Структура потока жидкости в пористой среде

СТРУКТУРА ПОТОКА ЖИДКОСТИ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ [c.23]

В объемных моделях пористой среды наблюдалась аналогичная структура потока жидкости и газа, заключающаяся в существовании проточных и непроточных (застойных) зон [Иоффе И. И., Письмен Л. П., 1972 Гидродинамическая обстановка..., 1972]. В непроточных зонах при достаточно большой скорости течения существуют вращающиеся и пульсирующие вихри, которые как бы запираются в этих зонах и не могут из них выйти из-за малого диаметра соединительных каналов. Образование застойных зон, как отмечал еще Л. С. Лейбензон [1947], происходит в результате отрыва обтекающей жидкости от поверхности тела, причем за местом отрыва образуется область застойной жидкости, не участвующей в общем течении . Характер массообмена между проточными и застойными зонами при малых скоростях потока обычно предполагается диффузионным, а при больших — вихревым. [c.24]

Подача реагента в пористом электроде может осуществляться за счет прокачивания через пего жидкости, в которой растворено реагирующее вещество. В этом случае возникает задача о конвективной диффузии в пористых средах. Для того чтобы каждый раз не рассматривать структуру пористой среды во всей ее сложности, опять переходят к описанию ее в терминах гомогенной среды с эффективными кинетическими коэффициентами. Коэффициенты подбираются таким образом, чтобы решение задачи о потоках в гомогенной среде совпадало с реальными потоками в пористых средах. [c.184]

Из закона Дарси следует, что сопротивление движе-1шю потока обусловлено вязкостью, а проницаемость О отражает все свойства пористой среды. Такое определение проницаемости необходимо для того, чтобы подчеркнуть различие между свойствами жидкости (вязкостью) и свойствами пористой структуры. [c.387]

Перейдем теперь к рассмотрению конвективной диффузии в пористой среде. Пусть в жидкости, протекающей через пористую среду, содержится некоторое вещество с концентрацией с. Поток растворенного вещества в этом случае равен дс. Однако, если концентрация в среде меняется от точки к точке, то возникает дополнительный вклад в поток вещества, равный — В с. Роль этого члена особенно существенна в нестационарных условиях. Коэффициент В связан не только со структурой порового пространства, обсуждавшейся в предыдущем параграфе, но также и со свойствами течения жидкости через среду. Это коэффициент конвективной диффузии, называемый также коэффициентом дисперсии. [c.185]

Наличие двойного электрического слоя на границах разделов способствует возникновению электрокинетических явлений (электроосмоса, электрофореза, потенциала протекания и др.). Все они имеют общий механизм возникновения, связанный с относительным движением твердой и жидкой фаз. При движение электролита в пористой среде образуется электрическое поле (потенциал протекания). Если на пористую среду действует электрическое поле, то под влиянием ионов приходит в движение раствор электролита в связи с тем, что направленный поток избыточных ионов диффузного слоя увлекает за собой массу жидкости в пористой среде под действием трения и молекулярного сцепления. Этот процесс называется электроосмосом. При действии электрического поля на взвесь дисперсных частиц происходит движение дисперсной фазы. Это называется электрофорезом. В таком случае частицы раздробленной твердой или жидкой фазы переносятся к катоду или аноду в массе неподвижной дисперсной феды. По природе электрофорез - зеркальное отображение электроосмоса, и поэтому эти явления описьшаются уравнениями, имеющими одинаковую структуру. Количественно зависимость скорости электроосмоса от параметров электрического поля и свойств пористой феды и жидкостей описывается формулой [c.181]

В теории фильтрации не учитывается структура потока жидкости в пористой среде из-за сложности последней, а принимается, что жидкость движется со скоростью, определяемой расходом, отнесенным к единице площади сечения потока. Между тем, наблюдения за движением жидкости в камерах с узким входом и выходом, моделирующих отдельную пору, показывают, что существует определенная структура потока, которая закономерно зависит от расхода жидкости [Гарибянц А. А. и др., 1968 Голубев В. С., Шарапов В. Н., 1974]. Если при малом расходе лами- [c.23]

Как следует из материала рассмотренной главы, применение указанной методики позволило решить ряд важных практических задач в области расчета процессов, протекающих в химико-технологической аппаратуре. Так, развит прямой метод исследования гидродинамической структуры потоков в аппаратах на основе специфических свойств неустаповивпшхся течений жидкостей и газов в насадке и пористой среде установлен характерный для насадочных колонн гидродинамический эффект, проявляющийся в наличии экстремальной зависимости статической удерживающей способности от нагрузок по фазам на аппарат созданы методики и получены расчетные формулы для определения важнейпшх гидродинамических параметров структур потоков — коэффициентов продольного перемешивания, относительных объемов проточных и застойных зон, коэффициентов обмена между проточными и застойными зонами. Результаты исследования гидродинамической структуры потоков в насадке положены в основу анализа динамики процесса абсорбции в насадочных колоннах, оценки управляемости по каналам гидродинамики и массообмена и синтеза оптимального управления этими аппаратами. [c.433]

Промывка агрегированных осадков, В процессе промывки осадков, состойщих из агрегатов, во время замещения фильтрата промывной жидкостью нарушается физико-химическое рав- новесие на границе поверхности раздела фаз. В результате, меняется толщина двойного электрического слоя и связанная с этим величина -потенциала, что приводит к ослаблению связей частиц в агрегатах и разрушению последних [25]. Отдельные мелкие частицы — продукты разрушен 1я агрегатов выносятся потоком либо в крупные проточные поры и затем с промывной жидкостью из осадка, либо двигаются вдоль проточных пор к перегородке, закупоривая более мелкие поры. В результате разрушения крупных агрегатов наблюдается либо уплотнение осадка (снижение пористости) и, следовательно, уменьшение величины Упр, либо образование местных нарушений структуры — промоин [33]. Причина образования промоин в процессе промывки состоит, по-видимому, в разнице статических давлений жидкости в основной, уплотненной части слоя, а также в Местных нарушениях структуры (рис. 2-8). В образовавшееся место с меньшим гидравлическим сопротивлением устремляется поток жидкости с увеличенной скоростью, который углубляет наметившуюся промоину и увеличивает разницу,в статическ их давлениях в уплотненном слое и промоине. Средйяя скорость течения промывной жидкости Vпp в этом случае может быть в несколько раз выше, чем скорость течения через осадок с неразрушенной структурой. Местное нарушение [c.55]

Д 1я выявления структуры потока использовали как визуальный. метод, так и метод измерения давлений. В этом потоке горизонтальная составляющая скорости газа создана градиентами давления, действующими в направлении нижних ЗОИ пузыря. Поэтому типичный плоскодонный пузырь стремится приобрести форму шара, а не полусферы. Сравните со случаем потенциального течения жидкости через пористую среду, содержащую пустоты высокой ирони-паемости. [c.62]

Методики внедрения клеток в готовые пористые структуры чрезвычайно похожи на применяемые при естественном прикреплении. Клетки свободно диффундируют в пористые структуры и, увеличиваясь в размере по мере роста, попадают в ловушку . Этот процесс может происходить на микроскопическом уровне на частицах микропористого носителя, например кирпича, кокса, керамики, пористого стекла или кизельгура, в которых поры соизмеримы с размерами клеток, или на макроскопическом уровне, где частицы имеют большие поры (до 0,1 мм). Примером таких крупнопористых частиц являются частицы носителя биомассы (ЧНБ), разработанные Аткинсоном с сотр. [324]. Эти частицы представляют собой крупнопористые структуры, изготовленные из прочной стальной проволоки, скрученной в клубок, или из сетчатого пенополиуретана, нарезанного в виде кубиков. Иммобилизация на этих частицах основана на способности клеток как образовывать флокулы, так и прикрепляться к нитям носителя, и может рассматриваться скорее как включение в ячейки, а не в поры. Использование ЧНБ в различных случаях описано Блэком и Веббом [325]. Естественно внедрившиеся клетки защищены от механического отрыва под влиянием внешних воздействий, но не отделены от окружающей среды какой-либо границей, поэтому нельзя считать рабочую среду свободной от клеток. Преимуществом данного метода иммобилизации является то, что клетки, растущие вне частиц, уничтожаются трением частиц друг о друга или потока жидкости о частицы, и таким способом удобно управлять ростом клеток. [c.172]

Операция пропитки волокнистого наполнителя связующим, как уже было отмечено, является определяющей прп разработке технологического и аипаратурного оформления процесса производства изделий из стеклопластиков, В связи с этим еще одним важным технологическим показателем стекловолокнистого наполнителя являстся его проницаемость — величина, характеризующая гидравлическое сопротивление волокнистой пористой средь при течении в ней связующего. Коэффициент проницаемости волокнистого наполнителя зависит от содерл<ания последнего в единице объема и от его ориентации. Обычно коэффициент проницаемости находят эксиериментально прн исследовании процесса течения модельной ньютоновской жидкости в пористом образце, выполненном пз данного вида наполнителя [213—214]. Для анизотропных структур определяется три коэффициента проницаемости по каждой из трех основных осей симметрии в условиях одно.мерного потока. [c.485]

Основной недостаток формулы (6.17) заключается в том, что она выведена для регулярной модели, тогда как реальная пористая среда является неупорядоченной. Следует подчеркнуть, что для нахождения проницаемости необходимы сведения о микроскопических свойствах потока. Выбирая определенную структуру среды, мы задаемся фактически локальными характеристиками течения. Регулярные модели, применявшиеся для нахождения проницаемости, основывались на точных решениях уравнения Навье — Стокса, которые удавалось получить для отдельной структурной единицы модели, например для цилиндрического капилляра постоянного радиуса. В действительности поровое пространство является неупорядоченным, пересеченным, и радиус пор изменяется от точки к точке. Поэтому движение жидкости в пористой среде даже нри низких числах Рейнольдса имеет много общего с турбулентным течением. Флуктуации скорости в пористой среде аналогичны пульсационной скорости турбулентного потока. Статистический подход к вычислению проницаемости развивался в целом ряде работ [10—12]. Следует отметить, что отыскание распределения пульсационной скорости весьма существенно в связи с диффузионными задачами. [c.185]

Влияние капиллярных сил на фильтрационные процессы сказывается двояким образол . Движение каждой из фаз многофазной системы зависит от сил давления, вызывающих движение, и от взаимного расположения фаз в поровом пространстве. Распределение фаз в порах определяет фор.му области течения каждой из фаз и тем самым величину сопротивления, испытываемого этой фазой при движении, так же как структура порового пространства определяет гидравлическое сопротивление при однофазном течении. Капиллярные силы влияют как на распределение давления в фазах, так и на взаимное расио-ложепие фаз в поровом пространстве. Соответственно и процессы фильтрации многофазной жидкости идут по-разному в зависимости от характерного времени фильтрационного процесса и от размеров области течения. Капиллярные силы создают в пористой среде перепад давления, величина которого ограничена и не зависит от размера области. Перепад внешнего давления, создающего фильтрационный поток между двумя точками, пропорционален скорости фи."1ьтрации и расстоянию между этими точками. Если раз.меры области малы, то при достаточно медленном движении капиллярные силы могут превзойти внешний перепад давления. Поэтому в такой области время [c.147]