Силы сопротивления в дисперсных потоках

Общую систему параметров, от которых зависит сила сопротивления, действующая на частицу, движущуюся в потоке сплошной фазы, в случае капель и пузырей необходимо дополнить введением вязкости дисперсной фазы Дд, от которой зависит подвижность их поверхности. Кроме того, форма капель и пузырьков не является заданной, а формируется в процессе движения. Известно, что она определяется мгновенным балансом силы давления, действующей на поверхность деформируемой частицы со стороны окружающей жидкости и стремящейся сжать ее в направлении движения и силы поверхностного натяжения, препятствующей такому сжатию. Сила давления пропорциональна скоростному напору Рс /2, а сила поверхностного натяжения — капиллярному давлению 2о/с э, где а - поверхностное натяжение. Поэтому система определяющих параметров для силы сопротивления, действующей на капли и пузыри, должна иметь вид (1 ,, р , А<с, А<д, о. [c.39]

СИЛЫ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ДИСПЕРСНЫХ ПОТОКАХ [c.64]

Как отмечалось в гл. 1, можно считать, что режим Ньютона для одиночной твердой сферической частицы наступает уже при Ке>1000. В этом случае коэффициент сопротивления С становится постоянной величиной, не зависящей от критерия Рейнольдса. Авторы [62] выбрали значение С, равное 0,45. При указанном значении С точке перехода (Ке = 1000) в соответствии с уравнением баланса сил тяжести и сопротивления, записанном в критериальном виде /зАг = Ке С, отвечает значение критерия Архимеда, равное Аг = 337 500. Авторы [62] предположили, что в дисперсном потоке переход в режим Ньютона совершается при том же значении критерия Архимеда, что и в случае одиночной частицы, и при этом функция С =С (Ке р) в точке перехода не имеет разрывов. Тогда, подставляя значение Ат = 337 500 в соотношение (2,50), [c.78]

Физический смысл проведенного выше анализа проще всего проиллюстрировать на примере осаждения твердых частиц в неподвижной жидкости. Как уже отмечалось, равновесное состояние вертикального дисперсного потока определяет установившееся движение частиц. Такое движение, как известно, имеет место при равенстве двух сил 1) равнодействующей силы тяжести и гравитационной составляющей силы Архимеда, которая в данном случае является движущей силой р, и 2) силы сопротивления /д. Безразмерные выражения для этих сил даны в правой части уравнения (2.74). Для случая / = 0, п= 1,78 и Мс = 0 с учетом первого соотношения (2.75) будем иметь [c.93]

Для потока, состоящего из п одинаковых частиц, сила сопротивления, действующая со стороны сплошной фазы на дисперсную фазу, складывается из сил сопротивления, действующих на каждую частицу в выделенном объеме смеси, т. е. [c.179]

На практике явление срыва стационарного противоточного течения дисперсного потока при некоторых максимальных для данной системы значениях расходов фаз получило название явления захлебывания)). Физический смысл его заключается в следующем [26]. При однородном по д движении частиц в дисперсном потоке в среднем имеет место равновесие между силой тяжести с учетом выталкивающей силы Архимеда и силой сопротивления. Такое равновесие математически выражается уравнением (3.3.2.51) и может реализоваться при двух (или даже при трех) значениях концентрации частиц. При захлебывании оба равновесных состояния исчезают, так как сила сопротивления, действующая на частицы, становится больше движущей силы и условие равновесия перестает выполняться. При этом реальный дисперсный поток в зависимости от типа дисперсной системы ведет себя различным образом. В системе твердое вещество— жидкость захлебывание приводит к переходному (нестационарному) процессу, в результате которого дисперсная фаза выбрасывается из канала вместе со сплошной фазой. В системе газ—жидкость в среднем поток остается стационарным, однако начинается интенсивная коалесценция пузырей, которая приводит к переходу в пенно-турбулентный режим течения и снижению силы сопротивления, действующей на пузыри. В системе жидкость— жидкость может наблюдаться как выброс дисперсной фазы, так и интенсивная коалесценция капель с последующей инверсией фаз. [c.187]

Когда слой становится взвешенным, то сила сопротивления зерна восходящему потоку должна быть равной весу зерна. При этом частицы дисперсной фазы расходятся друг от друга и скорость потока между зернами = W/ъ растет медленнее средней расходной скорости. Соответственно изменяется и распределение скоростей в каналах между зернами. Снижаются и градиенты скорости у поверхности зерен, но так, что несмотря на увеличение W, сила сопротивления остается неизменной. Для всего слоя в целом, это состояние может быть описано зависимостью вида [c.67]

