Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Химические реакции в пограничном слое ламинарном

    Введение. В этой главе рассматривается влияние массообмена и химических реакций на характеристики ламинарного пограничного слоя. Полученные здесь уравнения могут быть использованы для определения влияния на теплопередачу в сжимаемом ламинарном пограничном слое любого числа одновременно протекающих реакций. Для иллюстрации использования этих уравнений приводится пример расчета. [c.140]


    Приближение пограничного слоя для установившихся двумерных ламинарных течений с химическими реакциями [c.383]

    Процесс ламинарной естественной конвекции при горении вертикальной поверхности горючего материала, описанный выше, усложняется вследствие совместного тепло- и массообмена, протекающих химических реакций и переноса излучением. Этот сложный процесс был впервые рассмотрен Сполдингом [80], который, применив ряд упрощающих предположений, получил автомодельное решение, аналогичное решению Польгаузена [70] для течения в пограничном слое на плоской пластине. В работах [50, 51] соответствующие процессы были рассмотрены более подробно и найдены приведенные выше соотношения был охвачен широкий диапазон определяющих параметров [c.405]

    Ламинарный пограничный слой с химической реакцией на поверхности в предельном случае вязкой среды [c.243]

    Пока мы не определяем величину сог, выражающую химический источник. Прежде всего интересно определить среднее время, необходимое для того, чтобы инжектируемое вещество за счет конвективного и диффузионного переноса прошло через ламинарный пограничный слой, но в отсутствие горения. Затем, сравнивая изменение времени, плотности и температуры с изменением этих параметров, требующимся для протекания реакции, [c.111]

    А. Акр ив о с, П. Л, Шамбре. Ламинарный пограничный слой с реакциями на поверхности.— В сб. Газодинамика и теплообмен при наличии химических реакций . М., ИЛ, 1962. [c.51]

    Альтман и Вайс [Л. 1] рассматривали влияние реакций ассоциация—диссоциация в турбулентном пограничном слое на теплоотдачу Они учли тот факт, что число Льюиса в ламинарном подслое может быть не равно единице, и получили формулу, связывающую с температурами и составами в состояниях 5 и С . Авторы не утверждали явно, что основным фактором для теплоотдачи является (для числа Льюиса, равного единице) разность энтальпий и пришли к необходимости определения эффективной разности температур , учитывающей химические эффекты. Подобный подход использовался автором данной статьи в более ранней работе по горению жидких топлив Л. 46]. Альтман и Вайс рассматривали влияние гомогенных реакций только качественно. [c.184]

Рис. 18-3. Предполагаемые профили скорости и концентрации для ламинарного пограничного слоя при наличии гомогенной химической реакции. Рис. 18-3. Предполагаемые <a href="/info/152300">профили скорости</a> и концентрации для <a href="/info/117140">ламинарного пограничного слоя</a> при наличии <a href="/info/728346">гомогенной химической</a> реакции.

    Диффузионный поток на вращающийся диск. Уравнение конвективной диффузии имеет наиболее простую форму для задачи о массопереносе к поверхности вращающегося с постоянной скоростью круглого диска, когда на его поверхности протекает гетерогенная химическая реакция. Важной особенностью вращающегося диска как поверхности реакции является то, что толщина гидродинамического пограничного слоя при ламинарном течении, а вместе с ней и толщина диффузионного пограничного слоя постоянны по всей поверхности диска, за исключением его краев. Это означает, что условия переноса вещества в любой точке поверхности диска одинаковы. Такие реакционные поверхности называют равнодоступными в диффузионном отношении [4]. Указанные особенности обусловливают использование вращающихся дисков, в частности, для изучения закономерностей химической кинетики [8]. [c.362]

    Для удобства читателя теория ламинарного пограничного слоя, представленная со многими ее разветвлениями, излагается на основе единой формы записи системы дифференциальных уравнений, полученной путем преобразования общепринятых уравнений пограничного слоя. Теория турбулентного пограничного слоя излагается также на основе единой системы уравнений пограничного слоя. Это позволяет избежать утомительных преобразований уравнений пограничного слоя. При этом не происходит потери общности, так как учет влияния химических реакций, массопереноса, плавления поверхности, взаимодействия ударной волны с пограничным слоем, формы тела и градиентов давления делается без применения преобразований к различным граничным условиям. [c.8]

