Инерционный механизм коагуляции

Входящее в выражение для ядро коагуляции /С(со, V), называемое иногда константой коагуляции, обусловливает частоту столкновения капель объемами со и У и может быть определено в результате исследования относительного движения двух капель под действием различных сил взаимодействия — гравитационной, гидродинамической, молекулярной. Характер гидродинамической силы зависит от структуры потока. В ламинарном потоке относительное движение капель различного размера происходит за счет гравитационного осаждения и градиента скорости несущей среды. При этом /С(со, V) определяется сечением столкновения капель и находится в результате анализа траекторий движения одной капли относительно другой [см. раздел 13.1]. В турбулентном потоке сближение капель происходит за счет хаотических пульсаций, приводящих к большему по сравнению с ламинарным потоком числу актов столкновения в единицу времени. Существуют три основных механизма, обусловливающих сближение и коагуляцию капель в турбулентном потоке инерционный, за счет различных скоростей движения отличных по размерам капель сдвиговый (градиентный), вызванный наличием сдвигового течения в окрестности рассматриваемой капли при обтекании ее пульсациями различного масштаба турбулентная диффузия, в основе которой лежит предположение об аналогии между процессом диффузии и движением капель под действием случайных турбулентных пульсаций. В разделе 13.6 показано, что применительно к рассматриваемому процессу основной вклад в скорость коагуляции капель в турбулентном потоке дает механизм турбулентной диффузии, и ядро коагуляции с учетом сил гидродинамического и молекулярного взаимодействия капель имеет вид [c.547]

ИНЕРЦИОННЫЙ МЕХАНИЗМ КОАГУЛЯЦИИ [c.387]

Заметим, что формула (15.47) справедлива для капель, значительно различающихся по размерам. Для инерционного механизма коагуляции именно этот случай представляет наибольший интерес, поскольку для капель соизмеримых размеров основной механизм коагуляции — турбулентная диффузия. [c.394]

Существуют два основных механизма коагуляции капель в турбулентном потоке [2] инерционный и механизм турбулентной диффузии. В основе инерционного механизма лежит предположение о том, что турбулентные пульсации не полностью увлекают каплю. В результате относительные скорости, приобретаемые каплями за счет турбулентных пульсаций, зависят от массы капель. Разность пульсационных скоростей капель различного радиуса обусловливает их сближение и увеличивает вероятность столкновения. В основе механизма турбулентной диффузии лежит предположение о полном увлечении капель турбулентными пульсациями того масштаба, который играет основную роль в механизме сближения капель. Поскольку капли хаотически движутся под действием турбулентных пульсаций, их движение сходно с явлением диффузии и может быть охарактеризовано турбулентным коэффициентом диффузии. [c.386]

Рассмотрим теперь коагуляцию, обусловленную инерционным механизмом. В этом случае учет молекулярных и гидродинамических сил приводит к следующей частоте коагуляции [7] [c.394]

По формулам, приведенным в данном разделе, можно оценить, произойдет ли потеря агрегативной устойчивости. Следует отметить, что такая оценка возможна лишь при условии протекания инерционной коагуляции, которая характерна для достаточно крупных (более 10 мкм) частиц. Для частиц, меньших 10 мкм, необходимая для инерционной коагуляции скорость движения частиц составляет более 1 м/с, что редко реализуется на практике. Поэтому для оценки агрегативной устойчивости систем малых частиц необходимо учитывать неинерционные механизмы коагуляции для сдвигового потока такой анализ приведен в [30]. [c.28]

Второй случай коагуляции аэрозоля в турбулентном потоке характеризуется возникновением инерционных различий между частицами разных размеров. Вследствие турбулентности частицы ускоряются до различных скоростей, зависящих от размера, и могут затем сталкиваться друг с другом. Для монодисперсного аэрозоля этот механизм не имеет значения. Для полидисперсного аэрозоля с известным распределением по размерам Левич [141] показал, что скорость коагуляции пропорциональна основной скорости турбулентного потока в степени 9/4, т. е. скорость коагуляции возрастает очень быстро с увеличением скорости турбулентного потока. Так как очень мелкие частицы быстро ускоряются, значение этого механизма уменьшается с уменьшением размера частиц, причем он является наиболее важным для частиц, диаметры которых составляют 10 -10 см. [c.831]

Это предположение с достаточно хорошей степенью точности выполняется у коллоидных частиц, так как плотность вещества коллоидных частиц не очень сильно — в два-три раза — отличается от Плотности жидкости. В случае частиц аэрозолей, плотность которых Примерно в 10 раз больше плотности воздуха, полного увлечения Частиц не происход1гг. С наличием инерционных эфс юктов связан упомянутый выше второй механизм коагуляции. [c.219]

Из результатов расчетов видно, какое большое влияние на скорость коагуляции системы оказывает распределение частиц по размерам. Забегая несколько вперед, отметим, что особенно велика роль степени нолидисперсности системы при коагуляции в условиях турбулентного перемешивания. Так, Самыгин и др. [30] установили, что скорость объединения относительно мелких (7—11 мкм) частиц с более крупными (- 60 мкм) в турбулентном потоке может быть па несколько порядков выше, чем скорость объединения только мелких. Авторы объясняют это различием в механизме встречи частиц — инерционном в случае полидисперсной системы и диффузионном в случае монодиснерсной. [c.131]

Теоретические и экспериментальные исследования [41, 78] показали, что эффективность обеспыливания газов зернистыми слоями определяется одновременным и совместным действием различных механизмов улавливания частиц - инерционным осаждением, зацеплением, седиментацией, диффузией, кинематической коагуляцией, турбулентной миграцией, термо- и электрофорезом и негидродинамическими факторами (магнитными, электростатическими и акустическими полями). [c.282]

На частицы в неоднородном потоке действуют не только гравитационные, но и инерционные силы. Баланс этих сил и силы сопротивления среды определяет в условиях безвихревого течения траекторию частицы и вероятность ее захвата всплывающим пузырьком. В действительности гидродинамика акта значительно усложняется вследствие турбулизации пульпы всплывающими пузырьками и искажений, вносимых в поток самими частицами. Уравнения, предложенные для расчета вероятности столкновения частиц с пузырьками, можно разделить на две группы. К первой относятся формулы, основанные на концепции столкновения в результате турбулентных блужданий частицы и пузырька. Некоторые из них приведены в табл. 9.1 [формулы (1—5)]. В последние годы достигнут значительный прогресс в экспериментальном и теоретическом изучении турбулентного переноса и осаждения аэрозолей. Наряду с диффузионным был теоретически предсказан и практически подтвержден миграционный механизм осаждения. Он обусловлен пульсационной составляющей скорости потока. Теория миграционного механизма к настоящему времени разработана для осаждения частиц на стенки каналов. Применение ее для расчета турбулентной коагуляции помогло бы глубже раскрыть механизм субпроцессов и способствовать оптимизации гидродинамических условий. По данным Е. П. Медникова, на движение частицы в турбулентном потоке влияют продольная и пульсационная скорость среды поперечная турбулентная миграция крупномасштабное турбулентное перемешивание диффузия, вызванная мелкомасштабными пульсациями седиментация соударение со стенками и остаточная миграция. [c.197]