Смешение при ламинарном течении

При стекании жидкости ио наклонной или вертикальной поверхности характер движения потока может быть турбулентным (как, наиример, в колонне с орошаемой стенкой, рассмотренной в главе IV, при достаточно высоких значениях числа Рейнольдса). Кроме того, скорость абсорбции может быть увеличена и при ламинарном течении за счет волнообразования на поверхности и возникающих при этом конвективных перемещений. В точках контакта отдельных элементов поверхности часто происходит периодическое смешение слоя жидкости при его стекании по насадке по вертикальному ряду дисков или шаров. [c.98]

Замещение жидкости у поверхности свежей жидкостью основного состава может осуществляться, например, с помощью турбулентных пульсаций (вихрей), если принять, что их затухания с приближением к поверхности не происходит. С другой стороны, когда жидкость стекает по поверхности насадки, ее движение по каждому насадоч-ному элементу может рассматриваться как ничем не нарушаемое ламинарное течение, а в точках контакта элементов можно предполагать наличие полного смешения жидкости. В результате у верха каждого элемента насадки образуется свежая поверхность жидкости, которая абсорбирует газ при дальнейшем нисходящем движении с уменьшающейся скоростью вплоть до момента достижения сле- [c.103]

Решение. В случае быстрых реакций размер трубчатого реактора, начиная с определенной длины, достаточной для обеспечения хорошего смешения взаимодействующих веществ, уже не играет роли. Для очень вязких сред, а также для ламинарного течения эта минимальная длина может быть весьма велика. Однако на практике удовлетворительное смешение достигается, как правило, уже при длине трубы, равной нескольким диаметрам. [c.320]

Конвективное смешение осуществляется также при деформировании системы в процессе ламинарного течения. Этот тип конвективного смешения назовем ламинарным конвективным смешением. Другие авторы называют его смешением при ламинарном течении [3] или просто ламинарным смешением [5]. На практике смешение в системах жидкость—жидкость или жидкость—твердое вещество осуществляется путем ламинарного конвективного смешения с использованием различных типов течения сдвига, растяжения (при вытягивании), сжатия (при разминании). Однако главную роль в процессе смешения играет сдвиговое течение. Движение материала при смешении такого типа иллюстрируется рис. 7.2. [c.183]

Рис. 7.2. Смешение при ламинарном течении в трубе. Темные площадки образованы трассером (жидкость с небольшим содержанием красителя). Пояснения в тексте.

Итак, в технологии производства полимеров используют два вида смешения недиспергирующее и диспергирующее смешение, называемые также экстенсивным и интенсивным смешением. Для первого вида смешения основным способом перемещения компонентов является конвекция. Тип смешения может быть либо распределительным, либо ламинарным. Распределительное смешение осуществляется вследствие упорядоченного или случайного перераспределения компонентов смеси, а ламинарное смешение — путем деформации материала в процессе ламинарного течения при растяжении, сжатии или сдвиге. [c.184]

Изучение распределения горючего и кислорода в различных сечениях диффузионного пламени, перпендикулярных к его оси, приводит к картине, схематически показанной на рис. 132. Как видно, кислород полностью отсутствует внутри объема, ограниченного фронтом пламени (пунктир), так же как и горючее отсутствует за пределами этого объема (см. также [714]). Однако эта картина часто оказывается усложненной разного рода побочными процессами. Чаще всего усложнение возникает в результате турбулизации газовых потоков, что наблюдается при достаточно больших скоростях газа или при действии внешних факторов, нарушающих ламинарное течение газа . Пламена, в которых преобладает конвекционный механизм смешения газов, называются турбулентными пламенами. Заметим, что к турбулентным относятся практически все технические пламена, в частности топочные пламена. [c.471]

Смешение высоковязких сред. С. высоковязких иолимеров (вязкость 50 н-сек/м , или 500 пз) друг с другом или с сыпучими либо жидкими ингредиентами осуществляется гл. обр. под действием механич. сил (из-за высокой вязкости смеси диффузия протекает крайне медленно). Процесс характеризуется очень низкими значениями критерия Рейнольдса (Re- l), что соответствует ламинарному течению (т. наз. ламинарное С.). Ингредиенты (напр., сажа, мел, красители) вводят в виде болео или менее крупных кусков (от неск. м.п до десятков сж), к-рые в процессе С. также измельчаются (т. е. подвергаются диспергированию). Эксплуатационные характеристики изделий зависят не только от равномерности распределения смешиваемых ингредиентов, но и от полноты протекания при С. физико-хим. процессов, наир, набухания полимера в пластификаторе, формирования сажекаучукового геля при изготовлении саженаполненных резиновых смесей. [c.213]

Теория процессов переработки вязкоупругих материалов, к каким относятся каучук и его смеси, исходит из того, что смешение проводится в условиях ламинарного течения материала, создаваемого вращающимися частями машины. [c.11]

Известно, что при малых скоростях — ламинарном течении потока газа — элементарные струйки движутся параллельно направлению потока и, следовательно, векторы скорости их параллельны оси потока. В этом случае при попадании струи газа в неподвижную воздушную среду или в параллельно движущийся в том же направлении воздушный поток смешение их происходит только благодаря тепловому движению молекул. [c.47]

РАСЧЕТ СМЕШЕНИЯ ПРИ ЛАМИНАРНОМ ТЕЧЕНИИ В СМЕСИТЕЛЕ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ [c.161]

Смешение при ламинарном течении [c.458]

Степень приближения закрытого смесителя к идеальному смесительному оборудованию. Закрытый смеситель в известной степени удовлетворяет наиболее важным условиям теории смешения при ламинарном течении. Из проведенного анализа очевидно, что напряжение и скорость сдвига в зоне между кромкой лопасти и стенкой камеры более или менее однородны. Как видно из уравнений (А14) и (А25), между стенкой камеры и лопастью не существует точки, в которой бы напряжение сдвига равнялось нулю. Так как исследование линий тока вне этой зоны крайне затруднено, сделать какие-либо определенные выводы в настоящее время невозможно. Однако лопасти обычно располагают по винтовой линии, и они вращаются в противоположные стороны. Это указывает на то, что конструкторы подобных смесителей признают необходимость получения однородного распределения поверхностей раздела ингредиентов, а также и самих ингредиентов во всей массе материала. В течение цикла вращения роторов направления линий тока внутри камеры непрерывно меняются, так как меняется взаимное расположение обеих лопастей. Таким образом, любая частица в конце концов попадает на линию тока, которая проходит через район значительного сдвига, хотя в это же время другие частицы могут проходить через этот район по нескольку раз. В этом отношении закрытый смеситель в отличие от двухвалковых вальцов приближается к идеальному. С другой стороны, время, а следовательно, и энергия, необходимая для достижения заданной степени смешения, значительно больше, чем в идеальном смесителе. [c.480]

Наряду с использованием одночервячных шприцмашин для профилирования термопластичных материалов их широко применяют и для смешения, что обусловлено деформацией, которой подвергается смесь при ее ламинарном течении в канале шприцмашины (рис. 7,11). [c.486]

Другим важным фактором, оказывающим значительное влияние на процесс перемешивания жидкостей, является диффузия. В случае газов и низковязких жидкостей диффузия быстро снижает интенсивность разделения, увеличивая однородность смеси. Однако при перемешивании расплавов или растворов высокополимеров скорость диффузии так мала, что она почти не влияет на однородность смеси. В настоящем разделе рассматривается простое смешение в условиях ламинарного течения при отсутствии диффузии. Подобный процесс имеет большое значение при переработке полимеров. [c.338]

Смешение в экструдерах представляет собой простое смешение при ламинарном течении, так как движение материала в канале червяка происходит в условиях ламинарного режима. Продолжительность подобного процесса смешения, как было показано в предыдущем разделе, определяется толщиной полос в смеси. Если объем системы не изменяется, то уменьшение толщины полос обусловливается возникновением дополнительной площади поверхности раздела, которая в свою очередь зависит от величины деформации сдвига и первоначальной ориентации поверхности раздела. Настоящий раздел посвящен, глав-ны.м образом, расчету деформации сдвига любого элемента материала при его движении вдоль канала червяка. [c.345]

Во многих случаях, важных для практики, сталкиваются с переносом массы в газах и жидкостях при ламинарном течении. Поскольку при этом смешение отсутствует, перенос компонентов движущейся смеси осуществляется только посредством молекулярной диффузии, накладывающейся на объемный поток вещества в любой его точке. Комбинация выражений с целью описания поля скоростей с соответствующими формами уравнения диффузии [c.92]

Рассматривая результаты исследований по смешению плазменных струй с потоком холодного газа, авторы [6] приходят к сле-дуюш им выводам. В случае смешения ламинарной плазменной струи со струйным потоком холодного газа скорость перемешивания определяется только режимом течения холодного газа при увеличении степени его турбулизации скорость перемешивания увеличивается. Процессами диссоциации, ионизации и излучения при рассмотрении перемешивания плазменных струй можно пренебречь. [c.111]