    В частности, изучаются некоторые вопросы теории вязких течений реагирующих газовых смесей, выводятся общие уравнения теории пограничного слоя, причем рассматриваются как ламинарный, так и турбулентный случаи. Результаты, относящиеся к расчету теплопередачи для двумерных и трехмерных форм, получены с учетом диссоциации газа в пограничном слое, химических реакций, отличных от диссоциации, эффекта переноса массы, оплавления поверхности, взаимодействия между газом в пограничном слое и поверхностью. Главное усилие было направлено на то, чтобы дать основные идеи исследователям, стремящимся вырваться за пределы [c.11]

    МАССООБМЕН И ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ В ЛАМИНАРНОМ ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ [c.140]

    Заключение. В этой главе мы рассмотрели реагирующий ламинарный пограничный слой. Пункт 5.2 вскрыл природу тех задач, для которых применимы уравнения пограничного слоя. Затем в п. 5.3 были изложены обоснования возможности использования уравнений замороженного пограничного слоя при определенных условиях, при которых можно предположить, что химические реакции протекают в непосредственной близости к поверхности. В п. 5.5 и 5.6 был изложен метод исследования влияния химических реакций на ламинарный пограничный слой в приближении замороженного пограничного слоя. Результаты расчетов представлены в п. 5.7. [c.195]

    Напомним, что результаты гл. 7, в которой рассматривалось влияние диссоциации на сжимаемый турбулентный пограничный слой, указывают, что при условии, что стенка является каталитической для процесса рекомбинации, теплопередача к стенке остается сравнительно нечувствительной к тому, происходит ли рекомбинация внутри пограничного слоя (химическое равновесие в пограничном слое в этом отношении является экстремальным) или на поверхности (замороженный пограничный слой с равновесной диссоциацией на стенке— второй предельный случай для скоростей химических реакций газов). Аналогичный результат был получен для случая ламинарного пограничного слоя, рассмотренного в гл, 4. Эти результаты означают, что по крайней мере для одной химической реакции в газовой фазе, — процесса диссоциации, — теплопередача к стенке [c.295]

    Как показывают численные решения задачи о ламинарном горении в пограничном слое [Л. 82], выполненные с учетом конечной скорости реакции, зона, в которой практически локализуются химические реакции горения, крайне узка. Тем самым (и это отвечает самым общим свойствам сильно экзотермической реакции) оказывается возможным сохранить для расчета с конечной скоростью реакций представление о локализации горения на фронте пламени. Такую схему — горение с конечной скоростью на поверхности фронта пламени — будем называть квазигетерогенной [Л. 6 27]. Столь необычная, на первый взгляд, постановка задачи о горении с конечной скоростью реакции (для диффузионного или гомогенного факела) нуждается в некоторых пояснениях. [c.101]

    В теориях, относящихся ко второму этапу, используются уравнения Рейнольдса, которые замыкаются с помощью эмпирических соотношений или дополнительных дифференциальных уравнений (например, полной кинетической энергии турбулентности, напряжений Рейнольдса или эффективной турбулентной вязкости). Это привело к расширению класса решаемых инженерных задач, а следовательно, и к большей общности и универсальности полуэмпирических теорий. Появилась возможность рассчитывать поля скорости, температуры и концентрации примесей в турбулентном пограничном слое, а также начало и конец зоны перехода ламинарного течения в турбулентное. Однако точность результатов, получаемых с помощью этих теорий, не всегда удовлетворяет практическим требованиям, да и сами задачи значительно усложнились. Появилась необходимость в расчете турбулентного пограничного слоя с резко изменяющимся продольным градиентом давления, где существенную роль играет предыстория развития пограничного слоя скорости химических реакций в турбулентных течениях сложной атмосферной и океанической турбулентности и т.д. Необходим дальнейший прогресс в области развития расчетных методов турбулентного пограничного слоя, основанных на новых экспериментальных данных, более точно и полно описывающих течение в турбулентном пограничном слое. [c.78]


    Теория Шваба — Зельдовича, которая изложена в главе 1, 4, является хорошей основой при изучении ламинарных пограничных слоев, в которых давление постоянное, кинетическая энергия пренебрежимо мала и химические реакции одноступенчатые. В следующем разделе в рамках теории Шваба — Зельдовича будут выведены уравнения, описывающие химические реакции в двумерных ламинарных пограничных слоях. Лиз в работе [ 1 показал, что основные положения теории Шваба — [c.382]

