Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Осредненные скорости газа и частиц

    Равновесное течение. Случай равновесного гетерогенного течения является предельным случаем, математическое и физическое моделирование которого не вызывает больших трудностей. Малоинерционные частицы, присутствующие в равновесном течении, полностью отслеживают турбулентные пульсации скорости несущего газа (см. табл. 1.1). Вследствие этого профиль осредненной скорости этих частиц будет в точности повторять соответствующий профиль для несущей фазы. В частности такие малоинерционные частицы используются при исследовании однофазных потоков с использованием ЛДА. Получаемая в результате измерений скорость частиц-трассеров ассоциируется со скоростью газа. Правда, надо иметь в виду то обстоятельство, что объемная (массовая) концентрация малоинерционных частиц-трассеров, вводимых в однофазный поток, пренебрежимо мала. Вследствие этого обратное влияние частиц не характеристики [c.97]


    Четвертая глава посвящена рассмотрению движения дисперсной фазы и особенностей межфазных процессов при течении газа с твердыми частицами в каналах (трубах). Описаны результаты экспериментальных исследований потоков газ-твердые частицы в каналах при реализации различных классов гетерогенных течений. Проанализированы данные измерений распределений осредненных и пульсационных скоростей частиц в щироком диапазоне изменения концентрации последних. Особое внимание уделено экспериментальному и теоретическому изучению одной из фундаментальных проблем механики многофазных сред, а именно, проблеме модификации частицами энергии турбулентности несущей фазы. Проанализированы результаты экспериментального исследования, в котором впервые в чистом виде (присутствие частиц не оказывало влияния на профиль осредненной скорости несущей фазы) изучен процесс дополнительной диссипации турбулентности в потоке с относительно малоинерционными частицами. Проведено теоретическое исследование модификации частицами энергии турбулентности. Описана математическая модель, позволяющая определять величины дополнительной генерации и диссипации турбулентно сти в потоках с частицами. Расчеты с использованием модели позволили провести обобщение имеющихся данных по модификации энергии турбулентно сти несущего газа частицами в щироком диапазоне изменения концентрации и инерционности последних. [c.7]

    Характерные масштабы газа в осредненном движении. Рассматриваемые в книге турбулентные течения являются стационарными в среднем. Тем не менее полезно ввести некоторый характерный временной масштаб несущей фазы, необходимый для анализа процесса релаксации осредненных скоростей газа и частиц. Определим его следующим образом  [c.24]

    Осредненные скорости газа и частиц. Перейдем к рассмотрению и анализу имеющихся на сегодняшний день данных по распределениям осредненных скоростей газа в присутствии частиц и самих частиц при реализации различных классов гетерогенных потоков. [c.97]

    Предположим, что воздействием дисперсной фазы на профиль осредненной скорости газа, так же, как и на распределение длины смешения, при анализе влияния на интенсивность турбулентной энергии (в первом приближении) можно пренебречь. Кроме того, ограничимся рассмотрением частиц, удовлетворяющих условию /2. В этом случае выражение (4.3.23) с учетом (4.3.8) может быть представлено в виде [c.125]

    В случае движения частицы в потоке газа, где имеется градиент осредненной скорости в продольном направлении (например, при течении в соплах, пограничном слое или вблизи обтекаемых тел), а также при разгоне частиц в потоке с постоянным значением осредненной скорости необходимо учитывать инерционность частиц при анализе процесса релаксации осредненных скоростей фаз. Для этого необходимо ввести число Стокса в осредненном движении, которое запишем в следующем виде  [c.28]


    Рассмотрим случай, когда распределения осредненных скоростей и концентрации дисперсной фазы известны. Для замыкания системы осредненных уравнений необходимо знание турбулентных напряжений газа и[и -и турбулентного теплового потока а также корреляций пульсаций концентрации частиц с пульсациями скорости и температуры газа и которые могут быть представлены в следующем виде [32, 33]  [c.50]

    Необходимо отметить, что влияние этих критериев проявляется не только в результате формирования спектра рассеяния частиц. Например, воздействие критерия Цу ил процесс классификации может проявляться и через деформацию профилей осредненных скоростей несущего газа, что влияет не только на рассеяние частиц в зоне разделения, но и на их осредненные траектории. Иными словами, концентрация твердой взвеси определяет не только характеристики эффективности процесса классификации, но и граничный размер [19]. [c.81]

    Система уравнений (2.4.4),(2.4.5), (2.4.7) и (2.4.14) оказывается незамкнутой, так как уравнение (2.4.14) содержит неизвестные тройные корреляции пульсаций скоростей несущей фазы, а также корреляции, связанные с пульсациями концентрации и скорости дисперсной фазы. Для получения замкнутой системы уравнений, описывающей осредненное движение газа в присутствии частиц, используют различные модели. Наиболее широкое распространение получили (так же, как и в теории турбулентных однофазных течений) алгебраические, однопараметрические и двухпараметрические модели. [c.53]

    К ранним исследованиям гетерогенных течений в каналах можно отнести работы [7-12]. В основном они посвящены течениям со сферическими частицами в вертикальных трубах с массовой расходной концентрацией Мо 5. Подробный обзор работ, опубликованных до 1969 года, содержится в [11]. Типичным инструментом при проведении этих экспериментов были трубки Пито для измерения скорости несущего газа и различная фототехника для измерения скорости частиц. Проведенные исследования обнаружили влияние частиц на профиль осредненной скорости несущей фазы в случае массовой концентрации Мо > 1. Непосредственные измерения интенсивности турбулентности газа были невозможны. Правда, в [7] исследовалось поведение турбулентно сти газа в присутствии частиц при помощи диффузии газового ин дикатора. Эти измерения, действительные вблизи оси трубы, не установили какого-либо влияния частиц на интенсивность турбулентности. Тем не менее было показано, что лагранжев интегральный масштаб турбулентности гетерогенного течения уменьшается. [c.97]

    Математическая модель, описывающая процессы генерации и диссипации турбулентности в потоках с твердыми частицами, предложена в [40. В основе модели лежат положения пионерской работы Г.Н. Абрамовича 44] по влиянию твердых частиц на пульсационную скорость несущего газа. Предложенная модель опирается на модифицированную теорию пути смешения Прандтля и учитывает два основных источника порождения турбулентности в гетерогенных потоках градиент осредненной скорости несущего газа и турбулентные следы за движущимися частицами. Исходная система уравнений включает 1) уравнение сохранения импульса индивидуального турбулентного вихря и частиц, движущихся в нем 2) уравнение движения частицы в пределах турбулентного вихря 3) некоторые соотношения для течения в следе за частицей. В результате аналитического решения полученной системы уравнений получены четыре безразмерных критерия, отвечающих за модификацию турбулентности в гетерогенных потоках  [c.117]

    Следует заметить, что знак = в табл. 1.1 носит достаточно условный характер, так как понятно, что инерционные частицы не могут полностью отслеживать ни осредненное, ни тем более пульсационное движения газа. Поэтому для корректности можно положить, что частицей, полностью отслеживающей осредненное (пульсационное) движение газа, является частица, осредненная и пульсационная скорости которой отличаются не более, чем на 1% от соответствующих скоростей несущей фазы. Аналогичным образом надо поступать и при рассмотрении процессов переноса теплоты. [c.32]

    Снижение влияния степени неоднородности потока на эффективность разделения возможно двумя путями. Во-первых, это всемерное выравнивание поля скоростей газа установкой специальных перегородок, струйным управлением движением газа и другими способами. Такой подход, хотя и перспективен, имеет предельное ограничение, определяемое нулевой скоростью газа на поверхности зоны классификации. Во-вторых, это создание условий интенсивного поперечного перемешивания частиц и газа установкой различных местных сопротивлений — мера, прямо противоположная первому подходу. В таком случае осреднение параметров потока происходит не только формально, но и непосредственно в реальном классификаторе, в результате чего может быть достигнуто заметное повышение эффективности процесса по сравнению с тем же классификатором без поперечного перемешивания. Однако очевидно, что этот подход неизбежно связан с повышением аэродинамического сопротивления аппарата, что в ряде случаев не является приемлемым. [c.51]


    Исследование гетерогенных течений в каналах (в частности в трубах) не является тривиальной задачей. Изучение движения частиц в поле течения несущего их газа, когда имеют место градиенты осредненных и пульсационных скоростей и температур (в случае неизотермического потока) в радиальном направлении, не простая проблема сама по себе. Градиент-ность профилей осредненных и пульсационных параметров несущего газа ведет к неоднородности действующих на частицу силовых факторов в продольном и радиальном направлениях. Это является причиной формирования существенно неоднородных профилей осредненных и пульсационных скоростей, температур и концентраций частиц. Наличие сдвиговых профилей характеристик частиц существенно затрудняет изучение их обратного влияния на характеристики несущей среды. Таким образом сложность гетерогенных течений в трубах привела к тому, что они остаются малоизученными, несмотря на значительное количество имеющихся исследований. [c.96]

    Вместе с тем, книга не лишена недостатков, особенно это относится к первой ее части. Так, например, при рассмотрении вопросов теории не привлекаются данные по профилям распределения осредненных скоростей и концентраций в потоках аэросмесей. В книге не рассматривается движение частицы при условии изменения скорости газа вдоль трубопровода, что является наиболее общим случаем процесса пневмотранспорта. [c.251]

    Эти соотношения не определяют единственным образом осредненные переменные, поскольку они зависят от выбора весовой функции , в частности от выбора ее эффективного радиуса Гд. Однако, по определению физически бесконечно малого объема, значения осредненных параметров нечувствительны к выбору области осреднения, если размеры области осреднения по порядку величины совпадают с размерами физически бесконечно малого объема. Кроме того, осредненные, переменные, определенные при помощи соотношений (1.3-4) и (1.3-5), отличаются от введенных в разделе 1 данной главы осредненных переменных тем, что эти переменные определяются как среднеобъемные величины, а в разделе 1 были введены среднемассовые скорости газовой и твердой фаз. Однако такое различие в данном случае несущественно, поскольку в этом параграфе газ и твердые частицы предполагаются несжимаемыми. [c.19]

    Исследования показали, что крупные частицы выполаживают профиль осредненной скорости газа, уменьшая ее значение около оси и увеличивая около стенки. [c.99]

    Рассмотрим данные работы [22] по профилям пульсационных скоростей несущей фазы гетерогенного потока для случая, когда присутствие частиц не оказывает влияния на профиль осредненной скорости газа (см. рис. 4.2 и рис. 4.3). Результаты измерений продольной и поперечной составляющих пульсационной скорости несущего газа приведены на рис. 4.7 и рис. 4.8 соответственно. Из рис. 4.7 можно сделать следующие выводы 1) все использованные в экспериментах частицы уменьшали интенсивность продольных пульсаций несущего воздуха практически по всему сечению трубы (в области О r/R 0,9 — 0,95) 2) максимальное гашение пульсаций наблюдалось вблизи оси трубы 3) степень подавления продольных пульсаций скорости возрастает с увеличением массовой концентрации частиц и уменьшением их инерционности. [c.104]

    Соотношение между скоростями газа и твердых частиц зависит от режима движения двухфазного горизонтального потока пневмовзвеси. На рис. 1П. 11 представлена экспериментальная зависимость отношения осредненных скоростей частиц и воздуха от средней скорости газового потока в горизонтальном пневмопроводе [21, [c.144]

    Для движения потока в изотропной однородной пористой среде (в условиях капиллярной-модели) характерна пропорциональность коэффициента конвективной диффузии средней скорости потока. Известно, что поток жидкости (или газа), двигаясь в системе взаимно связанных капилляров (в насыпанном слое мелкозернистого твердого материала), интенсивно перемешивается. Таким образом, скорость потока изменяется случайным образом, в зависимости от, геометрических и гидравлических парайетров пористой среды. При введении в поток индикатора, не влияющего на свойства жидкости (газа) и режим ее движения, можно установить связь между концентрацией индикатора и локальной скоростью его частиц. Эта-связь будет характеризоваться законом диффузии в турбулентном потоке [24, 25]. Причем следует отметить, что процесс переноса динамически нейтральной примеси не зависит от коэффициента молекулярной диффузии, который обычно мал по сравнению с коэффициентом конвективной диффузии. Другими словами, коэффициент конвективной диффузии определяется такими осредненными параметрами, как скорость потока, ее вязкость и гидравлический, радиус (или другой определяющий линейный размер пористой среды). В качестве структурного параметра можно также использбвать порозность или коэффициент проницаемости с учетом коэффициента формы частиц или пор. [c.39]

    Для пoлнo o описания движения твердой частицы необходимо рассмотреть также уравнения, описывающие вращательное движение твердой частицы. Действительно, вращательное и поступательное движение твердой частицы взаимосвязаны. Например, сила р1, действующая на твердые частицы со стороны потока газа может зависеть от угловой скорости частицы, если учесть, например, силу Магнуса. Для упрощения дальнейших выкладок вращение твердых частиц не будет учитываться. Произведем осреднение уравнения (1.3-42). Для этого умножим обе части. -> -> -- -этого уравнения на (х — Хр) и просуммируем по всем частицам. В результате получим  [c.28]

    Экспериментальное исследование развития турбулентной газовой струи в псевдоожиженном слое в общем случае включает следующие процедуры визуальное наблюдение за характером развития струи измерение распределения температуры и скорости газа, а также концентрации трассера в факеле и его окрестностях оценку пульсационных и осредненных характеристик распределения струи в слое, а также размеров пограничного слоя и интенсивности растечки определение скорости и массы циркулирующих частиц в сечениях струи, диаметра, координаты и частоты зарождения пузыря и др. [c.43]

    Уг — проекции осредненной скорости частицы, м/с и[ — проекции пульсационной скорости газа, м/с  [c.9]

    Сила Сэфмеиа. Причина возникновения — неоднородность профиля осредненной скорости несущего газа. Разница относительных скоростей обтекания частицы с различных сторон приводит к возникновению перепада давлений. Движение частицы о суще ствляется в сторону пониженного давления (см. рис. 2.3). Величина силы Сэфмена, действующей на частицу [c.40]

    Сила Сэфмена может оказывать существенное влияние на движение частиц при их движении в пристенной области, где имеют место большие градиенты осредненной скорости несущего газа. [c.40]

    В более поздних исследованиях [55-59] методы прямого численного моделирования успешно использовались для расчетов слабозапыленных течений с обратным влиянием частиц на характеристики течения несущей фазы. В этом случае вычисления проводят в несколько итераций. Сначала рассчитывают параметры движения чистого газа. Для этого обычно полагают, что пульсации скорости газа подчиняются нормальному закону. В известном поле скоростей газа производят расчеты траекторий частиц интегрированием уравнений их движения. Затем, имея достаточно представительный ансамбль частиц, находят осредненные характеристики дисперсной фазы, которые используют для расчета течения газовой фазы на следующем этапе. Получаемое таким образом новое поле скоростей газа становится основой для проведения расчетов траекторий частиц на следующей итерации и т.д. Расчеты проводятся до тех пор, пока различие между найденными характеристиками движения обеих фаз гетерогенного течения на предыдущей и последующей итерации не будет находиться в пределах заданной погрешности. [c.56]

    ПОТОКИ (см. табл. 1.1). Данный класс гетерогенных течений характеризуется наличием межфазного динамического скольжения в осредненном и пульсационном движениях. Числа Стокса в осредненном и крупномасштабном пульсационном движениях для такик потоков Stkf = Tp/Tf 0(1) и = Тр/Ть 0 1). Характерное время несущей фазы в осредненном движении Tf обычно превышает интегральный лафанжев масштаб турбулентности Ть, характеризующий время жизни энергонесущих вихрей. Для создания к измерительному сечению установившегося гетерогенного потока (обеспечение полноты разгона частиц) необходимо, чтобы характерное время несущего газа по крайней мере в несколько раз превышало время динамической релаксации частиц Тр. Характерное время несущего газа в осредненном движении может быть оценено как отношение длины экспериментального участка (расстояние от места ввода частиц до измерительного сечения) к характерному значению осредненной скорости, т.е. Tf = Ь/11х. Для созданных экспериментальных установок Ь = 1,2 — [c.94]

    Квазиравновесное течение. Для этого вида гетерогенного течения характерным является равенство осредненных скоростей несущей и дисперсной фаз (см. табл. 1.1). Соответствующие распределения осредненных скоростей по поперечному сечению канала также будут иметь одинаковый вид. Однако в отличие от случая равновесного потока инерция частиц будет достаточной для того, чтобы имелось различие в пульсационных скоростях газа и взвешенных частиц. Так как числа Стокса этих частиц в крупномасштабном пульсационном движении порядка единицы, т. е. Stkb 0(1), ТО данные частицы, вовлекаясь в пульсационное движение крупномасштабными вихрями несущего газа, будут отбирать энергию у последних. Вследствие этого интенсивность турбулентных пульсаций сплошной фазы с ростом концентрации частиц может существенно снизиться. Уменьшение пульсаций газа будет приводить к некоторой ламинаризации турбулентного потока, следствием которой будет уменьшение наполненности профиля осредненной скорости газовой фазы гетерогенного течения. [c.98]

    Рис. 5.39 демонстрирует распределения осредненных скоростей чистого воздуха и обеих фаз гетерогенного потока в переходной области пограничного слоя. Несмотря на то, что различие в скоростях фаз в пристенной области уменьшается, турбулизирующее действие частиц на перемежающееся ламинарно-турбулентное течение проявляется также интенсивно, как и в нсевдоламинарном пограничном слое. Оно отражается в существенном наполнении профиля скорости несущего газа. Что касается влияния частиц на окончание ламинарно-турбулентного перехода, то оно выявлено не было. [c.164]

    Кинематические методы. Этими методами проводится прямое измерение скорости ш как пути, пройденного элементом жидкости за некоторое время ш) = Д5/Лт. Наблюдения ведутся за перемещением меток , в отношении которых нредполагает-ся, что их скорость совпадает со скоростью окружающей жидкости (газа). Кинематические методы применяются как для исследования. осредненных во времени скоростей, так и, главным образом, для измерения мгновенных скоростей в потоке. В качестве меток обычно используют взвешенные частицы (например, дым для газовых потоков, порошок из алюминиевой пудры для водных потоков и т.п.). Метками могут быть различного рода неоднородности в движущейся среде, отличающиеся от средь температурой, плотностью, светимостью, коэффициентом преломления, коэффициентом поглощения, радиоактивностью, зарядом, степенью ионизации и т. п. Метки могут вноситься искусственно или же содержаться в потоке как его естественные примеси (подробнее см. в [c.414]

    Члены правой части (2.4.17) отвечают за диссипацию энергии турбулентности вследствие пульсационного межфазного скольжения, коррели-рованности пульсаций концентрации частиц с пульсационной скоростью несущего газа и наличия осредненного динамического скольжения, а также корреляций пульсаций концентрации частиц и пульсационных скоростей фаз соответственно. [c.54]

    В подавляющем большинстве ранних исследований двухфазных течений с частицами [52 - 54] два этих метода использовались для моделирования движения одиночных частиц, что согласно развитой в разделе 1.5 классификации гетерогенных потоков соответствует случаю слабозапыленного течения без обратного влияния частиц на параметры несущего газа. Целью этих работ являлось изучение поведения частиц. Для этого производилось вычисление траекторий большого ансамбля частиц, вводимых в турбулентный поток, и последующее осреднение полученных пространственных характеристик движения частиц. Необходимо заметить, что пространственное разрешение было намного меньше собственно размера частиц. При проведении расчетов не ставилась задача определения параметров течения газа вокруг частицы. Это не было необходимо, т. к. расчет движения частиц проводится обычным образом, т. е. с использованием закона сопротивления дисперсной фазы. Сопротивление частицы определяется числом Рейнольдса, для определения которого необходимо знание скорости несущего газа, а не ее распределения по контуру частицы. Описанное ограничение при расчете движения частиц правомерно лишь при описании поведения очень мелких частиц, размер которых меньше размера наименьших турбулентных вихрей (колмогоровского масштаба). [c.56]

    Теперь несколько слов об эйлерово-лагранжевых моделях. Преимуществом данных моделей является получение детальной статистической информации о движении отдельных частиц в результате интегрирования уравнений движения (теплообмена) частиц в известном (предварительно рассчитанном) поле скоростей (температур) несущего газа. Однако с увеличением концентрации дисперсной фазы возникают сложности в использовании эйлерово-лагранжевых моделей. Можно выделить два обстоятельства. Во-первых, рост концентрации приводит к обратному влиянию частиц на параметры несущего газа и расчеты приходится выполнять в несколько итераций, что осложняет вычислительную процедуру. Во-вторых, с увеличением концентрации возрастает вероятность столкновений частиц между собой, что ведет к запутанности их траекторий. С уменьшением размера частиц использование траекторных методов для расчета их движения также осложняется. Это связано с тем, что для получения корректной информации об осредненных характеристиках дисперсной фазы необходим учет взаимодействия частиц с турбулентными вихрями несущего газа все меньших и меньших размеров. Отмеченное обстоятельство также сильно осложняет процесс вычислений. [c.36]

    Отметим одно очень важное обстоятельство. Для расчета актуальной скорости частиц в соответствии с уравнением (2.3.1) необходимо знание мгновенных значений сил. Приведенные выще формулы позволяют определять лищь некоторые осредненные значения действующих на частицы силовых факторов, так как никоим образом не учитывают турбулентные пульсации скорости (температуры) газа. Вопрос о влиянии турбулентности несущей фазы на величину сил остается открытым. [c.42]

    Представим актуальные скорости и температуры частицы и несущего газа в виде сумм соответствующих осредненных и пульсащюнных составляющих [c.44]

Смотреть страницы где упоминается термин Осредненные скорости газа и частиц: [c.153]    [c.135]    [c.77]    [c.51]    [c.55]    [c.98]    [c.102]    [c.103]    [c.115]    [c.138]    [c.271]    [c.41]    [c.18]    [c.47]    [c.48]   
Смотреть главы в:

Турбулентные течения газа с твердыми частицами -> Осредненные скорости газа и частиц



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

для скоростей газов



© 2025 chem21.info Реклама на сайте