплоотдачи для плоских и рифленых ребер становятся одинаковыми (хотя фактор трения все еще несколько выше для рифленых ребер). Заметим также, что наклон кривых для фактора трения на рис. 11.7 становится более крутым прп числах Рейнольдса, меньших примерно 2000. Это означает, что хотя течение преимущественно является турбулентным, ламинарный подслой в пограничном слое утолщается по сравнению с развитым турбулентным течением. [c.214]

В ядре потока движение является развитым турбулентным. В турбулентном пограничном слое происходит переход турбулентного движения в ламинарное. В вязком подслое под действием сил -1рсния движение приближается к ламинарному и возрастает значение молекулярной диффузии. Однако на большей части толщины вязкого подслоя преобладает турбулентная диффузия. Лишь в самой глубине вязкого подслоя, внутри тонкого диффузионного подслоя, непосредственно примыкающего к самой стенке трубы, молекулярная диффузия становится преобладающей. [c.74]

Если за пределами внешней граиицы теплового пограничного слоя преобладающее влияние иа теплообмен оказывает турбулентный перенос, то в самом слое, по мере приближения к стенке все большее значение приобретает теплопроводность, а в непосредственной близости от стенки (в весьма тонком тепловом подслое) перенос тепла по нормали и стенке осуществляется только теплопроводностью. [c.276]

На границе ядра потока с пограничным слоем Со onst. Подобие переноса вещества у границы раздела фаз установим на основе представления о диффузионном пограничном подслое. [c.401]

Хотя сейчас общепринято [25, 26], что турбулентное движение в некоторые моменты времени может распространяться очень близко к стенке, при исследовании вопросов переноса массы более приемлемым является традиционное представление о структуре турбулентного пограничного слоя. Так, если газ может переноситься через ламинарный подслой за счет молекулярной диффузии, то подобный механизм переноса частиц будет возможен только для таких мелких частиц, на поведение которых существенное влияние оказывает броуновское движение [24]. В разд. 3.4 обсуждалась тенденция частиц к отставанию от турбулентного движения окружающей жидкости. Можно ожидать, что при движении к стенке частицы вырвутся из окружающего вихря за счет своей инерции и ударятся о стенку. Этот механизм проскакивания частицами области низкой турбулентности вблизи стенки и попадания на стенку был впервые предложен Фрид-лендером и Джонстоуном [15]. Трудности использования этого представления связаны в основном с аналитическим заданием условий инерционного пролета частиц. Дэвис [19] наиболее полно разработал эту модель его подход иллюстрируется на фиг. 11.2. В расчетах Дэвиса были использованы следующие допущения. [c.348]

Образовавшийся на экранных трубах топок подслой по химическому (минералогическому) составу разделяется на две группы. Подслой (I) образуется на тех частях экрана, где температура газов в термическом пограничном слое высокая. Он характеризуется низким содержанием щелочных металлов (в среднем 140=4,2%) и высоким содержанием железа (в среднем Ре20з=25,3%) при больших значениях соотношений между сульфидной и общей серой (в среднем 5с-д/5об=0,33). Подслой (И), наоборот, характеризуется более низким содержанием железа (Ре20з=20,4°/о) и более высоким содержанием щелочных металлов (К20=7,7%). Соотношение 5с-д/5оо=0,19. [c.141]

В. Д. Ранье [Л. 186] использовал модель потока Кётте для описания в ламинарном подслое турбулентного пограничного слоя. Это означает, что в приведенном выше вычислении расстояние между поверхностями заменено толщиной ламинарного подслоя, скорость иь движущейся пластины заменена скоростью на границе между подслоем и турбулентным пограничным слоем и температура tb — 378 [c.378]

Выведите уравнение для коэффициента теплообмена при испарительном охлаждении, используя подход Ранье, как описано на стр. 378. Используйте зависимости, приведенные в 8-1, для описания условий в турбулентной части поля потока и модель потока Кётте для описания условий в ламинарном подслое. Получите уравнение для турбулентного потока в трубе и для турбулентного пограничного слоя. [c.384]

Оценка отношения бж/б ж (б ж — толщина вязкого подслоя) по уравнению бж/б ж = Ргж следующему из общей теории конвективной диффузии в жидкостях [1], показывает, что, например, для диффузионного числа РГж=ЮОО величина бж/б ж при физической массопередаче составляет менее 1/30. Для массопередачи с химической реакцией это отношение уменьшается примерно в р ж/ ж раз. Результаты оценки подтверждают правомерность допущения Шл = onst в диффузионном пограничном слое, утопленном в вязком подслое. [c.15]

Для интегрирования уравнений (3.65) — (3.67) принид1ают определенный вид зависимости коэффициентов турбулентного обмена От = Оа = А от расстояния г, который характеризует закон затухания турбулентных пульсаций в пограничном слое А г). По Прандтлю, внутри ламинарного подслоя турбулентность отсутствует, а вне его принимает заданное постоянное значение А. По Карману, между ламинарным подслоем и основным потоком существует зона сопряжения, обеспечивающая непрерывность функции А (г). В литературе рассматриваются и другие, более сложные зависимости А (г), например с постепенным затуханием турбулентности в вязком подслое [60]. [c.101]

Рнс. II. 12. Формирование турбулентного пограничного слоя на плоской пластине / — турбулентный пограничный слой // —вяэкпГ подслой. [c.116]

Когда турбулентный поток вступает в контакт с обтекаемой поверхностью (рис. II. 12) сначала образуется ламинарный пограничный слой, подобный рассмотренному выше. По достижении некоторого критического размера ламинарное движение в пограничном слое становится неустойчивым (точка А) и развивается турбулентность. В переходной зоне, ограниченной точками А и В, турбулентность распространяется на всю толщину пограничного слоя /, за исключением тонкого слоя вблизи стенки называемого вязким подслоем II. В нем имеет место струйное течение, которое подвергается, однако, интенсивным внешним возмущениям, вызванным проникновением турбулентных пульсаций из ядра потока. Эти пульсации затухают и не приводят к развитию турбулентности, поскольку в вязком подслое определяющую роль играют силь вязкости. Резкой границы между вязким подслоем и т фбулентным пограничным слоем нет. Между ними имеется небольшая переходная область. В связи с малой толщиной вязкого подслоя измерить экспериментально распределение скоростей в нем не удается. Поэтому нет сведений относительно изменения толщины вязкого подслоя по длине. Обычно считают, что его толщина в развитом турбулентном пограничном слое остается по длине неизменной. Условия развития турбулентности в пограничном слое определяются формой и состоянием обтекаемой поверхности (шероховатостью), условиями обтекания и степенью турбулентности потока жидкости. Переход пограничного слоя от ламинарного режима движения к турбулентному определяется критическим значением критерия Рейнольдса Ке кр, для нахождения которого в качестве определяющего размера принимается длина в направлении потока I. Для пластин и тел вращения большой длины при движении жидкости вдоль твердого тела Ке кр = = 2-10 - 2-10 . Для тел другой формы Ке кр меньше. [c.116]

При ламинарном режиме движения жидкости (для труб при Re < 2320) коэффициент трения практически не зависит от шероховатости поверхности, поскольку относительная шероховатость A/R (R — радиус трубы) при A/R С 1 мало влияет на профиль скоростей. При турбулентном режиме движения влияние шероховатости определяется соотношением размеров выступов Д и толщины вязкого подслоя бв- Если бв > Д, то жидкость в вязком подслое обтекает выступы и шероховатость практически не сказывается на значении X. Если же Д л бв или Д > бв, то выступы турбулизируют вязкий подслой и необходим дополнительный расход энергии на вихреобразование. Поскольку на начальных участках трубы по ходу потока имеется ламинарный пограничный слой, влияние шероховатости на начальных участках трубы относительно мало и в наибольшей мере сказывается в области развитого турбулентного режима. Согласно (II. 89), толщина вязкого подслоя уменьшается с увеличением значения Re (напряжение на стенке Отст при этом увеличивается). Следовательно, влияние шероховатости возрастает с повышением значения критерия Re. При больших Re влияние шероховатости превалирует над влиянием обычного вязкого трения. В связи с этим при турбулентном режиме движения различают область гладкого трения, в которой X зависит только от Re и не зависит от шероховатости поверхности, область смешанного трения, в пределах которой оказывают влияние оба фактора, т. е. X зависит и от Re и от шероховатости, и область шероховатого трения, или автомодельную, в которой X определяется только шероховатостью и не зависит от Re. [c.190]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология