Турбулентная диффузия изучение

Турбулентная диффузия взвешенных в атмосфере частиц представляет не только узко специальный интерес для физиков-теоре-тиков и метеорологов, но является также проблемой большой практической важности. Распространение дыма промышленных предприятий приобрело в настоящее время серьезное значение в связи с охраной общественного здоровья. В сельском хозяйстве инсектициды нередко применяются в виде аэрозолей для получения равномерного осадка на почве, воде или растениях, а в некоторых случаях и для нанесения на летящих насекомых. Распространение спор грибков, вызывающих различные болезни растений, и перенос пыльцы и других дыхательных аллергенов — примеры других практически важных случаев атмосферной диффузии. Законы турбулентной диффузии в атмосфере применяются также при изучении распространения ядовитых газов, выпадения радиоактивной пыли, образующейся при атомных взрывах, и при маскировке военных объектов дымовыми завесами. [c.271]

Механизм процессов массопереноса. Трудности чисто теоретического анализа и расчета массопереноса обусловлены сложностью механизма переноса к границе раздела фаз и от нее путем молекулярной и турбулентной диффузии и недостаточной изученностью гидродинамических закономерностей турбулентных потоков, особенно вблизи подвижной границы раздела фаз. [c.395]

В литературе решение уравнения (4.4) рассматривается с тремя разными граничными условиями для канала бесконечной, полубесконечной и ограниченной длины. Выбор граничных условий зависит от конструкции аппарата и методики проведения эксперимента по изучению продольной турбулентной диффузии. Наиболее близкими к реальным условиям течения газожидкостных потоков в массообменных аппаратах являются граничные условия для канала конечной длины, в соответствии с которыми распределение концентраций трассера рассматривается по всей длине аппарата или контактного устройства, а за пределами аппарата принимается отсутствие турбулентной диффузии в потоке [c.128]

Измерение скорости растворения твердых тел в турбулентном потоке вязкой жидкости является важным методом изучения турбулентности в непосредственной близости от твердой поверхности. Как было отмечено нами [2], в подобного рода процессах вследствие малых коэффициентов диффузии легко осуществляются очень высокие значения диффузионного критерия Прандтля (критерия Шмидта). Тем самым удается получить сведения о распределении, скоростей турбулентного потока в зоне, непосредственно прилегающей к поверхности. [c.226]

При изучении дисперсии потока в колоннах диаметром до 300 мм различными исследователями установлено [25 — 28], что степень продольного перемешивания жидкости существенно зависит от размера аппарата и что коэффициент продольного перемешивания изменяется прямо пропорционально диаметру аппарата. Этот факт находится в полном соответствии с теоретическими исследованиями о дисперсии вещества в однофазных потоках в трубах, которые приводят также к увеличению коэффициента турбулентной диффузии пропорционально диаметру аппарата [29]. [c.148]

Экспериментальное изучение продольной и поперечной турбулентной диффузии в барботажном слое показало, что коэффициент радиальной диффузии в несколько раз меньше коэффициента продольной диффузии [2СГ, 48]. В газовой фазе поперечная турбулентная диффузия оказалась еще меньше по сравнению с продольной, особенно при низких скоростях газа [49]. Указанное обстоятельство подтверждается, в частности, возможностью использования однопараметрических диффузионных моделей для описания гидродинамики структуры потоков при отсутствии поперечной неравномерности в их движении. [c.153]

Эксперименты по изучению горизонтальной турбулентной диффузии в прибрежной зоне Черного моря показали, что интенсивность диффузии зависит от многих определяющих факторов (от масштаба явления или размеров пятен струй, от плотностной стратификации вод, от скоростей течения и др.). Удалось установить характер зависимости коэффициента диффузии от масштабов явления (размеров пятен или потоков примесей) — как для масштабов порядка десятков, и сотен метров, так и для масштабов с размерами до 3—5 км. Обнаружено, что интенсивность горизонтальной турбулентной диффузии существенно возрастает с усилением течения и с удалением от берега. Коэффициенты турбулентного перемешивания в 5 милях от берега оказались на 1—2 порядка выше, чем в 0,5—1,2 мили от [c.267]

Несмотря на то что большинство промышленных пламен относится к турбулентному диффузионному типу, химия диффузионных пламен изучена еще недостаточно. Устойчивость, форма и яркость этих пламен определяется главным образом физическими процессами турбулентной диффузии. Показано, что в установившемся режиме горения топливо и кислород не находятся в контакте друг с другом, а разделены пограничным слоем, в котором концентрация каждого из них снижается до нуля. Реакция протекает на обеих поверхностях этого горячего слоя, и общий механизм горения углеводородных топлив, по-видимому, сводится к образованию углерода (путем пиролиза) на внутренней стороне пограничного слоя и образованию активных радикалов (вероятно, гидроксильных) на его наружной стороне. Таким образом, частицы, реагирующие между собой в пограничном слое, не являются исходными реагентами. Детали механизма горения в диффузионном пламени пока не выяснены, хотя число работ, посвященных изучению физической картины процесса смесеобразования , очень велико. Некоторые проблемы, относящиеся к практическим диффузионным пламенам, обсуждаются ниже. [c.556]

Процесс распространения пламени в турбулентном потоке, наиболее часто встречающийся в практике сжигания газа в промышленности, недостаточно изучен. Однако имеющийся экспериментальный и теоретический материал [Щелкин, Трошин, 1963] позволяет достаточно четко представить картину распространения пламени в турбулентном потоке. Процесс распространения пламени за счет молекулярной теплопроводности, рассмотренный выше, соответствует сжиганию газа в ламинарных потоках. В турбулентных потоках при наличии пульсаций скорости дело обстоит несколько иначе. Здесь также будет иметь место явление молекулярной теплопроводности, но к нему добавится перенос тепла за счет турбулентной теплопроводности — турбулентной диффузии. При турбу- [c.48]

Пленочная теория Льюиса-Уитмена. Массопередача может осуществляться путем молекулярной, конвективной и турбулентной диффузии. При изучении процесса общий коэффициент массопередачи в ряде случаев выражается через частные коэффициенты. Это весьма плодотворная идея нашла отражение в исследованиях механизма молекулярной диффузии, проведенных авторами "пленочной теории" Льюисом и Уитменом в 1923 — 1924 гг. Льюис и Уитмен, используя аппарат теории растворения Нернста и Бруннера (1904), при разработке модели процесса диффузии делали следующие основные допущения [c.14]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ТУРБУЛЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ [c.136]

Из математических моделей гидродинамических структур потоков наибольшее распространение в расчетной практике и при изучении массопередачи получили диффузионная и секционная модели, подробно рассмотренные в гл. 4. При наличии массопередачи в потоках принципиальное содержание и физический смысл математических моделей гидродинамических структур потоков не меняется в диффузионной модели изменений концентраций компонентов в потокак рассматривается как следствие конвективной, турбулентной и молекулярной диффузий частиц в потоках. При этом под турбулентной диффузией понимается перенос массы, обусловленный крупномасштабными пульсациями и флуктуациями скоростей потоков. В секционной модели вместо непрерывного профиля изменения концентраций компонентов в потоке рассматривается ступенчатый профиль, каждая ступень которого соответствует одной секции полного перемешивания частиц потока в пределах определенного объема аппарата. [c.177]

Кинг [79], рассматривая массоотдачу в жидкую фазу от свободной поверхности жидкости, ввел в модель проницания переменный коэффициент турбулентной диффузии. Было принято, что Ео является степенной функцией расстояния от поверхности. Установлено, что показатель этой степенной функции равен четырем. Время контакта t остается в качестве переменной, хотя и обсуждается возможность использования функции распределения элементов поверхности по возрастам . Анализ, который связан в основном с изучением зависимости от О, показывает, что переход от модели проницания к модели турбулентного пограничного слоя происходит плавно с увеличением времени контакта. [c.181]

Теперь подытожим все важнейшие выводы, касающиеся процессов перемещивания внутри стратосферы и через тропопаузу, полученные из анализа поведения различных трассеров. Следует иметь в виду, что практически во всех случаях мы регистрируем лишь абсолютные приращения или убыли концентраций исследуемых примесей. Без детального знания необходимых коэффициентов турбулентной диффузии и характера воздущных течений такие абсолютные значения не позволяют нам сделать вывод о том, обусловлены ли они турбулентной диффузией вдоль градиентов концентрации или всецело атмосферной циркуляцией. На рис, 68 представлена схематическая диаграмма всех процессов обмена, обнаруженных в результате наблюдений. В случае, когда обмен обусловлен перемешиванием воздушных масс или когда не имеется достаточного подтверждения того, что обмен обусловлен упорядоченным перемещением воздуха, стрелки на рисунке направлены в обе стороны. Возможность упорядоченного переноса водяного пара, а также, вероятно, и озона над тропической тропопаузой указана широкими стрелками. Используя эту схему, мы проведем анализ процессов обмена различных примесей, которые представляют интерес для изучения стратосферного перемешивания и циркуляции. [c.325]

Распределение биогенных веществ в водоеме определяется не только расположением их источников и стоков, но и вертикальным переносом в толще воды (и обменом с донными отложениями). Вертикальное распределение биогенных веществ определяется по сезонам и в течение суток турбулентной диффузией, которая в свою очередь зависит от профиля температуры. В стратифицированном озере обмен между поверхностными и глубинными слоями в значительной степени ограничен, и это приводит к образованию летом аноксии в глубинных водах. Один из методов контроля эвтрофных вод (подробно см. главу 3) связан непосредственно с предупреждением появления или даже разрушения термической стратификации. Когда озера замерзают, то отсутствуют поверхностные источники биогенных веществ (включая кислород), что создаст дополнительные трудности при изучении годового цикла температуры и обмена биогенными веществами. [c.57]

Обычно считают, что эти три механизма будто бы взаимно исключают друг друга. Однако более подробное изучение приводит к выводу, что все они взаимосвязаны. Так, поверхность жидкости принимает пальцеобразную форму вследствие поверхностной турбулентности. Этот процесс достаточно продолжителен он протекает в течение минут и даже часов. Возможно, что такая форма жидкости образуется также и в результате взаимной диффузии молекул обеих жидкостей через поверхность раздела. С другой стороны, неравномерная диффузия сама может послужить причиной поверхностной нестабильности, как это будет рассматриваться далее. Отрицательное поверхностное натяжение обусловливает термодинамическую неустойчивость и как следствие этого — движение жидкости и разрушение поверхности. Таким образом, на кинематику течения жидкости отрицательное а влияет так же, как и уменьшение а, но более интенсивно. [c.63]

Тип случайного процесса, который часто используется при изучении турбулентности и диффузии, может быть охарактеризован как стационарный, однородный, изотропный и гауссовский. [c.58]

Изучение процесса миграции газов имеет очень большое значение для познания геохимии газов. Под миграцией газа понимают любое перемещение его в земной коре. Важнейшими видами миграции являются диффузия, фильтрация, всплывание, турбулентное движение, перенос газов в растворен- [c.249]

Одной из задач исследования пылей, дымов и туманов является выяснение свойств отдельных частиц, другой задачей — изучение свойств аэрозолей как систем Исследование свойств индивидуачь-ных частиц дало много ценных данных, особенно для понимания процессов образования аэрозолей, их движения, диффузии, оптических и эчектрических свойств Однако нередко аэрозоли приходится рассматривать как системы, аналогичные газам, особенно при изучении атмосферных аэрозолей и турбулентной диффузии аэрозолей (иногда с учетом их седиментации под действием силы тяжести) Объектами исследования некоторых оптических свойств аэрозолей например при маскировке предметов дымовыми завесами, также служат не отдельные частицы, а системы частиц [c.13]

Движение пузырей газа в барботажном слое резко увеличивает интенсивность продольного перемешивания жидкости, поэтому в барботажных и дисперсных двухфазных системах на контактных устройствах степень продольного перемешивания жидкости существенно зависит от расхода легкой фазы. Так, в барботажном слое переход от барботажного к пенному режимам приводит к увеличению продольного перемешивания жидкости, которая становится особенно заметной при пульсациях газожидкостного слоя [23]. Дальнейшее увеличение нагрузок в инверсионном режиме приводит уже к уменьшению продольного перемешивания жидкости [24]. Отмеченные закономерности изменения продольной турбулентной диффузии подтверждаются также результатами изучения дисперсии жидкости в барботажном слое на перфоративных контактных устройствах в колоннах диаметром от 40 до 160 мм. [c.147]

При наличии данных о распределении концентраций компонента в жидкости по контактному устройству при помощи уравнений (5.90) или (5.92) можно определить одновременно оба параметра математической модели Nqg и Pei, без привлечения данных по изучению турбулентной диффузии в жидкости на холодных моделях. Искомые значения параметров определяются методом итерации при совпадении фактических и -расчетных профилей концентраций компонента по контактному устройству. Для выполнения расчетов могут быть использованы специальные программы на ЭВМ. При отсутствии таких программ можно воспользоваться графиком зависимости комплекса е по уравнению (5.92) для трех значений координаты от критерия Pei, и комплекса к (рис. 5.10). Поскольку при I = 0,5 положенне этих кривых мало. ззпнсит от Pei,, использование приведенных графиков позволяет быстро и достаточно точно определять искомые значения параметров модели. [c.216]

Дальнейшее распространение потока сточных вод течениями, его смешение и разбавление процессами турбулентной диффузии является одной из важнейших проблем, требующих изучения. Состояние иоследоваиий в этой области, важнейшие задачи и некоторые результаты по изучению горизонтальной турбулентной диффузии в прибрежной зоне Черного моря изложены в наших работах (Зац, 1964, 1965, 1966, 1967а, б и др.). [c.267]

Отмечено, что турбулентная диффузия, определяемая по методике с непрерывной подачей метящего вещества в диспергированной фазе, в насадочной нульсационной колонне при изученных условиях не обнаруживается. [c.97]

Для капель коэффициенты массоотдачи дисперсной и сплошной фаз являются, по-видимому, величинами одного порядка, так как коэффициенты турбулентной диффузии будут одинаковыми на поверхности капель. Из рис. 25 видно, что это предположение верно, хотя оно требует дальнейшего подтверждения в опытах с системами, свободными от меж-фазовых эффектов. До того, как эта теория будет количественно подтверждена, необходимо получить данные по изменению турбулентной вязкости и диффузии вдоль поверхности раздела, например, посредством изучения профилей скоростей и концентраций. Следует отметить, что в соответствии с рис. 26,а волнообразование на поверхности раздела может рассматриваться как проявление переноса турбулентности. Однако это не обязательно в свете наблюдений Льюиса, установившего, что скорость массопередачи в его ячейке была несколько выше при вращении мешалок в одну сторону, чем при вращении их в противоположные стороны, хотя в первом случае не происхсдило волнообразования на поверхности раздела фаз. Поэтому очень возможно, что вихри передаются через гладкую поверхность путем действия сил трения (рис. 26,6). [c.85]

Движение частиц, взвешенных в турбулентном однородном и изотропном потоке, при отсутствии их влияния на- структуру потока рассмотрено в теоретических работах В. Г. Левича. Весьма существенным для аэродинамических расчетов является вопрос о движении аэрозольных частиц в свободных струях. Ему посвящено небольшое количество экспериментальных исследований. Н. Кубыниным при изучении полей концентраций полидисперсной (10—300 мк) угольной пыли в струе воздуха, выпускаемой со скоростями и0 = 22 и 38 м/сек из трубки диаметром 5 см, одновременно определялись поля скоростей воздуха. Важным результатом является независимость профилей скоростей в струе при возрастании концентрации пыли от 0 до 1,15 Г/Г воздуха. Ввиду близкого значения коэффициентов турбулентной диффузии DT и турбулентной вязкости YT, естественным является сходство полей скоростей и концентраций. Практическая независимость профиля скоростей от концентрации пыли подтверждена также в работе [107]. [c.131]

Аналогичный подход применили Васан и Уилки [181] при теоретическом изучении влияния Увм на перенос массы в турбулентном потоке газа. Для описания характера уменьшения 51 на отрезке от входа в трубу до области полностью развитого турбулентного потока в работе было использовано уравнение (5.29), характеризующее изменение коэффициента турбулентной диффузии с изменением расстояния от стенки. Для нескольких примененных в опытах бинарных газовых смесей при 5с = 0,2 1,0 и [c.203]

