Диффузия вертикальная турбулентная

Здесь Хх и liz —соответственно коэффициенты горизонтального и вертикального турбулентного обмена количеством движения, причем считается возможным отождествить их с соответствующими коэффициентами плотностной диффузии в тех же направлениях. [c.123]

Сг—обобщенный коэффициент турбулентной диффузии — вертикальный Саттон [843]) с1 — диаметр сферической частицы [c.14]

Распространение загрязнений в воздухе происходит в результате атмосферной диффузии, теоретические основы которой интенсивно развиваются в последние годы в связи с глобальной проблемой охраны окружающей среды [1, 6]. Имеется несколько групп факторов, определяющих пространственное поле концентраций загрязнений атмосферы [7]. К ним относятся такие характеристики источников загрязнений, как расположение их по поверхности земли, мощность и режим инжектирования примесей в атмосферу, физико-химических параметры загрязнений при выходе их из источников (например, скорость и температура выбрасываемых газов). Загрязнения переносятся воздушными течениями и путем диффузии, обусловленной турбулентными пульсациями воздуха. Для описания переноса загрязнений ветром необходимо иметь сведения о вертикальном профиле ветра при различных метеорологических условиях. [c.18]

Однако в реальной атмосфере характер изменения турбулентной диффузии и скорости ветра значительно сложнее, поэтому для практических расчетов рассеивания в атмосфере вредных примесей, содержащихся в выбросах предприятий, используют методику, основанную на неблагоприятных метеорологических условиях, когда скорость ветра достигает опасного значения и имеет место интенсивный вертикальный турбулентный обмен в атмосфере. [c.57]

Таким образом, для расчета процесса распространения аэрозоля, вводимого в атмосферу в виде вертикальной турбулентной струи, имеются необходимые предпосылки формулы, определяющие высоту подъема капель струей, и формулы теории атмосферной диффузии тяжелой примеси от источника (см. главу И). [c.123]

Остальные члены в (5.3.2) аппроксимируют вертикальную адвекцию, вертикальную турбулентную диффузию при учете в приграничных ячейках краевых условий (5.2.6), (5.2.7). [c.188]

При развитом турбулентном течении ( Ке > 10000 ) и горизонтальном расположении труб реактора обеспечивается одинаковое время пребывания всех частиц в реакторе, а при вертикальном конвекционные токи и молекулярная диффузия могут во много раз изменить соотношение , где — среднее [c.129]

В разд. 11.2—11.6 подробно описываются нелинейный рост возмущений в течениях около вертикальной поверхности и процесс перехода к развитой турбулентности. В разд. 11.7 приводятся эмпирические зависимости для определения характеристик турбулентного переноса. В разд. 11.8 рассматриваются результаты измерений в области перехода в плоском восходящем факеле. Устойчивость течений, вызванных совместным действием тепловой и концентрационной диффузии, а также течений при смешанной конвекции обсуждается в разд. 11.9 и 11.10, Усовершенствованию линейной теории устойчивости вертикальных те- [c.10]

Турбулентная диффузия и процессы рассеяния. Из сказанного выше видно, что инверсии препятствуют вертикальному переносу и рассеянию выделяемых наземными источниками компонентов. Если они накрывают города и этими компонентами оказываются загрязняющие атмосферу соединения, то могут возникать серьезные последствия. Само по себе накопление таких веществ - фактор негативный, однако при особо неблагоприятных условиях может начаться образование еще более опасных вторичных загрязняющих компонентов. За последние десятилетия инверсии не раз приводили к накоплению таких [c.20]

Осаждение на подстилающую поверхность может быть описано одномерной моделью, учитывающей только вертикальный перенос озона из свободной атмосферы за счет турбулентной диффузии и пренебрегающей адвекцией (уравнение (5.44), сравни с уравнением (1.17) в разд. 1.2.2), а также образование и разрушение озона в воздухе [c.167]

Радиоактивное облако в стратосфере так быстро освобождается от крупных частиц, что можно не принимать во внимание факт их образования в стратосфере, а относить их к аэрозолям, оседающим локально пли переносимым тропосферой. В стратосфере удерживаются лишь мелкие частицы. Их концентрация вследствие рассасывания радиоактивного облака быстро убывает. При низкой концентрации коагуляция мелких частиц маловероятна и увеличение скорости седиментации за счет укрупнения не играет существенной роли в стратосфере. Таким образом, ни молекулярная диффузия, ни гравитационная седиментация не являются решающим фактором в вертикальном рассасывании радиоактивных аэрозолей. Главную роль следует приписать турбулентной диффузии, которая должна объяснить наблюдаемое вертикальное распределение радиоактивных аэрозолей в стратосфере. [c.186]

Здесь пространственные координаты х, у и г (источник находится в начале координат) относятся соответственно к направлениям вдоль ветра, поперек ветра и к вертикальному м —средняя скорость ветра, Су и Сг — обобщенные коэффициенты турбулентной диффузии п — параметр, числовое значение которого изменяется между О и 1 Б зависимости от устойчивости атмосферы (Сеттон принял п = /а при сильной неустойчивости, А при нейтральных условиях, 7з для умеренной инверсии и /2 Для сильной инверсии). [c.275]

Ох — коэффициенты турбулентной диффузии вдоль осей х, у, г соответственно, м с ось г направлена вертикально вверх, ось у — по линии движения генератора аэрозолей. В этом случае для функции j x, у, 2, т) можно записать следующее выражение [c.108]

В случае высотного источника = Ъ. Для на.земного генератора под 2г следует понимать высоту диффузионного размытия аэрозольного облака в вертикальном направлении. Возможность такого рассмотрения достаточно подробно анализировалась в работах [213, 219]. Для иллюстрации этого приведем на рис. 22 результаты расчета величины импульсов концентрации по формулам, в которых учитывается зависимость коэффициента турбулентной диффузии и скорости ветра от высоты по формуле (33). Имеются результаты численных расчетов величин импульсов концентрации с применением ЭВМ [220—225], где зависимость /)(г) задавалась в виде ломаной по формуле (39), а изменение профиля ветра по формуле (40) [c.110]

Частицы микронного и субмикронного размера опускаются в воздухе очень медленно. Они остаются взвешенными в воздушных массах, входящих в состав радиоактивного облака. Облако с течением времени изменяет свой объем под действием обычной газовой диффузии и в результате турбулентной диффузии [257]. Кроме того, большое значение имеет горизонтальный и вертикальный перенос воздушных масс с включенными в них радиоактивными частицами. Благодаря наличию воздушных течений они способны совершить очень большой путь, вплоть до нескольких оборотов вокруг земного шара. Выпадение этих частиц приводит к радиоактивному загрязнению в любой точке земного шара, т. е. к глобальному загрязнению. [c.155]

Затрудненность вертикального перемещения не исключает горизонтального движения, при котором радиоактивные продукты могут попасть в более высокие широты, где турбулентность больше, и создается возможность перехода этих продуктов в тропосферу. Таким образом, по этой теории, радиоактивные продукты с бо.льшой высоты над экватором путем турбулентной диффузии как бы спускаются но наклонной плоскости, входя в тропосферу в области разрыва тропопаузы. А затем продукты деления, попавшие в тропосферу на широте разрыва в тропопаузе, выпадают уже в более высоких широтах. [c.190]

Поток загрязняющих веществ от точечного источника непрерывного действия движется вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с окружающими воздушными массами. Некоторые вихри вызывают диффузию струй выброса, другие заставляют струю извиваться в вертикальной и горизонтальной плоскости. Молекулярная диффузия в этом процессе практически не играет никакой роли. [c.31]

К ранним исследованиям гетерогенных течений в каналах можно отнести работы [7-12]. В основном они посвящены течениям со сферическими частицами в вертикальных трубах с массовой расходной концентрацией Мо 5. Подробный обзор работ, опубликованных до 1969 года, содержится в [11]. Типичным инструментом при проведении этих экспериментов были трубки Пито для измерения скорости несущего газа и различная фототехника для измерения скорости частиц. Проведенные исследования обнаружили влияние частиц на профиль осредненной скорости несущей фазы в случае массовой концентрации Мо > 1. Непосредственные измерения интенсивности турбулентности газа были невозможны. Правда, в [7] исследовалось поведение турбулентно сти газа в присутствии частиц при помощи диффузии газового ин дикатора. Эти измерения, действительные вблизи оси трубы, не установили какого-либо влияния частиц на интенсивность турбулентности. Тем не менее было показано, что лагранжев интегральный масштаб турбулентности гетерогенного течения уменьшается. [c.97]

Но в море совсем неодинаковы и коэффициенты турбулентного обмена в различных направлетях. Если коэффициенты турбулентной вязкости, тем-пературопроводностп и диффузии в вертикальном направлении (v , колеблются в пределах от долей единицы до 10 см /сек, то соответствующие коэффициенты до горизонтали изменяются от 1Q до 1Q см /сек. Это объясняется прежде всего огромным различием горизонтальных и вертикальных размеров областей, охваченных в море турбулентным обменом. Кроме того, вертикальный градиент плотности оказывает гораздо большее влияние на интенсивность вертикального турбулентного обмена, чем на интенсивность горизонтального обмена. Таким образом, в море процессы вертикального и горизонтального перемешивания обычно рассматриваются раздельно. [c.438]

