Влияние частиц на энергию турбулентности газа

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]

В этой главе будут описаны и проанализированы результаты исследований турбулентных потоков с твердыми частицами в каналах. Раздел 4.2 посвящен рассмотрению характеристик движения частиц и несущей фазы при реализации различных классов гетерогенных потоков. В разделе 4.3 описана развитая модель учета влияния дисперсной фазы на энергию турбулентности газа. [c.96]

Моделирование влияния частиц на турбулентную энергию газа [c.118]

Влияние частиц на энергию турбулентности газа. Рассмотрим влияние дисперсной фазы на интенсивность турбулентно сти стационарного гидродинамически развитого течения в круглой вертикальной трубе. Для анализа влияния частиц на уровень турбулентно сти используется уравнение баланса турбулентной энергии [c.124]

Рис. 4.21. Влияние крупных пластиковых частиц на энергию турбулентности газа 1 — формула (4.3.26) 2-4 — 1500 мкм 5-7 — 3000 мкм

При выходе из распылителя на поверхности струи жидкости возникают возмущения. Их вызывают и определяют их энергию форма отверстия распылителя, завихрения в распылителе, наличие в струе твердых частиц и пузырьков газа, сжатие и расширение струи по мере ее движения через распылитель, динамическое воздействие окружающей среды, турбулентность потока и др. Под влиянием этих факторов частицы жидкости, лежащие на поверхности раздела ф)аз, смещаются, поверхность струи, деформируется и отклоняется от равновесной формы. Увеличение свободной энергии поверхности, связанное с деформацией, ведет к проявлению. действия молекулярных сил, стремящихся сократить суммарную поверхность струи, придать ей форму, соответствующую равновесию. Частицы жидкости, смещенные из равновесного положения, стремятся вновь вернуться к нему. Проходя через это положение по инерции, они вновь испытывают действие возвращающих сил и т. д. В результате на поверхности струи возникают колебания, которые могут накладываться друг на друга и при этом либо затухать, либо возрастать. Последнее определяется физическими параметрами струи и окружающей среды, а также условиями вытекания жидкости из отверстия сопла. С ростом амплитуды колебаний струи устойчивость движения струи нарушается, и она распадается., [c.26]

Влияние другого безразмерного параметра — числа Рейнольдса частицы Rep, определяемого по осредненной относительной скорости между фазами, на взаимодействие дисперсной примеси и турбулентно сти несущего газа изучено в [35, 36]. Используя данные [33], было предположено, что крупные частицы Rep > 400) вызывают вихри за собой, дестабилизирующие течение и трансформирующие энергию осредненного движения в высокочастотные составляющие энергетического спектра турбулентности. Мелкие же частицы Rep < 110) преимущественно подавляют энергию турбулентно сти, расходуя ее на собственное ускорение (вовлечение в пульсационное движение). Что касается частиц средних размеров (110 < Rep < 400), то они будут оказывать смешанное влияние на турбулентность. [c.114]

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]

Результаты описанных исследований позволяют прогнозировать влияние частиц на энергию турбулентности несущего потока. Понимание физики взаимодействия частиц и окружающего газа дает возможность управлять также и интегральными характеристиками течения, такими как трение и теплоотдача. Такое управление свойствами потоков сплошных сред в трактах энергетических установок путем введения в них частиц с определенными физическими свойствами при определенных концентрациях может быть весьма эффективным. Однако необходимо иметь в виду, что наличие в потоках частиц практически всегда сопряжено с возможностью их отложений на стенках, процессами эрозии и многими другими негативными явлениями. [c.171]

При выходе из распылителя на поверхности струи жидкости возникают возмущения. Их причинами, а также факторами, определяющими энергию возмущений, являются форма отверстия распылителя, завихрения в распылителе, наличие инородных твердых частиц и пузырьков газа в струе, сжатие и расширение струи по мере ее движения через распылитель, динамическое воздействие окружающей среды, турбулентность потока и др. Под влиянием этих причин частицы жидкости струи, прилегающие к ее поверхности, смещаются, поверхность струи деформируется и отклоняется от равновесной формы. Увеличение свободной энергии поверхности, связанное с деформацией, ведет [c.29]

Явление теплопроводности состоит в том, что перенос теплоты происходит путем непосредственного соприкосновения между микрочастицами (молекулами, атомами, электронами) - от частиц с большей энергией к частицам с меньшей энергией, т.е. процесс переноса теплоты теплопроводностью протекает по молекулярному механизму. В подвижных средах (жидкость, газ) при турбулентном режиме движения потока молекулярный механизм переноса теплоты, т. е. теплопроводность, имеет существенное значение в тонких, пограничных с твердой стенкой слоях. При ламинарном движении потока или в неподвижной жидкости теплопроводность может быть основным видом переноса теплоты. Поскольку теплопроводность-явление молекулярное, то на скорость процесса переноса теплоты теплопроводностью существенное влияние оказывают структура и свойства вещества (например, для подвижных сред - вязкость, плотность и др.). В твердых телах, например в диэлектриках, перенос энергии осуществляется фононами, в металлах - электронами. [c.263]

Рис. 4.18. Влияние малоинерционных частиц на распределение турбулентной энергии газа по сечению трубы а) — оксид алюминия (50 мкм), б) — стекло (50 мкм), в) — стекло (100 мкм) линии 1-4 — формула (4.3.25) 1 — М = 0,12 2 — 0,18

Рис.4.20. Сравнение результатов расчета по формуле (4.3.26) (1 -3) и экспериментов (4-6) по влиянию крупных пластиковых частиц на распределение турбулентной энергии газа по сечению трубы а) 1500 мкм (1,4 — Ф = О, 00071 2,5 — 0,0023 3,6 — 0.0035) б) 3000 мкм (1,4 —Ф = О, 00071 2,5 — 0,0027 3,6 — 0,004)

Квазиравновесное течение. Выше отмечалось, что числа Стокса частиц при реализации данного класса течения в крупномасштабном пульсационном движении порядка единицы, т. е. Stki 0(1). Также этот вид гетерогенного потока характеризуется наличием динамического скольжения в пульсационном движении. При малых числах Стокса в крупномасштабном турбулентном движении (скажем, при Stkb < 0,1) влияние частиц на интенсивность турбулентных пульсаций скорости несущей фазы будет невелико. В этом случае частицы будут вовлекаться в пульсационное движение посредством траты энергии высокочастотных мелкомасштабных вихрей, вклад которых в общую энергию турбулентности мал. С ростом инерции частиц (их числа Стокса Stki) влияние дисперсной фазы на энергию турбулентных пульсаций несущего газа будет увеличиваться. [c.103]

Хотя уравнение (5.34) формально характери ет лучисто-кондукгивный перенос энергии, но, учитывая, что величина коэффициента теплопроводности оценивается в движущемся потоке по характеру поля скоростей и турбулентных пульсаций (в турбулентном потоке), считают, что фактически это уравнение описывает лучисто-конвективный перенос. Используя указанное уравнение, можно анализировать взаимное влияние лучистого и конвективного переноса на общую передачу тепла от газа к стенкам канала. В этой модели не требуется задаваться коэффициентом теплоотдачи конвекцией — величина конвективной теплоотдачи здесь получается в результате решения задачи теплопроводности в газовой среде. Для решения уравнения вводятся начальные и фаничные условия, решение проводится численными методами с применением конечно-разностной аппроксимации. В современных схемах при расчете лучистой энергии учитывается селективность излучения газа и рассеивание пылевыми частицами, [c.389]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология