Механизм турбулентной диффузии

Для исследования, проведенного в лаборатории Института им. П. И. Баранова, был выбран открытый стационарный факел с центральным источником поджигания. Так как размеры источника были малы, то можно было принять, что образование фронта пламени происходит от точечного источника поджигания в потоке. Пламя от точечного источника распространяется с некоторой скоростью, определяемой механизмом турбулентной диффузии и нормальной скоростью распространения пламени. Поверхность пламени при распространении его в неподвижном газе представляла бы собой поверхность сферы, но при горении в потоке пламя сносится набегающим потоком горючей смеси и осредненный фронт пламени представляет собой (приближенно) поверхность конуса, ось которого совпадает с ОСЬЮ потока. [c.230]

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]

МЕХАНИЗМ ТУРБУЛЕНТНОЙ ДИФФУЗИИ [c.389]

Оценим теперь скорость роста капель за счет механизма турбулентной диффузии. Для простоты считаем, что капли одинакового размера. Тогда частота столкновения определяется как [c.390]

Сравним характерные времена укрупнения капель за счет инерционного механизма, и механизма турбулентной диффузии [c.390]

Так же, как и раньше, будем рассматривать г, как характерное время коагуляции полидисперсного ансамбля капель, обусловленной механизмом турбулентной диффузии с учетом сил гидродинамического и молекулярного взаимодействий. Оценим это время. Для характерных значений потока рд= 40 кг/м , = 5 10 м, Цо= 1,2 10 Па с, W= 2 10 м /м и параметров распределения Ran =10-5 /г = 3 имеем 1/т, =0,257. При этом увеличение радиуса капель в 2 раза происходит за время t 7 с. Это время почти на два порядка больше, чем для монодисперсного распределения без учета гидродинамических и молекулярных сил. Такая большая разница характерных времен обусловлена, конечно, не учетом полидисперсности распределения, поскольку и метод моментов и сделанное упрощение при определении решения уравнения (15.44а) нивелирует полидисперсность, а учетом сил взаимодействия. [c.394]

Таким образом, и в рассматриваемом случае основным механизмом коагуляции капель является механизм турбулентной диффузии. [c.395]

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]

Рассмотрим осаждение частиц взвеси в режиме, при котором возможны как размыв дна, так и осаждение частиц. Условия существования такого режима приведены в п. 6.4. Этот режим характерен для наиболее крупных частиц из класса мелкой взвеси (рис. 6.12), у которых, согласно зависимости (6.1), сцепление с соседними частицами минимально (т. е. отрыв возможен), а подъемная сила недостаточна для осуществления сальтации и полного взвешивания. В этом режиме частицы будут перемещаться в вязком подслое в основном в виде движущегося ковра и лишь в периоды разрушения подслоя будут периодически выбрасываться в основной поток и распределяться в его толще механизмом турбулентной диффузии. При редкой частоте выбросов из подслоя этот же механизм будет содействовать возврату частиц из толщи потока на границу вязкого подслоя и их повторному осаждению. [c.205]

В тех моделях, где вертикальные составляющие не вводятся явно, критерий (3.80) не является лимитирующим. В тех же моделях (например, [458]), в которых неявно заложена величина Ат, в роли ограничивающего фактора уже не выступает первое из названных выше условий (т. е. (3.79)). Хотя один лишь механизм турбулентной диффузии ни коим образом не описывает с требуемой адекватностью физику явлений в водоеме, он тем не менее оказывается полезным с точки зрения выработки практических инженерных решений. Приведенный здесь подход (/Ст) был успешно апробирован в целях управления водоемом для временных масштабов порядка нескольких суток. Он может быть применен в со- [c.99]

Учет гидродинамического и молекулярного взаимодействий капель можно сделать так же, как это было ранее сделано для эмульсий в разделе V. При сближении капель под действием турбулентных пульсаций до расстояний, меньших >.0, они испытывают значительное сопротивление окружающей среды, а также силы молекулярного притяжения, которые и обеспечивают столкновение и слияние капель. Если основным механизмом коагуляции капель является механизм турбулентной диффузии, то коэффициент турбулентной диффузии зависргг от коэффициента гидродинамического сопротивления [см. (11.70), (11.72) и (11.74)], а следовательно, и от относительного зазора между сближающимися каплями [c.391]

Рассматриваемые исходные вещества до их адсорбции и продукты реакции до их десорбции должны транспортироваться к поверхности катализатора или от нее через газовую фазу. Скорость, с которой происходят эти процессы, зависит от температуры, давления и скорости течения газа относительно поверхности. При нетурбулентном течении газа скорость массопередачи может быть относительно низкой и может действительно задерживать развитие реакции. В промышленных реакторах следует избегать такого положения, так как при давлениях, равных или выше атмосферного, самым медленным процессом часто является молекулярная диффузия. Когда реакция происходит в проточной системе, скорость газа обычно достаточно велика, чтобы массопередача происходила по механизму турбулентной диффузии. В таких условиях общая скорость реакции обычно не зависит от скорости массопередачи. Если N — скорость массопередачи на единицу поверхности ж кв — коэффициент массопередачи, то N может быть выражена через движущую силу, вызывающую массонередачу. Движущая сила будет представлять собой разность парциальных давлений в газовой фазе и слое у поверхности раздела газ — твердое тело. Таким образом, [c.403]

Период зимнего охлаждения. Начало периода зимнего охлаждения связывают с моментом достижения водными массами температуры максимальной плотности. Он начинается, по результатам расчетов, с 17 декабря. В ноябре—декабре в модели получено сокращение площади ледового покрова (рис. 21), что согласуется с данными наблюдений. К середине февраля 95 % площади поверхности озера покрыто льдом. Изотерма 2 °С (в вертикальном сечении) перемещается с глубин 15—20 м на глубины 50—80 м. К моменту окончания периода зимнего охлаждения положение изотерм близко к горизонтальному. Температура воды в гиполимнионе находится в пределах 1.5—2.2 °С. Наиболее ярко зимний термоклин представлен на рис. 18, в, г. Изменение теплозапаса озера, который в этот момент минимален, незначительно. Процесс образования льда сопровождается не только приповерхностным, но и общим охлаждением водоема. На рис. 18, а и б хорошо прослеживается постепенное заглубление изотермы Т=2°С. Каким образом происходит передача тепла из глубины водоема к поверхности Можно указать два механизма турбулентную диффузию и адвекцию. Судя по величине коэффициента вертикальной турбулетной диффузии Уг, которая в глубоководной части близка к 10" м /с, и по величине вертикальной скорости, имеющей в гиполимнионе порядок 10-5 сделать определенный вывод о преобладании одно- [c.138]

В литературе до настоящего времени не появлялось сообщений о проведении сравнений этих двух подходов на основе использования полных моделей температурной стратификации. Между тем такого рода сравнения были бы весьма желательны в целях совершенствования нашего понимания озерных систем. Подход, основанный на механизме турбулентной диффузии, имеет более высокие потенциальные возможности, когда речь идет об описании явлений с более короткими пространственно-временными масшта- [c.109]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология