Движение капель в турбулентном потоке жидкости

Несколько иначе происходит дробление капли в турбулентном потоке газа, т. е. когда плотность среды мала по сравнению с плотностью жидкости внутри капли. В этом случае существенную роль в механизме движения капли приобретают инерционные эффекты, рассмотренные в 33. [c.462]

При математическом описании процесса приняты некоторые допущения. В качестве испаряющейся жидкости принята вода, не содержащая примесей. Рассматривается движение изолированной (одиночной) капли, начальная скорость которой принимается равной скорости истечения воды из форсунок. На основе литературных данных [37 94] принято, что при распыливании жидкостей механическими центробежными форсунками коалесценция капель отсутствует. Поля скоростей несущего газового потока в циклонном реакторе принимаются осесимметричными, что наблюдается и в действительности в циклонных реакторах с двусторонним и многосторонним подводом топливовоздушной смеси. Температура газового потока усредняется по всему объему зоны испарения. Турбулентные пульсации в потоке не оказывают влияния на траектории движения капель. Испаряющиеся капли воды не влияют на характер движения газовой среды. Лучистый теплообмен при нагреве и испарении капель не учитывается. С учетом указанных допущений исследуемый процесс описывается следующей системой уравнений. [c.41]

Размеры и скорость капель. Определение размера капель и предельной скорости их движения имеет важное значение для изучения гидродинамики экстракционных аппаратов и определения поверхности фазового контакта. Движение капель существенно отличается от движения твердых шарообразных частиц. Это связано с деформацией и распадом капель, а также с циркуляцией жидкости внутри капель, обусловленной срезающими усилиями, возникающими вследствие трения между каплями и сплошной фазой. Сложность условий усугубляется тем, что характер деформации капель может быть различным в зависимости от структуры потока вокруг них . Поэтому теоретически определить распределение частиц дисперсной фазы по размерам и скорости их осаждения в условиях турбулентного потока очень трудно. Интересные результаты получили Г. П. Питерских и Е. Р. Валашек , теоретически исследовавшие вопрос о диспергировании экстрагента в турбулентном потоке раствора и определившие порядок величины наибольших капель, устойчивых в турбулентном ядре потока и в пограничном слое. Приравнивая динамическое давление потока внутреннему давле- [c.134]

Эти соображения применимы к диффузии малого объема вещества, плотность которого сравнима с плотностью жидкости основного потока. Плотность капель топлива, увлекаемых турбулентным потоком воздуха, приблизительно в 500 раз превышает плотность воздуха следует ожидать, что инерция капель затрудняет их способность следовать пульсациям воздушного потока. Можно очень грубо оценить значение этого эффекта, если допустить, что пульсации скорости в турбулентном потоке ио своей природе являются синусоидальными и что аэродинамическое сопротивление частицы подчиняется закону Стокса. Уравнение движения капли в этих условиях будет иметь вид [c.351]

Осесимметричное деформационное течение. Рассмотрим установившуюся конвективную диффузию растворенного в потоке веш ества к поверхности сферической капли в поле осесимметричного деформационного течения [29]. Как отмечено во введении, наряду с поступательным потоком такое течение является примером сравнительно простого движения вязкой жидкости, которое используется при модельном описании широкого класса реальных течений (течение с растяжением в теории турбулентности, поток вблизи оси диффузора или конфузора и т. п.). Аналогичная структура потока встречается и в некоторых прикладных задачах магнитной гидродинамики (см., например, [70]). [c.43]

В результате образования капель жидкости и конденсации на них пара возрастает диффузионный поток пара от турбулентного ядра к поверхности конденсации. При турбулентном движении газа образующиеся капли не проникают из пограничного слоя в турбулентное ядро, а осаждаются в результате термофореза, диффузиофореза и стефановского течения на поверхности трубы. При турбулентном потоке, где Re>10000 (случай, представляющий наибольший практический интерес) толщина пограничного слоя очень мала [c.156]

Вычисление потерь давления для двух фазного течения сильно усложняется существованием большого разнообразия возмож ных видов течения. Для пузырькового тече ПИЯ в первом приближении влияние пу зырьков весьма приближенно эквивалентно увеличению вязкости жидкости. Для коль цевого течения положение намного сложнее, так как течение жидкости нли газа может быть либо ламинарным, либо турбулент ным. При этом возможно существование четырех режимов двухфазного кольцевого течения с жидкой пленкой, а именно тече ние обеих фаз турбулентно течение обеих фаз ламинарно течение газа турбулентно, течение жидкости ламинарно течение жид кости турбулентно, течение газа ламинарно. Кроме того, в поток газа может поступать либо больше, либо меньше мелких капель, и это оказывает влияние на обмен колп чеством движения по мере того, как капли попадают в поток газа или покидают его, влияя, таким образом, на градиент давле пня. [c.100]

В отдельную -группу выделены турбулентные промыватели, эффект действия которых основан на соударении частиц пыли с каплями воды в турбулентном потоке при ускоренном или замедленном его движении. На рис. 9 показана в разрезе нормализованная труба Вентури. Она состоит из двух усеченных конусов — Конфузора 1 и диффузора 2, соединенных горловиной 5. В конфузор на некотором расстоянии от горловины подводится жидкость с помощью наконечников 4 или форсунок. Запыленный поток поступает в горловину трубы с большой скоростью (примерно 60—150 м/с), проходит через горловину и выходит через диффузор. В процессе истечения через горловину ускорение газа [c.30]

Местное экранирование (например, защита от попадания капель на лист, покрытый сверху другим листом) наиболее отчетливо наблюдается для капель диаметром в несколько сот микрон при слабой турбулентности. При малой высоте полета усиливаются нисходящие потоки воздуха через растительный покров это несколько улучшает проникновение частиц через растительный слой и повышает равномерность их распределения. При данной норме расхода жидкости применение мелкокапельного опрыскивания (медианный по объему диаметр капель около 150 (х) обеспечивает достаточную степень оседания химиката на обработанном участке и вместе с тем дает более равномерное распределение химиката по поверхности растений, чем при крупнокапельном опрыскивании. Отчасти это объясняется значительным увеличением общего количества капель, отчасти тем, что мелкие капли лучше воспроизводят вихревое движение воздуха и попадают в места, недоступные для крупных капель.. Согласно теоретическим расчетам [30], нисходящий поток воздуха должен улучшать проникновение частиц через растительный покров, особенно для капель диаметром меньше 50 ц. [c.63]

Поверхностную рябь, вызванную массопередачей, легко наблюдать, если у края небольшой лужицы воды, находящейся на часовом стекле, поместить каплю ацетона. Неправильные быстрые пульсации поверхности постепенно затухают по мере диффузии ацетона в воду и падения его концентрации. На фотографиях капель, образующихся в пределах второй несмешивающейся жидкой фазы, и на фотографиях границ раздела жидких фаз часто видны области повышенной активности движения среды и даже крошечные капли, расположенные в непосредственной близости от границы раздела фаз. Примерами служат рис. 5.10 и 5.11 другие аналогичные снимки имеются в работах [87, 151, 162, 59, 13]. На протяжении нескольких секунд после контакта фаз граница раздела начинает изобиловать зонами энергичных движений, как если бы она представляла собой живой организм [120]. Очевидно, что такая турбулентность не вызвана движением в объеме жидкости, результатом которого являются вихри у границы раздела фаз, описанные в разделе 5.2. Несомненно также, что отмеченные эффекты, как следует ожидать, приводят к увеличению потока переносимого вещества по сравнению с тем, который возникает, когда область вблизи границы раздела фаз неподвижна или движется ламинарно это утверждение было про- [c.212]

Скруббер Вентури представляет собой сочетание плавно суживающегося конфузора, цилиндрической или прямоугольной средней части (горловины) и плавно расширяющегося диффузора. Орошающая жидкость вводится вблизи горловины скруббера. Запыленные или содержащие туман газы, проходя через суженную горловину трубы со скоростью 60—150 м/сек, сталкиваются с завесой жидкости и разбивают ее на капли. В потоке газов, движущихся с большой скоростью (вследствие турбулентного характера потока), происходит интенсивное движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и укрупнение капель. В дальнейшем такие укрупненные частицы легко выделяются из газа в каплеуловит еле или в мокром скруббере. [c.47]

В каждом сечении колонны при огибании потоками элементов насадки наблюдается неравномерность местных скоростей отдельных потоков. Кроме того, внутри сплошной фазы возможно существование потоков, обратных по направлению к движению основной массы жидкости этой фазы. Возникновение таких потоков обусловлено турбулентными пульсациями, а также тем, что некоторое количество сплошной фазы увлекается вместе с каплями диспергированной фазы. Таким образом, спектр плотности распределения скоростей для отдельных элементов потока сплошной фазы в сечении колонны будет иметь вид, показанный на рис. 3.4. [c.30]

В работе В. Я. Натанзона [16] предполагается, что единственной причиной распада струи является турбулентность потока жидкости в канале форсунки. Размер капли определяется из соотношения между величиной пульсационной энергии изотропного турбулентного движения и величиной поверхностной энергии жидкости при распыливании. Отличие расчетных значений диаметра капли от измеренных объясняется неучетом влияния плотности газовой среды и другими допущениями. [c.143]

При малой концентрации частиц, когда их взаимодействием можно пренебречь, поведение каждой из частиц можно рассматривать как если бы в турбулентном потоке она была единственной. Если при этом частицы крупные, по сравнению с внутренним масштабом турбулентности, то они будут увлекаться в основном только крупномасштабными пульсациями. Если же частицы меньше Яо, что характерно для рассматриваемых нами задач, то основное лияние на их движение будут оказывать пульсации порядка внутреннего масштаба турбулентности. Увлекаемые этими пульсациями капли дисперсной фазы движутся вместе с ними. При этом вследствие неполного увлечения возникает относительное движение капель и жидкости. Для определения закономерностей этого относительного движения мы будем исходить из уравнения медленного относительного движения сферической частицы, выведенного Бассэ, Буссинеском и Озееном для случая покоящейся жидкости и обобщенного Ченом для случая жидкости, движущейся с переменной скоростью [153] [c.180]

Процесс разрушения капель в потоке воздуха исследовался A.A. Бузуковым. Установлено, что под действием воздушного потока в капле жидкости образуется вмятина, затем капля принимает форму выпуклой пленки, лопается и дробится. Максимальный размер капли, могущей существовать в факеле, определяется из условия равенства силы поверхностного натяжения и силы аэродинамического давления. Другая схема дробления струи на капли в простейшем виде представляется как разрыв пленки, являющейся продолжением окружности сопла, под действием сил турбулентных пульсаций. Третья схема распада струи строится на предположении И. Е. Ульянова о том, что причиной разрушения единого потока жидкости на капли являются кавитационные процессы. При высокой скорости течения топлива в сопловом канале статическое давление снижается до значений, соответствующих упругости паров, в потоке при этом образуются кавитационные зоны в виде отдельных пузырьков. По выходе из сопла давление восстанавливается до атмосферного, а пузырьки исчезают, разрушая целостность струи. К. К. Шальпев установил, что число срывов кавитационных каверн п зависит от скорости течения жидкости W. При этом число срывов за одну секунду равно n = 28w при w = = 8,0 ч- 1,2 м/с. При более высокой скорости потока кавитационные пузырьки образуются не только на поверхности, но и внутри струи, что приводит к истечению парожидкостной эмульсии. Наличие завихренного движения (у центробежных форсунок) или попадание жидкости в струю пара (у форсунок с паровым распыливанием) интенсифицирует образование кавитационных пузырьков по всему сечению струи. [c.37]

Форсунка, изображенная на рис. 1-115, по существу является форсункой с полым конусом, но осевая струя в ней разбивает вращающийся поток жидкости уже внутри выходного отверстия. Распад струи происходит в, результате этого удара и возникающей турбулентности. Жидкость покидает выходное отверстие в виде капель, тогда как из форсунки с полым конусом она выходит в виде короткой кониче ской пленки, наблюдаемой у отверстия, которая затем разбивается на, капли. Для получения равномерного пространственного распределения необходимо, чтрбы соблюдалось соответствующее соотношение между количеством жидкости, подаваемой в центральную струю, количеством вращающейся жидкости и размером выходного отверстия. Обычно большей части жидкости сообщается вращательное движение, а меньшая часть покидает форсунку в виде осевой струи. Последняя может питаться от отдельной линии —таким образом осуществляется взаимное перемешивание двух жидкостей или жидкости и газа. [c.77]

В области масштабов Хо движение происходит с числами Рейнольдса < 1. Обтекание капли любым потоком с числом Рейнольдса меньшим единицы не вызывает деформации и деления капли. Это ч)тносится, в частности, к обтеканиям капли любыми зависящими от времени потоками жидкости Поэтому турбулентные пульсации, масштаб которых л-еньше Хо, не могут вызывать дробление капель. В силу этого трудно согласится с правомерностью приведенного У А, Н. Колмогорова вывода формулы для радиуса капель, полу- [c.457]

Выше мы рассмотрели процессы дробления капель в воздушном потоке. Происходящий при распылении процесс распада жидких пленок, нитей и капель можно назвать прямым процессом распыления. Очевидно, он должен сопровождаться обратным процессом коагуляции капель [38]. Действительно, при распылении жидкостей образуются полидисперсные системы капель, концентрация которых вблизи сопла распылителя очень велика. Эти капли движутся в газе с различными скоростями мелкие капли быстро увлекаются газом, а более крупные отстают. Благодаря этому должны происходить частые столкновения капель одна с другой, ведущие к их слиянию [39]. Авторы работ [39] и [40] предложили назватз этот процесс кинематической коагуляцией . Известна также турбулентная коагуляция золей, обусловленная неупорядоченным турбулентным движением среды. В турбулентных потоках грубодисперсных аэрозолей, имеющих переменную скорость, оба вида коагуляции происходят одновременно. [c.33]

Хармати показал, что величину / можно определи если известны размер капель, массовые скорости потоков сплошной и дисперсной фаз (I/, и U ), а также отношение скоростей осаждения капель в ограниченной и бесконечной средах wlwa ), причем последняя величина поддается расчету. Тогда к будет функцией только двух переменных fIF—отношения суммарной площади сечения капель в сечении колонны к площади этого сечения и коэффициента Е, характеризующего степень расширения капли вследствие завихрений жидкости, следующих за каплей в условиях турбулентного движения. Значения функции ср(х, I, f/F) Хармати получил путем обработки данных других исследователей. [c.139]

В форсунках с вращательным движением жидкости при определенной скорости истечения образуется за выходным отверстием пленка раствора, которая под действием волнообразных колебаний распадается на отдельные капли. Период существования этой пленки зависит от свойства и турбулентности потока. Иногда форсунки с закручиванием потока струи раствора называются пленочнообразующими. [c.44]

Предварительно подмагниченный газовый поток с начальной запыленностью 50—60 г/м направляется на зеркало жидкости аппарата и проходит в щель между жидкостью и элероном со скоростью 10 м/с. В зависимости от числа действующих полок с магнитными наконечниками по высоте шахты и от расхода газа самопроизвольно устанавливается уровень подъема газожидкостной смеси. Газовый поток срывает и увлекает за собой слой жидкости в ствол шахты. Благодаря расположенным в шахматном порядке механическим магнитным затворам, образованным магнитными системами, формируется по высоте ряд последовательных, интенсивно чередующихся по направлению вихрей газожидкостной смеси, которая перемешивается с жидкостью для промывки. Турбулентное движение, влияние электромагнитных сил, взаимодействие с влагой ведут к энергичной коагуляции частиц, выделению их из газового потока и выпадению в бункер. Из шахты газопромывателя воздушный поток, насыщенный парами, каплями, брызгами промывной жидкости и неуловленными частицами пыли, поступает в капле-уловитель циклонного типа. Под действием центробежных сил оставшиеся частицы пыли и капли жидкости оседают на стенках циклона и по мере накопления стекают в бункер. Производительность установки 6000 м /ч. Годовой экономический эффект от внедрения 50 тыс. руб. [c.172]

Подробное экспериментальное и аналитическое исследование аэраторов этого класса показало, что механизм процесса аэрации зависит от скорости движения потока жидкости. При малых скоростях воздух поступает в пульпу при ударе струи изменяющегося диаметра о поверхность жидкости в результате периодического смыкания краев образующегося кратера. С увеличением скорости струи вблизи нее образуется развитый пограничный слой, движущийся вместе с ней. На некотором расстоянии от сопла турбулентная струя распадается на отдельные капли, движущиеся с большой скоростью и увлекающие за собой воздух (эжекционный механизм). Форма струи в зависимости от конструкции сопла может быть конической, спиральной (патенты США № 4514291, 4605494) или плоской. Для дополнительного диспергирования пузырьков можно использовать удар пульповоздушной смеси о твердую стенку. [c.131]

Турбулентный газопромыватель [21, получивший широкое применение для очистки газа от пыли и тумана. Жидкость подается в нем перпендикулярно направлению движения газового потока через сопла, установленные на горловине, или через отверстия в наконечнике, расположенном по оси аппарата также в горловине. Жидкость фобится на капли и изменяет направление своего движения (из перпендикулярного оно становится параллельным оси аппарата) за счет энергии газового потока. Дробление жидкости проходит в одну стадию [3]. [c.62]

Образующиеся при распаде струй капли могут в дальнейшем деформироваться и дробиться. При экспериментальном исследовании процесса установлено, что наблюдаются различные физические формы дробления капель. При значительном лобовом сопротивлении среды (например, падение капли в не-движущейся жидкости или движение с большей скоростью, чем скорость спутного потока среды) капля испытывает резкое утонение в центре с превращением образующейся пленки в тор и распадом последнего на более мелкие капли. Перемещение капли в среде, движущейся с большей скоростью, или в потоке с куэттовским типом течения, приводит к вытягиванию ее в волокнообразное или эллипсоподобное тело, распадающееся в последующем на более мелкие элементы. При турбулентных режимах течения дробление капель происходит под действием пульсаций в жидкости среды. Если рассматривать процесс образования ВПС при турбулентных режимах течения осадительной ванны, то для оценки среднего диаметра образующихся при дроблении капель можно использовать уравнение А. Н. Колмогорова [223] [c.134]

Для коагуляции (укрупнения) взвешенных в газе частиц широко применяют турбулентные промыватели, иначе называемые скрубберами Вентури. Принцип действия скрубберов Вентури основан на использовании динамического напора газа для раздробления на капли жидкости, вводимой в газовый поток. В движ ущемся с большой скоростью потоке газа вследствие большой турбулентности происходит весьма интенсивное движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и коагуляция их за счет улавливания частиц каплями жидкости и укрупнения капель. [c.151]