I. Течение жидкости через капилляр. Рассмотрим весьма важный случай течения жидкости через цилиндрическую трубу малого диаметра (чтобы число Рейнольдса было не слишком велико). Возьмем отрезок такой трубы (фиг. 24) длиной I, радиусом И. Если на концах трубы создана разность давлений Ар, то при ламинарном течении каждая частица будет двигаться параллельно оси цилиндра. В установившемся стационарном потоке все части жидкости движутся параллельно оси цилиндра и все точки, лежащие на одной окружности, будут иметь одинаковую скорость. Течение можно представить себе как смешение ряда цилиндров, имеющих общую ось и различный радиус. Скорость движения цилиндра является функцией радиуса. [c.61]

Кубовые реакторы близки по своим характеристикам к модели идеального смешения. Реальные трубчатые реакторы, наоборот, обладают существенными отклонениями от теоретической модели. Известно, например, что поршневое течение жидкости в трубе практически невозможно как при ламинарном, так и при турбулентном течении скорость жидкости в различных точках сечения потока неодинакова. Частицы жидкости в центре трубы движутся значительно быстрее, чем частицы, находящиеся вблизи стенки. Это нарушает условие равенства времени пребывания различных частиц в аппарате и влияет на поле концентраций в нем. Кроме того, модель идеального вытеснения не учитывает молекулярную и конвективную диффузию веществ в направлении потока (продольное перемешивание), уменьшающие средние концентрации реагирующих веществ и среднюю скорость реакции. Вследствие этого время реакции и необходимый объем реактора увеличиваются. Несмотря на эти отклонения, модель идеального вытеснения весьма полезна для расчета и анализа работы реакторов. [c.244]

Для упрощения количественного анализа ламинарного смешения разработан метод исследования изменения площади поверхности раздела фаз в процессе смешения. Увеличение площади поверхности раздела можно непосредственно связать с начальной ориентацией и общей деформацией системы [17, 3]. Величину деформации можно рассчитать, зная в деталях картину течения. В конечном счете общая деформация может служить количественной характеристикой ламинарного смешения. Ее можно связать с конструкцией смесителя, технологическими параметрами процесса смешения, физическими свойствами смеси и начальными условиями. Однако измерить общую деформацию жидкости нелегко. Не удается также установить непосредственную связь между расчетной величиной деформации и композиционной однородностью смеси, которая зависит от распределения элементов поверхности раздела внутри системы. Лишь в относительно простых случаях удается рассчитать ширину полос текстуры по величине общей деформации. В более общем случае для определения величины деформации, обеспечивающей заданную однородность смеси, приходится устанавливать эмпирические закономерности. Таким образом, деформация является характеристикой процесса, позволяющей установить связь между параметрами процесса смешения и качеством смеси. В дальнейшем некоторые из этих количественных подходов будут рассмотрены более детально. [c.199]

Количественной мерой ламинарного смешения является суммарная деформация V. равная для простого сдвигового течения произведению скорости сдвига на время, т. е. yt. За различные промежутки времени можно получить одну и ту же суммарную деформацию за счет регулирования скорости сдвига, а следовательно, и интенсивность тепловыделений вследствие вязкой диссипации. При простом сдвиговом течении степенной жидкости интенсивность диссипативного разогрева можно выразить через суммарную деформацию и время сдвига [c.383]

Вынужденное течение, генерирующее давление, и ламинарное смешение в мелких винтовых каналах рассматривались в разд. 10.3 и 11.9. Уравнение (10.3-32), выведенное для изотермического течения несжимаемой ньютоновской жидкости, может быть записано в виде [c.420]

Для повышения эффективности смешения и гомогенизации композиций в одношнековых экструдерах были разработаны шнеки, в Которых ламинарное течение материала прерывается зонами поворота Яотока и сдвигового деформирования. Особенно часто применяют Дроссельные решетки и рассекатели ( торпеды ), а также установлен- bie на конце шнека элементы с дросселирующими зазорами, пластика-Нионные гребенки и валковые зубчатые устройства. [c.205]