    Такие явления, как гиперзвуковой полет в воздушной среде, стабилизация пламени в потоке гомогенной горючей смеси при помощи пластин и стержней, тепловая защита возвращаемых на Землю космических кораблей аблирующими покрытиями и горение на поверхности твердого или жидкого горючего в потоке окислителя характеризуются наличием химических реакций в пограничных слоях. Несмотря на эти и другие важные приложения, строгие теоретические исследования реакций в пограничных слоях впервые начались лишь около десяти лет назад. Изучая погасание пламени. Карман и Миллан [Ч использовали концепцию пограничного слоя при рассмотрении зоны охлаждения гомогенной горючей смеси у холодной стенки за зоной ламинарного пламени. Марбл и Адамсон [ 1 исследовали химические реакции в пограничных слоях они рассмотрели воспламенение гомогенных горючих смесей в зоне ламинарного смешения. В дальнейшем было исследовано большое число родственных задач. Краткий обзор некоторых ранних результатов можно найти в работе [ ], более подробный обзор исследований, выполненных до 1958 г., дан в работе Р]. [c.382]

    Для иллюстрации принципиальных особенностей теоретических исследований две задачи будут рассмотрены несколько более подробно. Сначала в 3 ) будет рассмотрена задача Эммонса — задача о горении плоской поверхности топлива, имеющего заданную температуру, в потоке окислителя. Метод Шваба — Зельдовича здесь оказывается весьма удобным, поскольку рассматривается течение предварительно неперемешанных горючего и окислителя. Затем в 4 будет рассмотрена задача Марбла — Адамсона [ ] — задача о воспламенении потока предварительно перемешанной горючей смеси в зоне смешения с текущим параллельно потоком нагретого негорючего газа. Помимо других результатов, в этой задаче из уравнений пограничного слоя с химическими реакциями будет получено уравнение для определения собственного значения скорости ламинарного пламени (пункт ж 4). Будет дан также очень краткий обзор других работ, в которых рассматривается вопрос о пограничном слое с химическими реакциями, например, о пограничном слое у критической точки, о пограничном слое с абляцией и более сложными поверхностными процессами, о турбулентном пограничном слое, о стабилизации пламени плохо обтекаемыми телами и т. д. (пункт е, 3 нункт и, 4 пункт к, 4). [c.383]

    Исследования, которые упоминались выше, касаются исключительно ламинарных пограничных слоев. Хотя исследования по турбулентным пограничным слоям с массопереносом известны уже давно, работы, в которых изучаются химические реакции в неперемешанных горючих смесях в турбулентных пограничных слоях, появи- [c.406]

    Проведенные выше рассуждения показывают, что из соответствующей асимптотической формы уравнений двумерного пограничного слоя с химическими реакциями могут быть получены уравнение и граничные условия, которые определяют собственное значение скорости ламинарного горения. Этот результат был установлен Шеном в работе [ ]. Здесь нет необходимости обсуждать методы решения уравнения (78), поскольку эти методы были подробно рассмотрены в главе 5. Однако следует обсудить вопрос о справедливости приближения пограничного слоя в области распространения пламени. [c.420]

    Мотулевич В. П. Система уравнений ламинарного пограничного слоя с учетом химической реакции и различных видов диффузии. Тепло- и массообмен в истоке несжимаемой жидкости при гетерогенных химических реакциях. — В кн. Физическая газодинамика, теплообмен и термодинамика газов высоких температур.—М. Изд-во АН СССР, 1962. с. 159— 180. [c.221]

    На основе указанной особенности в теории ламинарного горения разработаны методы, позволяющие существенно упростить описание явления. В самом деле, зону химических реакций можно рассматривать как некоторый пограничный слой. Тогда решение этой внутренней задачи (т.е. распределения концентраций и температуры в зоне реакций) находится с помощью сравнительно простых методов, поскольку в уравнениях диффузии и теплопроводности перенос тепла и вещества вдоль фронта пламени несуществен, и, следовательно, достаточно, проинтегрировать систему обыкновенных дифференциальных уравнений. При решении внешней задачи химические реакции можно не учитывать, а сращивание внутреннего и внеишего решений позволяет определить положение фронта пламени. [c.8]

    Уравнение (V, 62) исследовалось рядом авторов [6] в связи с теорией теплопередачи в ламинарном пограничном слое. Соответствующую задачу для диффузии с химической реакцией на поверхности рассмотрели Левич и Меиман [1,10] и Шамбре и Акривос [c.243]

    Модель, воспроизводящая вторую или четвертую из перечисленных выше стабилизационных характеристик, аналитически изучали в последнее время Марбл и Адамсон [1], Пэй [2], Ду лей [3], а также Ченг и Ковитц [4]. Используя теорию пограничного слоя, эти авторы исследовали процесс развития горения в ламинарной зоне перемешивания между холодным потоком горючей смеси и горячим потоком продуктов сгорания,. Вследствие химической реакции и переноса количества движения, [c.90]

    Вопрос о возникновении пламени на границе между горячим потоком продуктов сгорания и холодным потоком горючей смеси в идеализированном виде был рассмотрен в работе Марбла и Адамсона [I]. Они анализировали взаимодействие двух потоков один холодный — горючая смесь, а другой горячий — продукты сгорания. Эти потоки в определенной точке начинали смешиваться, и в результате процессов диффузии, вязкостного перемешивания, теплопроводности и химической реакции на некотором расстоянии от точки первого соприкосновения образовывалось наконец ламинарное пламя. Модель эта является двухмерной, и все значительные изменения температуры, концентрации и скорости происходят в очень тонком слое между этими двумя потоками. В силу этих предположений может быть использована теория пограничного слоя, позволяющая математически упростить задачу без введения чрезмерных ошибок. [c.150]

    Таким образом, для вычисления макроскопической скорости реакции, идущей на неравнодоступной поверхности, недостаточно знать химическую кинетику процесса и средний коэффициент массопередачи. Единственно строгим методом расчета, как отмечалось в п. 1, является решение уравнения конвективной диффузии в пограничном слое с граничным условием, учитывающим скорость химических превращений. Решение этой задачи для полубесконечной пластины, обтекаемой ламинарным потоком жидкости [1], показывает, что эффективная толщина пограничного слоя зависит не только от физических свойств потока и скорости его движения, но и от скорости химической реакции на поверхности. Приближенное решение той же задачи для газового потока с ламинарным и турбулентным пограничным слоем получено в работах [5, 6]. Попытки строгого решения задачи для тел более сложной формы, а также учета разогрева реагирующей смеси и поверхности катализатора за счет тепла реакции наталкиваются на серьезные затруднения.-Поэтому до сих пор все расчеты и исследования диффузионной [c.123]

    В статье Д. Б. Сполдинга изложены основные сведения о теплообмене при наличии химических реакций в газовой фазе и на поверхности тела. В целях простоты и наглядности анализ проведен для идеально-диссоциирующего газа (несколько видоизмененная модель Лайтхилла) при значении числа Льюиса, равном единице. Рассмотрены лишь простейшие случаи теплообмен в неподвижном газе, теплообмен при ламинарном пограничном слое вблизи передней критической точки и теплообмен при турбулентном течении Куэтта. [c.4]

    Гомогенные реакции в пограничном слое. Первые шаги в развитии теории теплообмена гомогенно реагирующих газов были сделаны в связи с задачей ламинарного распространения пламени. Особенно плодотворным было данное Зельдовичем и Франк-Каменецким 1Л. 57] доказательство того, что если реакция происходит посредством единственной ступени и если коэффициент диффузии реагента равен температуропроводности смеси, то энтальпия газа постоянна по всему объему адиабатического пламени. Их предположение о свойствах переноса в настоящее время выражает требование того, что число Льюиса (т. е. коэффициент диффузии, умноженной на плотность, деленный на коэффициент теплопроводности и умноженный на удельную теплоемкость при постоянном давлении) должно быть равно единице. Преимущества этого предположения позже иезависимо были отмечены Рибо [Л. 36] при изучении влияния гомогенной химической реакции на теплообмен в пограничном слое. С тех пор оно использовалось многими другими авторами. [c.184]

    Рекард и Верой [Л. 40, 41, 42, 55а] значительно раньше изучали этот вопрос. Они впервые получили явную формулу для влияния химической реакции в пограничном слое на коэффициент теплопроводности. Эти авторы пренебрегали эффектом диффузии в ламинарном пограничном слое, так что их формула несколько отличается от формулы, основанной на более реальном предположении о равенстве единице числа Льюиса. [c.184]

    Фей и Риддел [Л. 20] представили очень полное теоретическое исследование теплоотдачи диссоциированного воздуха на коническом носке высокоскоростной ракеты. Они рассмотрели эффекты гетерогенной и гомогенной рекомбинаций, аэродинамики ламинарного пограничного слоя при переменных свойствах и влияние числа Льюиса, не равного единице. Дифференциальные уравнения интегрировались численно для ряда различных условий. Выводы Фэя и Риддела для числа Льюиса, равного единице, включают следующие положения теплоотдача главным образом зависит от разности между энтальпиями газа в состояниях G и S следовательно, несущественно, устанавливается ли равновесие в состоянии 5 каталитической реакцией на поверхности или реакции в газовой фазе отклонение от равновесия в состоянии S в результате недостаточной скорости химической реакции приводит к уменьшению теплоотдачи. Некоторые из этих выводов подтверждены экспериментально Роузом и Штарком [Л. 43] и затем другими исследователями. [c.185]

    Как указывалось, под турбулентным фронтом пламени следует понимать осредненное во времени местоположение зоны, в которой осуществляются химические реакции. Зона эта зани-А1ает всегда весьма малую долю области смешения газов. При ламинарном горении это объясняется свойством экзотермических реакций, согласно которому сгорание основной части горючего происходит при температуре, близкой к максимальной. В случае турбулентного факела интенсивный турбулентный обмен приводит к заметному расширению (сравнительно с ламинарным течением) как всего струйного пограничного слоя (области смеше-ыия), так и расположенной внутри него зоны горения. Соотношение между ними сохраняется при этом примерно тем же. [c.159]

    В разделе 18.3 решена задача о распределении скоростей, температур и концентраций для случая совместного переноса количества движения, тепла и массы в ламинарном пограничном слое на плоской пластине. В задаче рассматривалось течение бинарной газовой смеси с постоянными физическими свойствами, причем предполагалось, что в системе отсутствуют вязкая диссипация энергии и объемные химические реакции. Формулы, выведенные в згпомянутом разделе, справедливы только для таких систем в которых температура и состав газовой смеси, а также отношение N 0 во вблизи поверхности пластины постоянны по всей ее длине. В рамках теории ламинарного пограничного слоя распределения скоростей, температур и концентраций можно представить в виде единого функционального соотношения  [c.608]

    НОСТИ. В ЭТОМ случае ступень процесса, определяющая скорость реакции, опять будет зависеть от соотношения между скоростями диффузии и собственно химической реакции на поверхности. При турбулентном течении толш,ина пограничного слоя уменьшается и вместе с ней уменьшается время, необходимое для диффузии реагирующих веществ к поверхности. Подобные явления оказывают влияние на скорости реакции и в гомогенных газовых системах, в которых диффузионное смешение двух газовых потоков также зависит от того, является ли течение ламинарным или турбулентным. [c.134]

    Эффекты диссоциации в ламинарном пограничном слое в случае отсутствия массообмена и химических реакций, кроме реакций диссоциации, мало ощутимы при условии, что поверхность холодного тела является каталитической для реакций рекомбинации атомов на ней и если определяющий энтальпийный потенциал правильно найден. Результаты, представленные на рис. 4.2 и 4.5, подтверждают сказанное, так как показывают, что если поверхность каталитична к рекомбинации, то тепловой поток к холодному телу не зависит от скоростей реакций в гомогенной фазе. В тех случаях, когда скорости реакций в гомогенной фазе достаточно велики (С1>102 по отнощению к условиям, изображенным на рис. 4.2), тепловой поток к холодному телу соверщенно не зависит от скорости поверхностной рекомбинации. Больщинство практически интересных случаев удовлетворяют последнему условию. [c.139]

    В п. 5.8 и 5.9 выяснялась роль химической кинетики. В п. 5.8 показано, что химическая кинетика поверхностных реакций должна хорошо определять скорость уноса массы и тепловой поток на поверхности в приближении замороженного пограничного слоя, так же как она определяла тепловой поток в случае диссоциирующего ламинарного пограничного слоя в п. 4.7. В п. 5.9 получены уравнения, удобные для использования тогда, когда предполагается, что происходят реакции в гомогенной фазе, и когда нельзя использовать приближения замороженного пограничного слоя. [c.195]

    Рассмотрим явление ламинарной (молекулярной) диффузии некоторого вещества (примеси) в плоском ламинарном пограничном слое. При этом будем предполагать, что поток стационарен и изотермичен, а внутри потока вещество не возникает и не исчезает, как это могло бы быть при наличии химических реакций. Примещивание или, наоборот, удаление вещества происходит лищь на поверхности обтекаемого тела (например, растворение тела в потоке, удаление примеси твердым катализатором и т. п.). [c.314]

Смотреть страницы где упоминается термин Химические реакции в пограничном слое ламинарном: [c.232]    [c.407]    [c.99]    [c.183]    [c.298]    [c.105]    [c.277]    [c.307]   
Гиперзвуковые течения вязкого газа (1966) -- [ c.140 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Ламинарные реакции

Ламинарный слой

Реакции в слое

Слой пограничный



© 2024 chem21.info Реклама на сайте