Несмотря на большое значение коэффициентов турбулентной диффузии, продольное перемешивание в насадочной колонне в целом значительно ниже, чем в распылительной колонне. При пропускании через слой насадки диспергированная фаза значительно меньше перемешивает сплошную фазу в вертикальном направлении, в то время как поток сплошной фазы при прохождении через слой насадки создает локальную турбулентность. [c.203]

Моделирование турбулентности. Для моделирования турбулентности, для задания коэффициентов турбулентной вязкости и турбулентной температуропроводности в настоящее время часто применяются двупараметрические модели турбулентности (Математические модели..., 1980 Mellor, Yamada, 1974,1982). Для моделирования вертикальной турбулентной вязкости авторы использовали достаточно простой и традиционный подход. Коэффициент вертикальной турбулентной вязкости задавался с помощью формулы А. М. Обухова (Математические модели циркуляции..., 1980), являющейся следствием уравнения баланса энергии турбулентности в квазистационарном приближении в результате пренебрежения ее диффузией. Поскольку мы рассматриваем при моделировании циркуляции явления с временным масштабом не менее синоптического, применение формулы А. М. Обухова следует признать оправданным (там же, с. 221). Приведем эту формулу [c.120]

Крупные открытые пожары характеризуются диффузионным горением летучих газов, выделяющихся при горении, в газовоздушном турбулентном потоке. При этом скорость горения, а следовательно, большинство характеристик пожара зависит от процесса всасывания воздуха в зоны смещения, подогрева и горения. Вследствие большой разности температур и плотностей в зоне горения и окружающей среде создаются значительные вертикальные скорости движения горячих газов, которые приводят к разрежению вблизи конвекционной колонки, куда устремляется воздух из окружающей атмосферы. Это ускоряет процесс диффузии воздуха в конвекционную колонку, который в свою очередь охлаждает горячие газы, увеличивая их плотность и уменьшая скорость. [c.20]

В число выпадающих из земной атмосферы частиц входят пылинки, заряженные радиоактивностью, микрометеориты, космические пылинки, промышленные загрязнения атмосферы. Аэрозольные частицы соединений серы были обнаружены даже на высоте 20 км над поверхностью Земли. В недавних исследованиях падения малых частиц в покоящейся изотермической атмосфере (средний диаметр молекул 1,7 A), например в исследованиях Паскийя [105], а также Бэнистера и Девиса [106], изучались одновременно и гравитационный эффект, и молекулярная диффузия без учета влияния электрических зарядов находящихся на частицах. Бэнистер и Девис имели дело с частицами диаметром 4—10 А при рр = 6 "Ю кг/м и принимали следующие допущения 1) атмосфера является неподвижной и изотермической (как известно, в интервале высот 15—50 км вертикальная турбулентность пренебрежимо мала) 2) суспензию можно считать разреженной [c.216]

При построении теоретических соотношений для расчета диффузии примеси в атмосфере требуются такие сложные метеорологические характеристики, как профиль коэффициента вертикальной турбулентной диффузии или корреляционная функция скорости в координатах Лагранжа. Однако при использовании расчетов не достигается высокая степень точности, так как реальные физико-географические и метеорологические условия разнообразны и неоднородны и при проведении полевых экспериментов нет полной воспроизводимости. Поэтому, по-видимому, нет смысла усложнять расчетные формулы и увеличивать число вводимых в расчетную модель метеопараметров сверх некоторого необходимого предела. [c.287]

Вспомним, что, разбирая в п. 3.1 первые численные модели турбулентной диффузии, мы отмечали, что различные модели строятся на разнообразных приближениях и используют разного вида параметризации. Так, Рьян и Харлеман [457] в своей модели учитывают изменчивость площади озера, молекулярную (но не вихревую) диффузию, вертикальную адвекцию и конвекцию, а также используют полный энергетический баланс свободной поверхности озера в качестве поверхностного граничного условия. Конвективный член вводится в расчеты для тех периодов времени, когда верхние слои эпилимниона становятся нестабильными (т. е. более плотными по отношению к нижележащим промежуточным слоям). Авторами используется простая схема энергетического баланса (рис. 7.4), в которой температура перемешанного слоя Гс. п задается следующей формулой [c.243]

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]

