Основные характеристики гетерогенных потоков

В первой вводной главе приводятся краткие сведения о турбулентных пристенных однофазных течениях, необходимые для понимания рассматриваемых далее вопросов. Этот материал заимствован из известных литературных источников и никоим образом не претендует на оригинальность. Также в этой главе приводятся основные характеристики потоков газа с частицами и описана предложенная классификация гетерогенных турбулентных потоков. [c.6]

Целью данной главы является описание имеющихся на сегодняшний день методов математиче ского моделирования гетерогенных потоков. Основные типы моделей гетерогенных потоков и особенности моделирования различных классов турбулентных течений с частицами рассмотрены в разделе 2.2. Раздел 2.3 посвящен описанию возможностей изучения поведения твердых частиц в турбулентном газовом потоке на основе двух различных подходов — стохастического лагранжевого и континуального эйлерового. Особенности математического моделирования течения газа с учетом обратного влияния частиц на его характеристики рассмотрены в разделе 2.4. [c.35]

Основные характеристики гетерогенных потоков [c.27]

Приведенные выще основные характеристики гетерогенных потоков будут часто привлекаться при последующем изложении материала и использоваться для построения классификации турбулентных течений газа с твердыми частицами. [c.31]

Проблема механической прочности и износостойкости сорбентов, катализаторов и их носителей приобретает все большее значение в связи с интенсификацией технологических процессов в химической промышленности — повышением скорости потока, а также использованием кипящего слоя. В противоположность научному подходу к решению основных проблем гетерогенного катализа — выяснению природы активности катализаторов, а также роли пористой структуры и внутренней поверхности пор зерна, доступной в данных условиях [1, 2, 3]— изучение механической прочности сорбентов и катализаторов проводилось до сих пор чисто эмпирически характеристики их прочности и стойкости экспериментально определяются произвольно выбранными условными приемами, и пока неизвестны попытки разработки физико-химической теории прочности пористых дисперсных тел. [c.21]

В двух последуюгцих главах рассматриваются основные подходы и методы математического и физического моделирования гетерогенных потоков. Вся история развития естествознания подтверждает обоюдную значимость и взаимодополнение теоретических и экспериментальных методов исследования. В построении теории любого физического явления (каким бы сложным или простым оно ни казалось при первоначальном рассмотрении) нельзя преуменьшать роль тех или иных методов исследования. Вышесказанное хорошо подтверждает вся история развития теории турбулентных однофазных и многофазных течений. В последние годы в связи с бурным развитием вычислительной техники большую роль в развитии теории двухфазных потоков начали играть методы математического моделирования (численные методы). Использование этих методов позволяет решать системы сложных дифференциальных уравнений и получать детальную информацию о тонкой структуре гетерогенных потоков. Интенсивный прогресс вычислительных машин дал также мошный импульс развитию методов экспериментального исследования. Использование быстродействующих процессоров позволяет проводить измерения тонких структурных характеристик гетерогенных потоков в реальном времени. [c.6]

При изложении материала о поведении частиц в турбулентных потоках и их влиянии на характеристики течения сплошной среды в последующих главах привлекаются данные о соответствующих характеристиках потоков при отсутствии частиц. Эти данные приведены в этой главе. Материал разделов 1.2 и 1.3 заимствован из монографий [1-10], в которых содержатся более подробные сведения по затронутым вопросам. Разделы 1.4 и 1.5 посвящены описанию основных характеристик потоков с твердыми частицами и предложенной классификации турбулентных гетерогенных потоков. [c.11]

Основной задачей ЛДА-исследований характеристик движения крупных частиц, представляющих дисперсную фазу гетерогенного потока, является измерение их мгновенных скоростей. Строго говоря, серийно выпускаемые ЛДА (см. рис. 3.5) предназначены для измерения скоростей мелких частиц-трассеров, моделирующих движение несущей сплошной среды. [c.63]

Измерение относительной концентрации частиц. Концентрация частиц является одним из основных физических параметров, определяющих характеристики движения дисперсной фазы, а также степень ее влияния на течение несущей среды. Распределение частиц в пространстве может быть существенно неоднородным, например, вблизи поверхности тела, обтекаемого гетерогенным потоком. Вследствие этого проведение корректных измерений концентрации крупных частиц представляется актуальной задачей. [c.74]

Несмотря на значительный интерес многочисленных групп исследователей во всем мире к изучению гетерогенных потоков и большое количество работ, имеющаяся на сегодняшний день теория многофазных турбулентных течений несовершенна. Вероятно, это связано с двумя обстоятельствами. Во-первых, это вызвано тем, что теория однофазных турбулентных течений сплошных сред к настоящему времени далека от своего завершения. Во-вторых, добавление в турбулентный поток (и без того сложный) дисперсной примеси в виде частиц сильно осложняет картину течения. Прежде всего это связано с большим разнообразием свойств вводимых частиц, которое приводит к реализации многочисленных режимов течения газовзвеси. Варьирование концентрации частиц — основной экстенсивной характеристики гетерогенных потоков — позволяет не только изменять количественно параметры исходного течения и движения частиц, но приводить и к его качественной перестройке (например, переходу ламинарного режима течения в турбулентное, а также к обратному эффекту, т. е. реламинаризации течения). Вследствие этого методы экспериментальных и теоретических исследований, используемые в классической механике однофазных сплошных сред, зачастую не могут быть использованы для изучения гетерогенных потоков в принципе. Имеющиеся экспериментальные данные зачастую носят отрывочный и противоречивый характер, а физические представления и развитые математические модели не могут быть признаны удовлетворительными. Сказанное выше сдерживает развитие механики гетерогенных сред. Несмотря на это, потребности практики и логика развития науки настойчиво требуют постоянного совершенствования теории гетерогенных течений. [c.5]

Для изучения обратного влияния частиц на характеристики течения потока газа необходимо проведение измерений полей мгновенных скоростей частиц-трассеров, моделирующих движение сплошной среды, в присутствии частиц дисперсной фазы и их последующей статистической обработки. Главная проблема при проведении такого рода измерений в гетерогенных потоках — вероятность возникновения перекрестной помехи сигналов от обоих видов частиц (мелких частиц-трассеров и крупных частиц дисперсной фазы), присутствующих в течении. Точность получаемых результатов во многом зависит от того, в какой степени можно отделить сигналы от указанных выше частиц. Отметим, что серийно выпускаемые ЛДА производства фирм TSI (США) и Dante (Дания) не оборудованы устройствами, позволяющими осуществлять селекцию сигналов. Тем не менее в течение последних лет ЛДА стали основным инструментом при исследовании гетерогенных потоков. При проведении этих экспериментов исследователи были вынуждены разрабатывать устройства, осуществляющие дискриминацию сигналов. Ниже описываются методы селекции сигналов, а также методика теоретической оценки эффективности амплитудной селекции сигналов и ее контроля экспериментальным путем. [c.80]

Иногда (особенно в технологии) используют еще одну временную характеристику процесса, а именно объемную скорость и [(время) ]. Если ее выражать по объему всей поступающей смеси, приведенному к условиям в реакторе, то =1 0/ , т. е. объемная скорость равна объемной нагрузке единицы реакционного объема в единицу времени. Тогда при неизменности объ- МЙ СМ6СИ ВО время реакции М=Т ист- Объемную скорость применяют и для характеристики гетерогенно-каталитических процессов, относя ее к насыпной массе катализатора. Кроме того, ее часто выражают по объемному потоку не всей смеси, а только основного реагента, и притом в нормальных условиях (0,102 МПа и 20°С). Чтобы использовать такие величины в предыдущих уравнениях, их надо пересчитывать на условное время контакта. [c.57]

В гетерогенном катализе обычно используются твердые пористые катализаторы, и сопротивление массообмену между окружающим потоком и внутренней поверхностью обусловлено главным образом диффузией через неподвижную жидкость, находящуюся в порах. Исследование вопроса о влиянии диффузии на наблюдаемые характеристики реакции явилось предметом изящной и плодотворной теории, впервые сформулированной Тиле в США в 1939 г. и независимо от него Дамкелером и Зельдовичем. Разработанная затем Уилером и усовершенствованная многими другими исследователями, эта теория представляет собой основной инструмент для химиков и для инженеров, связанных с каталитическими процессами. Ей посвящена значительная часть книги. [c.11]

В отличие от феноменологического подхода, метод осреднения позволил последовательно учесть влияние пульсационного движения фаз и получить выражение для определения (через распределения микропара.иетров) таких макроскопических характеристик, как тензоры напряжений в фазах, интенсивности межфазного взаимодействия, потоки различных видов анергий и т. д. Реализация этих выражений, приводящая к реологическим соотношениям теперь уже только между макропараметрами (которые можно называть явными реологическими соотношениями) и, как результат, к замыканию системы уравнений, должна производиться с учетом структуры и физических свойств фаз в смеси. И это есть основная проблема при моделировании гетерогенных сред. [c.60]