Дисперсное течение. Под дис персным течением понимается поток газа со взвешенными в нем частицами жидкости. Поведение капель в объеме газа во многих отношениях подобно поведению газовых пузырьков в объеме жидкости и описывается аналогичными уравнениями. Принципиальное различие между поведением капель и пузырьков обусловлено тем, что пузырьки имеют значительно меньшую плотность. Вследствие этого силы сопротивления со стороны жидкости значительно превышают инерционные силы. Для капель же картина обратная. Поэтому поведение капель в газовом потоке во многом зависит от начального импульса, сообщаемого капле в момент ее образования. [c.173]

К третьему уровню иерархии физико-химической системы можно отнести следующие явления. Элемент дисперсной фазы (пузырь, капля), в котором протекает массообмен как в объеме, так и на межфазной границе, движется в объеме сплошной фазы под действием сил Архимеда, инерционных сил и сил сопротивления, подвергаясь одновременно воздействию механизма переноса массы, энергии и импульса через границу раздела фаз. В качестве исходной причины возникновения меж-фазных потоков субстанций, обусловливающей всю совокупность явлений, составляющих механизм межфазного переноса, естественно принять неравновесность гетерогенной системы, которая делится на несколько видов неравновесность по составу, неравновесность по температуре, скоростная неравновесность, т. е. несовпадение скоростей фаз. Каждый вид неравновесности обусловливает прежде всего перенос соответствующей субстанции и одновременно оказывает перекрестное (косвенное) влияние на перенос других субстанций. [c.132]

При высокой концентрации дисперсной фазы (интенсивная аэрация) для расчета гидродинамического взаимодействия пузырьков следует применять альтернативную методику, основанную на модели точечных сил. Суть ее заключается в том, что возмущение, вносимое сферической частицей в поток, можно выразить через точечный массовый диполь и точечную силу, приложенную в центре пузырька и направленную в сторону, противоположную силе сопротивления, действующей на него. [c.204]

Ранее было отмечено, что и при увеличении скорости газа под решеткой сверх со стороны потока на частицы по-прежнему будет действовать сила гидродинамического сопротивления, равная их весу. Следовательно, увеличение скорости в диапазоне и) > и р не изменит величину ДР, которая будет оставаться равной суммарному весу псевдоожиженного дисперсного материала, приходящемуся на [c.124]

При переходе к рассмотрению условий равновесия и движения системы частиц, которую представляет собой слой перемещаемого дисперсного материала, возникают большие трудности, связанные с учетом взаимодействия частиц, их внутреннего трения, высоты слоя, формы частиц и ряда других факторов. Однако суммарная гидродинамическая сила частиц в слое равна его сопротивлению и может быть легко измерена. Используя уравнения (4.35), (4.36), можно выразить е через скорости потока. Тогда [c.159]

Теоретические исследования силы сопротивления, действующей на твердую сферическую частицу, которая стационарно осаждается в дисперсной смеси и испытывает влияние окружаюншх частиц, начались ра-тами Смолуховского [22]. Как известно, точное решение этой задачи принципиально невозможно из-за необходимости удовлетворения граничных условий сразу на нескольких поверхностях. Поэтому Смолухов-ский предложил метод последовательных итераций, в котором краевую задачу можно бьшо решить в любом приближении, рассматривая каждый раз граничные условия только на одной из частиц. Этот метод получил название метода отражений и позволил решить целый ряд задач, связанных с гидродинамическим взаимодействием частиц друг с другом и со стенками канала [22]. Метод основан на линейности уравнений Стокса, описывающих установившееся течение вязкой жидкости, когда значение критерия Рейнольдса, рассчитанное по диаметру частицы, мало по сравнению с единицей. Решение задачи обтекания частицы в облаке, состоящем из N частиц, ищется в виде суммы основного возмущения, вносимогг) в поток произвольно выбранной (пробной) частицей, и последовательных, ,отражений этого возмущения от имеющихся в наличии поверхностей [c.64]

К третьему уровню иерархии ФХС (рис. 1.1) можно отнести следующие явления [1, 20, 21 ]. Элемент дисперсной фазы (пузырь, капля), в котором протекают химические реакции как в объеме, так и на межфазной границе, движется в объеме сплошной фазы под действием сил Архимеда, инерционных сил и сил сопротивления, подвергаясь одновременно воздействию механизма переноса массы (ПМ), энергии (ПЭ) и импульса (ПИ) через границу раздела фаз в направлении 1 2. В качестве исходной причины возникновения межфазных потоков субстанций, обусловливающей всю совокупность явлений, составляюпщх механизм межфазного переноса, естественно принять неравновесность гетерогенной [c.26]

Наиболее теоретически обоснованы закономерности стесненного осаждения в работе Тэма [17]. Он рассматривает статистически однородную структуру частиц и считает, что возмущение потока, вызываемое одной частицей, можно заменить силой, равной по величине и обратной по направлению силе, с которой поток действует на частицу. Эта эффективная сила прикладывается к центру частицы. Сопротивление, испытываемое частицей, пропорционально скорости невозмущенного потока в центре частицы, которая слагается из скорости жидкости в отсутствие частиц и скорости жидкости, обуславливаемой влиянием всех остальных частиц. Считая обтекание частиц стоксовым, Тэм получил следующее соотношение для определения скорости осаждения сферической частицы в монодисперсной эмульсии в зaви и ю-сти от концентрации дисперсной фазы [c.14]

В соответствии с теорией Бабаляна Г. А., нефть в пленочной форме обладает резко повышенным сопротивлением течению. Прежде всего, это обусловлено малой толщиной пленки. Кроме того, нефть представляет собой структурированную (особенно при достаточно низких температурах) коллоидно-дисперсную систему, содержащую и истинно растворенные высокомолекулярные соединения (продукты окислительной полимеризации углеводородов), которые также могут образовать пространственные сетки. Все это вызывает резко повышенную вязкость, особенно при малых градиентах скорости в области не разрушенных структур, когда проявляется и упругость (прочность) на сдвиг. Образование пленочной нефти связано с адсорбцией на твердой поверхности ПАВ, растворенных в нефти. Однако толщина самого адсорбированного слоя во много раз меньше толщины пленочной нефти. Растворенные ПАВ в нефтях могут находиться как в истинном, так и в коллоидном состоянии. Вытеснение с твердой поверхности пленочной нефти, если не происходит разрыва ее водой, представляет трудную задачу. В этом случае вытеснение осуществляется только за счет некоторого уменьшения толщины пленки под действием тангенциальных сил при движении потока воды по поверхности пленки и за счет отрыва от этой поверхности частиц нефти. Опыт показывает, что в большинстве случаев пленочная нефть разрывается водой, т.е. вытесняется с самой твердой поверхности (в случае ее гидрофильности) механизмом [c.36]

Расчет с помощью приведенных уравнений гидравлического сопротивления изотермических потоков без учета ускорения, вызываемого изменением объема вследствие изменения давления, состоит в том, что по заданным диаметру трубы, расходам и свойствам фаз определяются значения Шцр с и Шпр.д, а также dpjdy) и (dpldy) . Затем из соотнощения (11.162) находится X, а по формуле (II. 163) рассчитывается объемное содержание дисперсной фазы ф. Далее по формуле (II. 160) вычисляется Фд и из соотнощения (11.158) находится градиент dpldy) p. Разность давлений на концах трубы, обусловленная трением, определяется как произведение градиента давления на длину трубы. Если труба вертикальная или наклонная, то дополнительно рассчитывается падение давления под действием силы тяжести по следующей формуле, вытекающей из уравнения (11.147) [c.155]

Все точки с небольшим разбросом легли на одну кривую, которая совпадает с кривой Релея, построенной в этих же координатах. Таким обра зом, выражение для силы сопротивления, действующей на твердую сферическую частицу в дисперсном потоке, в широком диапазоне значений критерия Рейнольдса и концентраций (р по методу, предложенному Барни и Мизрахи, можно, пользуясь (2.44), представить в виде [c.77]

Современные промышленные предприятия, такие как металлургические, химические, цементные заводы, а также тепловые электростанции, являются источниками загризнения окружающей среды. Наравне с вредными газами эти предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество пыли, взвешенной в дымовых газах, а также капель и брызг. Как те, так и другие могут быть сравнительно крупными (крупнодисперсные вещества с размерами частиц более 1 мкм) или мелкими (мелкодисперные вещества с размерам-и частиц менее 1 мкм). К последним относятся дымы и туманы. Взвеси таких мелких частиц в газах носят название аэрозолей. В аэрозолях частицы находятся во взвешенном состоянии, так как уже при малых скоростях их движения силы, создаваемые сопротивлением среды, уравновешивают силу тяжести частиц. При движении газового потока частицы двигаются вместе с ним. При высокой дисперсности частиц они оказываются чувствительными к ударам отдельных молекул газа (броуновское движение). [c.384]

Движение дисперсных материалов в вертикальном потоке обычно рассчитывается как простая совокупность движения отдельно взятых частиц, скорость каждой из которых определяется только действием сил тяжести, инерции и сопротивления среды [59, 77, 109]. Влиянием же взаи м-ных соударений на скорость частиц как в moho-, так и в полидисперсных системах пренебрегают и в лучшем случае учитывают лишь тормозящее воздействие ударов о стенки. В действительности механизм движения полидисперсного материала в потоке газа в значительной степени определяется соударениями между частицами различного размера. [c.161]

Ориентация частиц сказывается на вязкости дисперсной системы благодаря тому, что при этом прекращается свободное вращение частиц в потоке [45]. Схематично механизм возникновения вязкостного эффекта вращения выглядит следующим образом частица, как щарик, зажатый между двумя параллельными и движущимися в разные стороны плоскостями, почти не оказывает сопротивления их движению, поскольку линейные скорости плоскостей и поверхности частиц в точках их соприкосновения совпадают. В таких условиях отсутствует проскальзывание движущихся с разными скоростями тел (плоскости и щарика) в точках контакта, и поэтому отсутствует трение скольжения. В ща-рикоподшипниках используется именно этот принцип. Если любым способом предотвратить свободное вращение щарика, то относительное движение плоскостей будет возможно только за счет их проскальзывания относительно поверхности щарика и соответствующего увеличения силы трения. Применительно к суспензии в этой модели плоскости нужно заменить слоями жидкости, прилегающими к поверхности частиц, проскальзывание — локальной величиной градиента скорости течения жидкости и трение скольжения — внутренним трением жидкости. При этом проскальзывание (градиент скорости течения) имеется как при свободном вращении частицы, так и при ее полном торможении, но величина его во втором случае несколько больще, и, соответственно, повыщается вязкое сопротивление обтеканию частицы потоками среды. Количественно это различие выражается в том, что при полном торможении вращения частиц вращательная составляющая вязкости возрастает до величины [c.688]

Противодымный фильтр изготовляется из волокнистых фильтрующих материалов (целлюлозно-асбестовый картон, стеклянные волокна, синтетич. волокна и т. п.). Способность противодымных фильтров П. практически полностью задерживать любые аэрозоли основапа па эффекте осаждения частиц на тонких волокнах фильтра за счет инерции частиц (для грубодисперсных аэрозолей, напр, радиоактивной пыли, туманов), за счет задевания (касания) частиц за поверхность волокон непосредственно из воздушного потока или в результате броуновского движения (для тонко-дисперсных аэрозолей). Кроме того, электрозаряжен-ные фильтрующие материалы ( фильтры Петрянова ) способны задерживать аэрозоли также и за счет электростатич. сил. Противодымные фильтры могут очищать воздух от аэрозолей практически в течение неограниченного времени. Лишь при длительном пользовании в условиях высоких концентраций аэрозолей может появиться эффект забивания фильтров, проявляющийся в резком увеличении сопротивления вдоху. [c.187]

При прохождении газового потока через слой дисперсного материала возникают силы давления потока (сопротивления слоя), которые возрастают по мере увеличения его скорости. В области скоростей газа, при которых сила давления меньше силы тяжести слоя материала, последний остается в спокойном состоянии. Твердые частицы находятся в тесном соприкосновении друг с другом, расстояния между ними и объем слоя остаются постоянными. С повышением скорости газового потока, когда сила давления становится равной силе тяжести слоя материала, он приобретает новые свойства и находится в полувзвешенном состоянии. В этом случае объем слоя несколько увеличивается, частицы движутся в определенных пределах объема. Частицы материала находятся в полувзвешенном (кипящем) состоянии в довольно широком диапазоне изменения скорости газового потока. При дальнейшем по- [c.114]

Для вертикального дисперсного двухфазното потока с учетом действия на частицы только сил тяжести и гидродинамического сопротивления среды ураюнение движения имеет вид [c.131]

По мере увеличения напряженности поля Е, в квадрате увеличиваются силы диполь-дипольного взаимодействия, образуя моно-дисперсную, близкую к гелеобразной, систему. Частицы, размер которых на порядки меньше гипотетической решетки, под действием электроосмотических потоков и электрофоретических сил распределяются в структуре и экранируют поле поверхпостп цепочек. Таким образом снижается -потенциал. Дальнейшее увеличение энергии кТ вызывает разрушение структуры и гетероагрегатов, увеличивая тем самым -потенциал и удельное сопротивление структуры. [c.111]