Уравнения движения можно также решить, не прибегая к интегрированию по глубине. Полные трехмерные модели сложны и дорогостоящи в смысле затрат машинного времени (с.м., например, [211]). По этой причине большую популярность находят двухмерные модели. В последних в качестве одного измерения выступает глубина, а в качестве другого — одна из горизонтальных осей. Такие модели наиболее пригодны для озер с продольным потоком. Примером их может служить описанная Эдингером и Бучаком [141] усредненная в боковом направлении модель ЬАРМ, в которой уравнения движения записаны для двух измерений с учетом эффекта Кориолиса (лля больших озер). В модель закладываются коэффициенты горизонтальной и вертикальной турбулентной вязкости и диффузии (которые, следуя рейнольдсовской [c.120]

Рассмотрим теперь, в какой мере следует учитывать эти эффекты ири расчете реактора. Возыйем вначале реактор вытеснения цилиндрической формы, заполненный только реакционной смесью. В таком реакторе иоток может быть либо ламинарным, либо турбулентным. В нервом случае действуют обычная молекулярная диффузия и конвекция, вызванная неравномерностью распределения температур. Если длина реактора значительно больше его диаметра, как это обычно имеет место в действительности, молекулярная диффузия в продольном направлении, как правило, почти не сказывается на работе реактора. Тем не менее, поперечная молекулярная диффузия может оказаться существенной, по крайней мере, в газах. Как уже указывалось, она будет снижать влияние распределения скоростей, приводящего к отклонению от режима идеального вытеснения. К этому вопросу, рассмотренному в работе Босворта 18], мы вернемся в 2. 7. Конвективный перенос в радиальном направлении может иметь аналогичный эффект, т. е. способствовать приближению к модели идеального вытеснения. Продольный конвективный перенос, который может наблюдаться в вертикальных цилиндрических аппаратах при сильном нагревании жидкости или газа, оказывает противоположное воздействие и может значительно снизить производительность реактора по сравнению с рассчитанной на основе модели идеального вытеснения. Этого можно избежать, правильно выбрав конструкцию реактора, например, использовав перегородки, либо горизонтальный реактор вместо вертикального. [c.60]

Значение коэффициента турбулентной диффузии рассчитывают, исходя из результатов определения вертикального гради- [c.167]

Турбулентность - состояние газа или жидкости, характеризуемое турбулентным (испытывающим случайные хаотические флуктуации) движением. В атмосфере и гидросфере в результате турбулентности происходит турбулентная диффузия, обуславливающая вертикальный обмен свойств среды, намного превосходящая молекулярную диффузию. В атмосфере турбулентность наиболее сильна в слое трения. Кр ме микротурбулентности, связанной с образованием вихрей масштаба от долей миллиметра и более, атмосфера характеризуется макротурбулентностью, проявляющейся в образовании циклонов и антициклонов. В океаносфере наиболее активно турбулентность развивается на стыках течений. [c.295]

Успех в разработке модели загрязнения воздушного бассейна зависит от понимания законов распространения загрязняюших веществ. Основными факторами, определяющими распространение загрязняющего вещества, являются адвекция (горизонтальный перенос) и вертикальная диффузия. Скорость ветра отражает не только механизм переноса примесей, но и атмосферную турбулентность. [c.56]

Все наблюдаемые эффекты продольного перемешивания в экстракционных колоннах есть результат воздействия нескольких факторов, которые изменяются в зависимости от типа контактора п потоков жидкости в нем. Как указывает Слейчер [16], продольную дисперсию в сплошной фазе можно рассматривать как сумму двух эффектов, первый из которых собственно турбулентная и молекулярная диффузия в осевом направлении. Этот эффект проявляется в наличии вертикальных циркуляционных потоков, в перемешивании вихрями, возникаюш,ими в кормовых частях капель дисперсной фазы (увеличение сплошной фазы каплями), или в действии обратного перемешивания из-за турбулентности в контакторе, а также вследг ствие влияния пульсаций. [c.125]

Первое соотношение в (5.4) есть уравнение движения, записанное в приближении пограничного слоя. В нем учтены силы плавучести. Здесь, так же как и во всей настоящей главе, рассматриваются факелы, образующиеся при истечении горючего вертикально вверх. Второе соотношение является уравнением неразрывности, а третье — уравнением турбулентной диффузии. Следующие два уравнения для энергии турбулентности и коэффициента турбулентной вязкости описывают принятую модель турбулентности. Эти уравнения, так же как последнее соотношение в (5.4), которое дает дисперсию пульсаций концентрации, построены по известной схеме, отражающей роль процессов конвекции (левые части уравнений), турбулентной диффузии (первые члены в правых частях уравнений), порождения (вторые члены в правых частях уравнений) и диссипации (последние слагаемые в правых частях уравнений). Величина 3i [ I IЭ (и )/by , фигурирующая в последнем из соотношений в (5.4), равна удвоенному значению скалярной диссипации N) = D bzjbxi) ), которая далее будет играть очень важную роль [c.173]

Другим предельным случаем, противоположным рассмотренному выше, является движение ожижающего агента в непрерывной фазе с идеальным вытеснением. Принимается, что в пределах любого поперечного сечения слоя концентрация реагента в газе постоянна, но в вертикальном направлении перемешивания ожижающего агента не происходит. Очевидно, что такое предположение чрезмерно упрощает вопрос, как, впрочем, и предположение о полно перемешргвании. В реальных системах наблюдается некоторое перемешивание в непрерывной фазе, вызываемое движением подии.мающяхся пузырей. Два упомянутых случая охватывают весь диапазон возможных степеней перемешивания в непрерывной фазе, и анализ этих случаев наиболее прост. Более сложная теория с учетом турбулентной диффузии в непрерывной фазе предложена Мэем [70] и Ван-Димтером [118]. [c.123]

Важно подчеркнуть, что процессы турбулентной диффузии потока примесей, переносимого течениями, осуществляют основное разбавление примесей окружающими водами. По данным разных исследователей, кратность разбавления для этих процессов уже на расстоянии сотен метров или нескольких кИ лометров от источника на 1—3 порядка больше по сравнению с разбавлением при вертикальном подъеме. [c.267]

Приведенные выше формулы применимы лишь к аэрозолям е настолько мелкими частицами, что можно пренебречь потерями за счет их осаждения. При наличии крупных частиц выпадение на землю может сильно уменьшить концентрацию аэрозоля. Частицы разных размеров, выпущенные с некоторой высоты к над землей, при ламинарном ветре осели бы на землю на расстояниях Ни1о по горизонтали (где и — скорость ветра, а V — скорость оседания частицы). Таким образом, частицы с малой скоростью оседания достигли бы земли лишь очень далеко от источника. В турбулентной атмосфере частицы переносятся к поверхности земли турбулентной диффузией и осаждаются на поверхности за счет,седиментации, инерционного осаждения, диффузии и, возможно, также под действием электрического поля Земли. Взаимодействие факторов, управляющих осаждением аэрозолей из атмосферы, весьма сложно и еще недостаточно изучено. Все же полезно оценить скорость осаждения хотя бы приблизительно, предполагая, что вертикальное распределение вещества в облаке не изменяется в прО цессе осаждения и что скорость выпадения (количество вещества, выпадающего на единице площади за секунду) в любой точке вдоль пути облака выражается произведением концентрации аэрозоля у самой земли % и скорости оседания частиц V. Используя метод, примененный при оценке осаждения взвешенных в воздухе спор и для расчета радиоактивных выпадений мы можем вычислить количество вещества, выпавшего из облака от непрерывного наземного точечного источника, заменив постоянную производительность источника Q величиной Р (д ). Последняя представляет [c.279]

Большинство исследователей, изучавших перемешивание жидкости при протекании ее через слой насадки, отмечает различное перемешивание в осевом и радиальном направлениях [112—115]. Мак Генри и Вильгельм [112], изучавшие осевую и радиальную диффузию при помощи генератора синусоидальных волн, пришли к выводу, что коэффициент турбулентной диффузии в осевом направлении в 6 раз больше, чем в радиальном. Причина этого зависит от распределения элементов насадки в слое. Согласно имеющимся данным, 60% элементов насадки располагается в вертикальном положении (образующая цилиндра параллельна стенкам колонны), 15%—в горизонтальном направлении и лишь25% от общего числа элементов насадки оказывают влияние на горизонтальное распределение потоков [116]. [c.203]

Профиль скоростей и диффузионных потоков при каждой производительности куба колонны является определенным. Операция интегрирования может быть произведена после подстановки соответствующих выражений для V, л в (1) и и >2 в (2). Для ламинарного потока профиль вертикальных скоростей, как известно, имеет параболическую форму, а коэфициенты диффузии остаются постоянными. Для турбулентного потока можно подобрать эмпирические уравнения, хара1сгеризуюиад1е выравненный профиль скоростей, и изменя10-щиеся поперечные коэфициенты диффузии (вихревая и молекулярная диффузия). Таким образом, принимая во внимание влияние скорости поверхности жидкости на профиль скоростей пара (но не учитывая обратного воздействия движения паровой фазы на жидкую), получаем следующие развернутые соотношения для вращающейся колонны [c.258]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология