Движение капель и циркуляция в них

Эффективная вязкость в формуле (2) отличается от вязкости среды (нефтепродукта) из-за того, что движение капли относительно нефтепродукта вызывает циркуляцию воды в капле и это приводит к некоторому уменьшению сопротивления среды по сравнению с движением твердой сферической частицы. Тогда [c.5]

Капли жидкости в отличие от твердых тел могут при движении деформироваться (сплющиваться), что ведет к повышению С и уменьшению скорости падения При движении капли у ее поверхности появляются касательные напряжения, вызывающие перемещение частиц данной поверхности в направлении, противоположном движению капли. Вследствие этого возникают внутренние циркуляционные токи. При наличии внутренней циркуляции уменьшается, и скорость падения капли возрастает. Кроме того, появляются вибрации (колебания) капель, которые при этом периодически (с определенной частотой) изменяют свою форму. [c.623]

Скорость движения капель. Имеющиеся различия в определении скоростей движения для капель, пузырей и твердых частиц связаны с различным характером их взаимодействия со сплошной средой на границе раздела фаз. На частицу дисперсной фазы, движущейся в среде сплошной фазы, одновременно действуют архимедова сила, сопротивление жидкости и поверхностные силы. Суммарное воздействие этих сил приводит к тому, что зависимость скорости движения капли от ее объема в общем случае носит экстремальный характер. Лишь сравнительно мелкие капли дисперсной фазы имеют сферическую форму. На практике всегда имеют дело с каплями эллиптической или вообще неправильной формы. Поэтому часто при движении капель несферической формы используется понятие об истинном номинальном диаметре , диаметре шара, имеющего такой же объем, что и рассматриваемая несферическая капля. Для капель, помимо этого, наблюдается вращение их вокруг оси и возникновение внутренней циркуляции, при которой мелкие капли движутся быстрее, чем соответствующие твердые частицы, что является следствием подвижности поверхности капли. [c.121]

Модель массопередачи, учитывающая наличие циркуляции жидкости внутри капли, была разработана в работе [48]. Авторы исходили из решения уравнения Навье — Стокса для капли, движущейся в среде инородной жидкости с отличающейся плотностью. При выводе не учитывались члены уравнения, содержащие высшие степени производных, и предполагалось, что движение капли продолжается достаточно долго и циркуляция внутри капли к начальному моменту времени ул<е установилась. [c.124]

При исследовании обтекания частицы в области малых и средних значений Re считалось, что в сплошной среде отсутствуют примеси поверхностно-активных веществ (ПАВ) и что капля сохраняет сферическую форму. Если в потоке имеется даже относительно небольшое количество ПАВ, то эта примесь, как правило, адсорбируется на поверхности капли, уменьшая ее подвижность. Вследствие этого интенсивность циркуляции жидкости в капле падает, а в предельном случае сильного влияния ПАВ циркуляция вообще тормозится и капля начинает двигаться как твердая сфера. Опыты по определению скоростей падения капель в чистых систем мах и при наличии добавок ПАВ в области малых и умеренных значений Re описаны в ряде работ — см., например, [32, 34]. Как и при малых Re, присутствие ПАВ оказывает тормозящее действие на, движение капли, причем в этом случае одним из признаков влияния ПАВ является увеличение при фиксированном Re возвратно-вихревой зоны в кормовой области капли. Так, по данным [34], при движении капли нитробензола технической чистоты в воде для Re = 350 точке отрыва потока соответствует угол 0з ЮО , что близко к значению, соответствующему отрыву на поверхности твердой сферы, в то время как для чистой системы при тех же условиях 0S 153°. [c.26]

Молекулярная диффузия будет играть значительную роль лишь в очень малых каплях и при малых скоростях относительного движения фаз (большая вязкость и малая разность плотностей растворителей). Диффузионная модель как бы ограничивает нижний предел, указывая наименьшую возможную степень насыщения. Согласно диффузионной модели, внутри капли отсутствует какое-либо конвективное движение, что, конечно, не соответствует действительности, ибо относительное движение фаз должно вызывать некоторое перемешивание внутри капли. При движении капли возникают циркуляционные токи. Выражение для линий тока было получено Адамаром [25] и Рыбчинским [42]. Вопрос о существовании токов циркуляции внутри капли обсуждался в ряде работ [26—29]. Наличие циркуляции внутри капли было установлено путем сравнения коэффициента трения при движении капли с коэффициентом трения при аналогичном (равенство значений критерия Рейнольдса) движении твердой сферы [30, 31]. Циркуляция внутри капель также наблюдалась визуально рядом авторов [32—39] при добавлении в диспергированную фазу красителя или алюминиевой пудры. Бонд и Ньютон [30] установили наличие циркуляции в каплях диаметром [c.89]

Формула для расчета скорости движения капли с учетом внутренней циркуляции была получена Адамаром и Бондом [75, 76] [c.197]

Следовательно, в широком интервале чисел Рейнольдса при достаточно малых диаметрах капель и частотах пульсации капля движется с пульсирующим потоком как единое целое и наличие пульсации не влияет на скорость движения капли по отношению к потоку. Иными словами, наличие пульсации не влияет на циркуляцию внутри капли и можно предположить, что массопередача в капле, двигающейся в пульсирующем потоке, не будет отличаться по своему характеру от массопередачи в капле, двигающейся в потоке без пульсации. В табл. 8-1 приведено сравнение расчетных значений степени насыщения и коэффициентов массопередачи, полученных согласно циркуляционной модели (4-48) и (4-49), с данными эксперимента на системах, в которых лимитирующим являлось сопротивление диспергированной ( )азы [40]. [c.241]

При движении капель жидкости в газовой среде лимитирующим сопротивлением для не слишком больших значений коэффициента Генри является сопротивление капли. Однако для очень хорошо растворимых газов (например, для НР) лимитирующим может быть сопротивление сплошной фазы. Поскольку при давлении, близком к атмосферному, отношение вязкостей дисперсной фазы к сплошной порядка 10 , то циркуляцией в капле можно пренебречь и рассматривать каплю, по крайней мере для малых значений Ке, как твердую сферу. [c.204]

Скорость осаждения или подъема капель жидкости определяется уравнениями, несколько отличающимися от уравнений для случая осаждения твердых тел, так как сказываются деформации и пульсации капель во время их движения, а также циркуляция внутри капли вследствие трения. [c.190]

Вращательное и смещающее движения капель в момент сдвига оказывают большое влияние на явления, вносящие вклад в вязкость эмульсий столкновение между каплями флокуляция, приводящая к образованию агрегатов циркуляция жидкости внутри агрегатов и т. д. Некоторые из этих явлений уже обсуждены в предыдущих разделах, другие обсуждаются ниже. [c.255]

Отделители жидкости обеспечивают сухой ход компрессоров. Они отделяют капли жидкости от двухфазного потока хладагента на пути из приборов охлаждения в компрессор. Их рассчитывают и подбирают по допустимой скорости в патрубках отсоса или в живом сечении аппарата. Осаждение капель происходит за счет изменения скорости и направления движения потока. Отделители жидкости в безнасосных системах создают циркуляцию хладагента, находящегося в испарительной системе, что повышает эффективность работы охлаждающих приборов, частично предотвращает влажный ход, а следовательно, гидравлические удары в компрессорах. [c.99]

Циркуляция слабо выражена в мелких (порядка 1 мм и менее) каплях и пузырях из-за низкой относительной скорости дисперсной и сплошной фаз, а также из-за существенного внутреннего сопротивления циркуляции внутри мелкой капли. Деформация мелкой капли дополнительно подавлена еще действием сил поверхностного натяжения. По указанным причинам мелкие капли и пузыри движутся в сплошной среде со скоростями, достаточно близкими к рассчитанным по формуле (2.72). Однако при увеличении размеров капель и пузырей влияние внутренней циркуляции возрастает, деформация выражена все заметнее. В этих случаях необходимо вносить поправки в выражения для коэффициента лобового сопротивления (см. формулу (ц) в разд. 2.7.4). В результате совместного действия рассмотренных эффектов скорость движения капель и пузырей относительно сплошной среды возрастает — по приближенным оценкам в 1,5 раза в сравнении с недеформируемыми твердыми шариками. [c.245]

Диффузионный перенос в частице. При отсутствии циркуляционного движения среды в частице процесс массопереноса в сферической частице описывается уравнением молекулярной диффузии (5.3.2.3). На практике такие случаи имеют место при диффузии примеси в твердой пористой частице и в каплях и пузырях при заторможенной циркуляции жидкости или газа. [c.280]

При Re > 2,0 из-за отрывания пограничного слоя в кормовой области решение уже не является точным. Однако и в этом случае подвижность поверхности раздела фаз приводит к течению, отличному от обтекания твердой сферы, а именно точка отрыва сферы при наличии подвижной границы раздела оказывается смещенной ближе к кормовой области течения. В соответствии с формулой Адамара — Рыбчинского — Бонда (III. 2) скорость движения капель и пузырьков при наличии в них внутренней циркуляции больше, чем при ее отсутствии. Этот результат можно объяснить тем, что из-за наличия подвижной границы раздела градиенты скоростей, существующие в капле жидкости или пузырьке, меньше, чем при неподвижной границе раздела. Снижение градиентов скорости приводит к уменьшению диссипации энергии в дисперсной среде, и, соответственно, к увеличению скорости движения. [c.96]

В ряде работ [129 135—137 138, 1974 139 143] анализ массообмена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя также основывался на использовании предположения о полном перемешивании целевого компонента внутри области циркуляции газа. В работе [129] задача о массообмене газового пузыря с плотной фазой решалась с использованием модели Мюррея движения газовой и твердой фаз. В этой работе анализировалось также влияние адсорбции целевого компонента твердыми частицами на процесс массообмена между пузырем и плотной фазой, причем предполагалось, что адсорбционное равновесие между газом и твердыми частицами устанавливается мгновенно. Результаты решения задачи подобной той, которая рассмотрена в данном разделе, приводятся также в работе [135]. В работе [136] задача о диффузии целевого компонента из области циркуляции газа рассматривалась в рамках полуэмпирического подхода, основанного на использовании формулы, описывающей диффузию вещества из капли. В работе [137] решалась плоская задача массообмена при больших числах Пекле. В работе [138, 1974] задача о массообмене пузыря с плотной фазой решалась при условии, что псевдоожиженный слой имеет переменное поперечное сечение. В работе [139] рассматривался нестационарный массообмен газового пузыря с плотной фазой при наличии химической реакции в предположении, что имеет место идеальное перемешивание газа внутри пузыря и прилегающей к нему области замкнутой циркуляции газа, а число Пекле мало. В работе [143] для описания массообмена газового пузыря с плотной фазой слоя использовалась теория, аналогичная пенетрациоНной теории Хигби. [c.191]

Льюис проводя опыты в диффузионной ячейке, нашел, что неподвижная протеиновая пленка, адсорбированная на поверхности раздела фаз, заметно уменьшает скорость процесса массопередачи, в то время как подвижные пленки других поверхностно-активных веществ не оказывают подобного действия. Движение капель одной жидкости в другой обычно происходит при скоростях, более высоких, чем движение твердых сфер. Это объясняется подвижностью поверхности жидкость — жидкость, в результате которой возникает циркуляция жидкости внутри движущихся капель. Если присутствие поверхностно-активных веществ делает поверхность капли менее подвижной, можно ожидать, что в присутствии этих веществ скорость подъема (или падения) капель будет уменьшаться, достигая в пределе скорости движения твердых сфер скорость экстракции при этом должна замедляться. Такая гипотеза подтверждена экспериментально [c.202]

Более наглядно отличие в движении капель и твердых сфер видно из рис. 98, на котором сравниваются коэффициенты сопротивления среды при движении в ней капель и твердых сфер, В большей части случаев капли малого диаметра движутся с большей скоростью, чем твердые сферы того же размера и плотности, так как коэффициент сопротивления С для капли меньше, чем для твердой сферы. Это является следствием подвижности поверхности капли, причем поверхность движется в направлении от передней неподвижной точки к корме капли под действием срезающих усилий и внутренней циркуляции жидкости в капле (см. рис. 99) Если вязкость сплошной фазы велика, циркуляция внутри капли может происходить при любом [c.207]

Анализ процесса осаждения капель при гравитационном разделении эмульсий осложнен возникающей внутри капель циркуляцией жидкости, которая уменьшает относительную скорость движения поверхности капли и дисперсионной жидкости, уменьшает силу сопротивления Е и, следовательно, несколько увеличивает скорость осаждения капель по сравнению с твердыми частицами такого же размера и равной плотности. Кроме того, крупные капли в процессе движения могут заметно деформироваться, что также изменяет скорость их осаждения. [c.179]

Вследствие сил трения, воз-------п - пикающих на поверхности капли при ее движении в жидкой среде, происходит циркуляция жидкости на поверхности и в объеме капли [17—20]. [c.58]

При этом движение заряда в двойном слое создает распределение потенциала вокруг капли, что определяет такое изменение поверхностного натяжения, которое сильно замедляет движение поверхности. С другой стороны, при малом поверхностном заряде внутренняя циркуляция в капле не затруднена, и капля падает с несколько большей скоростью [c.241]

Загрязнения приводят к подавлению циркуляции жидкости внутри капель в результате уменьшения подвижности ее поверхности. В этом случае капля по характеру движения становится подобна жесткой сфере, и скорость следует рассчитывать по формуле Стокса [c.157]

В гл. 6 были рассмотрены законы движения твердых тел в жидкостях (включая капельные и упругие) и получены формулы для расчета скорости свободного осаждения частиц под действием силы тяжести. Эти же формулы могут применяться при расчете скорости осаждения мелких капель в газе. При осаждении капель жидкости в жидкой среде благодаря внутренней циркуляции в капле скорость движения капли может быть на 50% выше, чем скорость твердой сферической частицы эквивалентного диаметра. При загрязнении капель примесями или в присутствии поверхностно-активных веществ тенденция к циркуляции сильно снижается скорость осаждения таких капель, называемых жесткими , следует рассчитать по уравнениям, полученным для твердых частиц. В случае чистых капель скорость осаждения возрастает с увеличением размера капли только до определенного (критического) значения их эквивалентного диаметра (размер капель d выражается как диаметр сферы, объем которой равновелик объему капли). Капли с / > / р в процессе осаждения периодически меняют свою форму и называются поэтому осциллирующими. Скорость осаждения осциллирующих капель с увеличением их размера немного уменьшается. [c.211]

Исследование влияния ПАВ на циркуляцию в капле и на скорость капли выполнено Гриффитсом [591, который принял, что во время движения капли ПАВ не растворяется в объеме жидкости. На рис. 8-7 представлены результаты этого исследования в сравис-ннп с теоретически.ми данными Савича [60[. [c.336]

Модель массопередачи, учитывающая наличие циркуляции жидкости внутри капли была разработана Кронигом и Бринком [41]. Авторы исходили из решения уравнения Навье — Стокса для жидкой капли, движущейся в среде инородной жидкости с отличающимся удельным весом, которое получили Адамар [25] и Рыб-чинский [42]. Адамар и Рыбчинский пренебрегли членами, содержавшими высшие степени производных и предположили, что движение капли продолжается достаточно долго и циркуляция внутри капли к начальному моменту времени уже установилась. Для стоксовой функции тока было получено выражение в сферических координатах [c.89]

Рассмотренный вьпие нестационарный механизм переноса с развитой циркуляцией жидкости внутри капли удовлетворительно описывает массо- и теплообмен в каплях диаметром 0,5 - 3 мм. Для больших капель может наблюдаться интенсивное перемешивание жидкости внутри капли. В работе Хандлоса и Барона [259] дан вьшод уравнения диффузии для случая, когда движение жидкости в капле носит турбулентный характер. [c.191]

Когда в жидкой среде две капли приближаются друг к другу (например, под действием сил тяжести), поведение системы определяется взаимодействием гидродинамических и поверхностных сил. Гидродинамические силы вызывают вязкую текучесть жидкой среды между каплями и искаи.ение формы капель вследствие давления, возникающего между ними. Радиальное движение жидкости между каплями способствует циркуляции жидкости внутри каждой капли. Искажение формы капель сдерживается поверхностным натяжением, так как любое отклонение от сферической формы приводит к увеличению поверхности каили (Чэпелир, 1961). [c.78]

В отличие от диафрагменных электролизеров, в которых электролит циркулирует в плоскости, перпендикулярной к поверхности электродов, в бездиафрагменных электролизерах циркуляция электролита происходит вдоль рабочей поверхности электродов (см. рис. 5.26). В межэлектродном пространстве между катодом 2 и анодом 1 возникает направленная циркуляция газожидкостной смеси электролита, капель магния и пузырьков хлора. Этот 1ЮТ0К выносит магниевые капли, постоянно укрупняющиеся по мере движения в так называемую сборную ячейку и удаления от пузырьков хлора.. Ячейка отделена от электролизной секции аппарата гидрозатвором, образуемым керамической арочной перегородкой или шторой, частично погруженной в расплав. [c.491]

Наиболее простыми являются дисперсные системы с твердой дискретной фазой — из-за постоянства размеров и отсутствия движения вещества внутри самого зерна (тогда как в капле или пузыре может происходить внутренняя циркуляция). Ниже достаточно детально будут рассмотрены дисперсные системы именно с твердой фазой, в определенном смысле они часто служат упрощенной моделью для систем с жидкостями и с газовыми пузырями (некоторые аспекты гидравлики этих систем в учебнике лищь затронуты). [c.214]

При движении весьма крупных капель и пузырей интенсивная внутренняя циркуляция, обусловленная высокими скоростями скольжения, может привести к сильной деформации и разруще-нию капли, пузыря — картина такого разрушения представлена на рис. 2.43, в. [c.246]

Капля без циркуляции. Этот предельный случай, который имеет место при движении мелких капель, подробно рассмотрен Ньюме- ном [66] . Массопередача происходит путем нестационарной диффузии. [c.338]

Для пузырей с 8 > 0,5 мм (Ке > 30) циркуляционное движение внутри пузыря может влиять на коэффициент сопротивления и, соответственно, на скорость всплытия. По-видимому, циркуляция должна сказываться и на массопереносе внутри пузыря. Однако влияние внутреннего движения на массопередачу в пузыре должно быть значительно менее выражено, чем в капле. Так, для достаточно крупных пузьфей с 8 4н-5 мм число Ре, характеризующее относительный вклад конвективного массопереноса в сравнениии с диффузионным, составляет всего 20-25. Основываясь на результатах численных расчетов по уравнению (5.3.1.1), проведенных Джонсом и Бекманом, в которых использованы скорости циркуляции Адамара и Рыбчинского, можно заключить, что для пузырей диаметром 4—5 мм следует [c.285]

Циркуляция ожижаюш его агента в пузыре. При движении газового пузыря относительно капельной жидкости возникает сдвигающее усилие, что вызывает циркуляцию газа внутри пузыря. Пунктирными линия.ми на рис. 32 показа предположн-тельный характер циркуляции в пузыре с лобовой частью офс рической формы. Аналогичный характер циркуляции жидкости внутри капли наблюдали Гарнер и Хэйкок [29] при движении этой капли в другой жидкости. Более того, циркуляция газа внутри пузыря с лобовой частью сферической формы может быть продемонстрирована с помощью простого эксперимента, который иллюстрируется на фото 10 (см, стр. 167). В этом опыте сопло для ввода воды было сконструировано таким образом, что обеспечивалось движение тонкой пленки воды по стеклянной куполообразной поверхности. Циркуляция воздуха внутри пузыря, образованного таким путем, демонстрировалась при помощи анемометра малых размеров. Измерения внутри искусственного пузыря такого рода были выполнены Розом [97] и Мак-Виль-ямом [71]. [c.102]

Хандлос и Барон проанализировали случай, когда движение жидкости в капле полностью турбулентно, причем (в отличие от линий тока, показатных на рис. 99) происходит по концентрическим окружностям. При циркуляции жидкость в течение одного оборота полностью перемешивается в радиальном направлении между соседними линиями тока. Учитывая, что средняя скорость циркуляции связана со скоростью капли, Хандлос н Барон получили следующее выражение для определения [c.211]

Винников и Чао [55] исследовали движение капель в жидкостях без примесей и загрязнений и обобщили предыдущие результаты Чао [53], включив в них эффекты циркуляции внутри капель, деформации, отрыва пограничного слоя и наличия следа. В работе [55] была предложена вместо формулы (3.23) новая формула, в которую были включены эффекты вязкого сопротивления и сопротивления давлению. Как было показано в [55], деформация капли коррелирует со значениями произведения числа Вебера iVwe — 2а (АС/) (Рр — р)/а и числа Фруда Nfr = U) l 0 g), где Tg — поверхностное цатяжедир, [c.172]