Чем интенсивнее отводится теплота К. от пов-сти, тем интенсивнее К. Скорость отвода теплоты зависит от давления насыщения пара, разности т-р (АТ) насыщения и охлаждаемой поз-сти, степени ее гидрофобности или гидрофильно-сти, размеров, формы и др. При пленочной К. п ктически неподвижного чистого пара и ламинарном течении пленки конденсата плотность теплового потока (в Вт/м ) на охлаждаемой пов-сти пропорциональна ДТ / при капельной К. теплоотдача м. б. в несколько раз больше. Наличие в паре примеси неконденсирующегося газа затрудняет поступление пара к пов-сти раздела фаз и уменьшает в результате скорость К. Как правило, увеличение скорости движения пара приводит к росту интенсивности К. в результате более быстрого удаления конденсата с пов-сти тела и вследствие улучшения доступа пара к ней из смеси с неконденсирующим-ся газом. В технике использ. также К. ва сплошных или диспергированных струях предварительно охлажденной жидкости аппараты, работающие по этому принципу, наз. конденсаторами смешения. Особенно высока скорость К. на диспергированной жидкости. [c.272]

Как указывалось, под турбулентным фронтом пламени следует понимать осредненное во времени местоположение зоны, в которой осуществляются химические реакции. Зона эта зани-А1ает всегда весьма малую долю области смешения газов. При ламинарном горении это объясняется свойством экзотермических реакций, согласно которому сгорание основной части горючего происходит при температуре, близкой к максимальной. В случае турбулентного факела интенсивный турбулентный обмен приводит к заметному расширению (сравнительно с ламинарным течением) как всего струйного пограничного слоя (области смеше-ыия), так и расположенной внутри него зоны горения. Соотношение между ними сохраняется при этом примерно тем же. [c.159]

В качестве примера приводится расчет непрерывного процесса смешения при условии ламинарного течения в трубе. Пусть 3 чередующихся диска разных материалов диаметром 2,54 см и толш,иной 0,254 см проходят через трубу диаметром 2,54 см и длиной 7,62 см. Предполагается, что материал подается в трубу в виде твердого тела, проходит по трубе в виде ньютоновской жидкости и выходит из трубы в виде твердого стержня диаметром 2,54 см (рис. 3,9). [c.161]

На рис. 125 представлен процесс смешения при ламинарном течении, который осуществляется в пространстве, образованном двумя коаксиальными цилиндрическими поверхностями. На этом рлсунке изображены пути движения частиц черной жидкости в среде белой жидкости на разных стадиях процесса. На рис. 125,а видно, что первоначально черные частицы располагались по радиальной прямой между неподвижным внутренним и вращающимся внешним цилиндрами. [c.338]

Если граница примыкает к свободному потоку, то для определения скорости массопереноса через нее, известной под названием скорости увлечения обмена с внешним потоком, требуется большое искусство, Следует различать два подхода к данному вопросу. В одном случае граница слоя может устанавливаться точно, поскольку в турбулентном потоке, который предположительно подчиняется гипотезе с пути смешения, эффективная вязкость исчезает вдоль определенного его края. Этот случай в основном и будет рассматриваться нами в данной работе. В другом случае граница слоя на самом деле устанавливается ириближенно, так как эффективная вязкость не исчезает вдоль какой-то определенной граничной линии и достигает услови1г свободного потока асимптотически ламинарные течения имеют такой характер, В таком случае граница должна быть установлена исключительно для удовлетворения требований нашего расчета об ограниченности изменений Ф конечным диапазоном значений со. [c.41]

Теперь нетрудно высказать суждение о достаточности этого уравнения для определения т"о. Предел конечен, если величина [Хэф пропорциональна ди1ду значит, принятое определение является удовлетворительным. Использование гипотезы о пути смешения [выражаемой уравнением (1.3-5), где такая пропорциональность существует] позволяет нам использовать уравнение (2.3-3) как выражение закона обмена через внешнюю границу. Напротив, при ламинарном течении РэФ не исчезает с ди]ду тогда уравнение (2.3-3) заключает в себе бесконечно большую величину скорости обмена через внешнюю границу, и это не позволяет его использовать. [c.42]

Существование лиминарного течения возможно только при малых Ке. При Не > Кекр устойчивость течения нарушается, и движение отдельных малых объемов газа становится неупорядоченным, пульсирующим. Мгновенное значение вектора скорости в той или иной точке потока отличается от значения, осредненного по времени. Точно так же отличаются мгновенные и средние значения давления, плотности, концентрации реагирующих веществ и т. д. Турбулентное горение представляет собой нестационарный процесс турбулентного смешения продуктов сгорания и свежей смеси и реагирование последней вследствие повышения ее температуры. В этих условиях закономерности ламинарного распространения реакции теряют свою силу. Решающими факторами становятся турбулентные пульсации и связанная с ними интенсивность перемешивания продуктов сгорания со свежей смесью. Если в теории ламинарного горения основные трудности вызваны отсутствием точных кинетических параметров, которые должны быть подставлены в систему уравнений, то в теории турбулентного горения необходимая система уравнений даже и не составлена. В настоящее время не только отсутствует возможность создания замкнутого расчета, но нет и единого понимания механизма процесса. [c.134]

В большинстве ламинарных смесителей можно выделить элементы конструкции, обеспечивающие выполнение этих двух требований. Например, на вальцах можно достичь больших деформаций полимера, проходящего через зазор между валками, т. е. удовлетворить первому требованию эффективного смешения. Второе требование, однако, можно выполнить, только подрезая и многократно пропуская полимер через зазор вальцов. Точно так же в роторном смесителе жидкость, проходя между лопастями роторов и в зазоре между ротором и стенкой камеры смесителя, подвергается значительной деформации. Кроме того, конфигурация роторов обеспечивает осевое течение жидкости, что приводит к требуемому распределению элементов поверхности раздела внутри системы. Такой сложный процесс течения, который можно наблюдать, например, в роторных смесителях, сопровождающийся многочисленными неконтролируемыми явлениями, можно назвать псевдорандомизированным (псевдослучайным) процессом. В случаях, подобных описанному выше, выполнение второго требования равноценно достижению случайного распределения диспергируемой фазы. То же самое происходит в статических смесителях при упорядоченном, а не случайном смешении. В этих смесителях основное увеличение площади поверхности раздела достигается за счет ламинарного смешения, а перераспределение элементов поверхности раздела происходит упорядоченно. [c.372]

Рассмотрим конкретный практический пример ламинарного смешения. Жидкий компонент вводят в смеситель, содержащий расплав полимера в форме капель микроскопических размеров. Мы утверждаем, что то, что произойдет с каплями в потоке жидкости в начальной стадии смешения, не зависит от смешиваемости компонентов. Это объясняется тем, что при быстром растворении образуется тонкий (в лучшем случае) пограничный слой. Постепенно капли де формируются, подвергаясь воздействию локальных напряжений.. Поле напряжений неоднородно, поскольку компоненты смеси имеют различные реологические свойства (как вязкость, так и эластичность). Влияние поверхностного натяжения несущественно (соответственно несущественно и наличие или отсутствие четких границ раздела), Вязкие силы превышают поверхностное натяжение По мере деформации капель и увеличения площади поверхности раздела степень смешиваемости двух компонентов начинает играть все возрастающую роль. Для смешиваемых систем внутренняя диффузия способствует достижению смешения на молекулярном уровне, а в случае несме-шиваемых систем — вводимый компонент дробится на мелкие домены. Эти домены вследствие вязкого течения и под воздействием сил поверхностного натяжения достигают состояния, характеризуемого постоянной величиной деформации. Таким образом, для несме-шиваемых систем смешение начинается по механизму экстенсивного смешения и постепенно переходит в гомогенизацию. Морфология доменов, образующихся как в смесях, так и в сополимерах, является предметом интенсивных исследований [19]. [c.388]

Из сказанного следует, что в статических смесителях расщепление и рекомбинация потоков приводят к многократному увеличению числа полос (упорядоченное распределительное смешение). Конструкция смесителя обеспечивает наиболее благоприятную ориентацию элементов поверхности раздела применительно к конкретному виду течения (ламинарное смещение) в смесителе Кеникс — перпендикулярная ориентация при доминирующем сдвиговом течении, а в смесителе Росса — параллельная ориентация при доминирующем течении при растяжении. [c.397]

I — силосы [транспортировка сыпучих материалов (гл. 8). расиределеиие давлений в бункере (8.7). гравитационные потоки (8.8), агломерация (8.3)] 2 — У-образные смесители [смешение (гл. 7.11), распределительное смешение (7.8), характеристика смесителей (7.2)] 3 — бункер [движение сыпучего материала (гл. 8), распределение давлений (8.7), гравитационное теченне в бункере (8.8)] 5 — зона плавления [нлавленне вследствие дисснпативного разогрева (9.7, 9.8, 12.2)] 6 — зона дегазации (5.1. 5.5) 4 — зона питания [движение сыпучего материала (гл. 8). установившееся движение пробки (8.13), 12.2)] 7 — зона дозирования [генерирование давления и перекачивание (гл. 10), винтовые насосы (10.3, 12.1), смешение (гл. 7,11), ламинарное, и диспергирующее смешение (7.9, 7.10, 7.13, 11.3, 11.4, 11.6, 11.10)] —статический смеситель (11.7) [c.610]