Турбулентность при слоишых условиях течения в реактивных двигателях обычно является неизотронпой, что увеличивает сложность анализа. Из-за отсутствия данных о турбулеитггости в трубах реактивных двигателей в настоящее время теорию турбулентности можно применить только качественно однако имеется ряд измерений коэффициента турбулентной диффузии, произ] еденных в условиях, представляющих интерес для конструкторов реактивных двигателей. Методика этих измерений [16, 17, 18] состояла в изучении распределения концентраций пара или капель жидкости вниз по потоку от точки впрыскивания, расположенной в центре круглой трубы, через которую с большой скоростью протекает поток воздуха. Если выразить число капель или концентрацию паров топлива в зависимости от отношения / топлива к воздуху и составить баланс вещества для элементарного объема воздуха, то, пользуясь уравнением (2.1) в цилиндрических координатах, получим [c.352]

Поэлементное изучение составляпцих продольного перемешивания в экстракторах с вибрирупцими тарелками показывает (рис.1), что при низких и средних интенсивностях вибрации до ЗхЮ с разнит в величинах коэфд[ициента продольного перемешивания и коэффициента турбулентной диффузии в полупромышленной колонне О, 4x0,2 м, И =1,бм значительная и достигает 50%. [c.205]

Для изучения чувствительности модели к изменению таких параметров, как коэффициенты смертности, скорость разложения детрита бактериопланктоном, скорость прироста первичной продукции, были проведены многочисленные эксперименты на существенно укрупненном разбиении водоема (6—7 ячеек по горизонтали и не более 2 ячеек по вертикали). Эксперименты показали, что малые изменения перечисленных параметров приводят к малым же изменениям основных величин — Д Z и Изменения же скорости оседания растворенного в воде минерального фосфора Wp и коэффициента вертикальной турбулентной диффузии значительно меняют концентрацшо и как результат других субстанций. [c.209]

Наибольшее число экспериментальных данных по изучению. кинетики экстракции накоплено с использованием методики осаждения или всплывания единичных капель. На основании анализа большого массива эиапериментальных данных и с привлечением модельных представлений О механизме массопередачи при обтекании капли сплошной фазой различными авторами (получены (полуэмпирические соотношения для определения коэффициентов массопередачи по сплошной и дисперсной кд фазам для капель, ведущих себя как твердые шары (молекулярная диффузия в капле) и для капель с внутренней циркуляцией (турбулентная диффузия в капле). Эти выражения общеизвестны, подробно (проанализированы в литературе [142, 260] и широко используются в практике расчетов процесса экстракции [274—277]. Наименее изученным остается вопрос [c.157]

Турбулентность, вихревая диффузия и повторное увлечение частиц. В последние годы в уравнение Дойча был внесен ряд изменений для учета турбулентности, вихревой диффузии и повторного увлечения частиц. Эти изменения были проанализированы Робинсоном [691, 597], который также участвовал в изучении этой проблемы. Фридландер был первым, кто, пытаясь преобразовать уравнение Дойча, вывел уравнение, в котором рассматривались одновременно вихревая диффузия и движение под воздействием внешнего силового поля [276]. В данном случае Фридландер предполагал, что поток частиц, перпендикулярный стенке электрофильтра Р/[в г/(м -с)], выражается уравнением [c.459]

Наиболее широко к изучению проблемы к.п.д. электрофильтра подошел Куперман [172—174], который учитывал вихревую диффузию, электростатическую миграцию и повторное увлечение частиц. Как положительный, так и отрицательный перенос частиц в турбулентном потоке является теоретически обоснованным, но при наличии турбулентного граничного слоя инжекция частрц сквозь ламинарный слой не может быть использована для объяснения увеличения осаждения при росте числа Рейнольдса. Вместо этого, как отмечал Фридландер, считают, что положительная диффузия способствует миграции частицы из области повышенной [c.461]

Другим интересным применением аналогии процессов диффузии и теплообмена является турбулентное горение, обусловленное диффузией кислорода к стенкам выгорающего канала или сгорающего тела. Изучение таких процессов весьма важно для техники горение пылевидного топлива в топках, выгорание стенок штрека в угольном массиве при подземной газификации углей и т. д. Естественно, что в этом направлении велось много экспериментальных исследований, к числу которых принадлежат работы Цухановой и Предводителева по горению угольных каналов при течении в них подогретого воздуха [29]. Попытаемся дать теоретическое толкование процесса горения угольного канала [30], определяемого диффузией кислорода к его стенкам. К нему применимо дифференциальное уравнение (29,6), если под у понимать концентрацию кислорода. [c.117]