Поле скоростей при ламинарной течении жидкости в трубах

Рис. 1-3. Подобие полей скоростей при ламинарном течении жидкости в трубах.

Изучая дисперсию вещества, впрыскиваемого в протекающий по трубе поток, Тейлор установил, что даже при отсутствии молекулярной диффузии, только вследствие неизбежной неравномерности профиля скоростей потока, создается неравномерное распределение концентраций по его сечению. Тейлор последовательно рассмотрел режимы ламинарного [14] и турбулентного [15] течений жидкости. Разработанная им теория объясняет рассеяние веществ в полых длинных трубах при протекании однофазного потока [76, 77]. [c.31]

Поле скоростей стабилизированного ламинарного течения жидкости в прямой трубе с сечением О определяется из решения уравнения (4.6) при нулевых граничных условиях на внутренней смачиваемой поверхности трубы (условие прилипания). Так как локальное давление р вдоль любого перпендикулярного к потоку сечения жидкости принимается равномерным, то оно зависит только от продольной координаты X. Левая часть уравнения (4,6) не зависит от [c.214]

Поле скоростей при ламинарном течении жидкости в трубах [c.7]

Теплоперенос (теплоотдача) при вынужденной конвекции (качественное рассмотрение). Еще раз напомним, что для расчета тепиообменного устройства и температурного поля Т х, у, z, t) в каком-то объекте необходимо знать коэффициент теплоотдачи а при известных средних значениях температуры среды Тс и теплообменной поверхности Тст- Напомним также качественную гидроаэродинамическую обстановку около теплообменной поверхности, вдоль которой движется сплошной поток теплоносителя. Сплошной потенциальный поток жидкости (газа) набегает на пластину или входит в трубу при 1 = 0. Из условия прилипания молекул потока к стенке при у = О скорость потока нулевая и постепенно увеличивается при у > 0. Меньшие скорости движения потока около пластины обусловлены превосходством сил вязкости ( V Ж) над инерционными силами p[WV)W). Здесь реализуется ламинарный режим течения, т. е. при малом критерии Re = Wdjv. Переноса количества движения, массы, тепла ортогонально пластине (по оси у) практически нет, а если и есть, то очень слабым молекулярным механизмом. [c.280]

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]

На рис. 1 показано поперечное сечение трубы в форме равнобедренного треугольника. Координатная система выбиралась так, что плоскость ху совпадает с плоскостью поперечного сечения трубы, а направление г —с направлением течения. Для полностью развитого ламинарного течения и постоянных физических свойств жидкости поле скорости описывается уравнением [c.261]

Имеются сообщения о том, что в поле действия центробежных сил критические значения числа Re оказываются значительно выше. Так, в опытах И. В. Кравцова [8], изучавшего течение жидкости в круглой трубе, было замечено, что в результате вращения трубы вокруг ее оси турбулентность потока погашалась, причем чем больше было число Рейнольдса, тем большую угловую скорость вращения надо было придавать трубе, чтобы возвратить поток к устойчивому ламинарному режиму. Опыты проводились при числах Re = 3000-г-7000 и при скоростях вращения трубы от 40 до 120 об мин. [c.32]

Обычно ламинарное течение связывают со входным сечением трубы, но не учитывают условий выхода, В промышленных аппарату жидкость входит в канал и выходит из него в условиях внезапного сужения и расширения потока. Выход жидкости из прямого канала в коллектор сопряжен со значительным возмущением, а часто и с гидравлическим ударом. Экспериментальные исследования показали, что при условиях внезапного расширения канала и наличии гидравлического удара поле скоростей перестраивается по всей длине трубы. Поэтому число Йе не является достаточной характеристикой течения жидкости. В условиях нагревания жидкости в трубах диаметром а > [c.9]

Пример, Найти систему чисел подобия для описания поля температуры и теплоотдачи при ламинарном стационарном и стабилизованном течении жидкости с постоянными физическими свойствами в трубе кольцевого сечения внутренний диаметр трубы 2го, наружный 2г, Средняя скорость жидкости гд и температуры на входе Го постоянны. В момент времени, предшествующий начальному, температура жидкости и стенок одинакова и равна Го. В начальный момент времени температура стенок скачкообразно изменяется и далее остается неизменной и равной Т . Таким образом, в трубе осуществляется нестационарный теплообмен, который в пределе (при т- с ) становится стационарным. [c.34]

В XIX в. были решены лишь некоторые частные задачи, в которых полагались равными нулю конвективные производные (инерционные силы) в уравнениях Навье—Стокса. К таким задачам относятся задачи Хагена— Пуайзеля (определение гидравлического сопротивления при ламинарном течении жидкости в области, удаленной от входа в трубу) и Гретца (расчет в этой области чисел Нуссельта). Однако в то время не было получено решение одной из самых простых задач гидродинамики — задачи об определении поля скорости и силы трения при продольном обтекании тонкой пластины. Понятно, что без знания поля скорости невозможно было в этом случае провести расчет конвективного теплообмена. [c.147]

Наличие радиального градиента скоростей в отверстии приводит к упорядоченной ориентации частиц, и кроме того, как будет показано в разделе 1.6, влияет на величину необходимой полосы пропускания усилителя. Характер поля скоростей зависит от режима истечения, который, в свою очередь, определяется значением числа Рейнольдса. Экспериментально установлено, что при течении жидкостей в трубах границей ламинарного и турбулентного режимов является следующее критическое значение числа Рейнольдса [816] Ввкр = 2300. Но даже если Ве < Векр, установившийся ламинарный режим начинается на некотором расстоянии от входа в трубопровод, обычно равном 2—3 диаметрам трубопровода. Такой режим характеризуется параболическим законом распределения скоростей по сечению отверстия, при котором максимальная скорость на оси отверстия в два раза превышает среднюю. Непосредственно у входа в трубопровод имеется зона с неустановивпшмся ламинарным режимом. Здесь распределение скоростей по сечению отверстия более равномерное. [c.50]

При расчете теплообменных аппаратов часто допускают ошибку, полагая, что при йе < Е320 обязательно наступает ламинарное течение. Однако, во-первых, ламинарное течение наступает при неизменной температуре жидкости и за участком гидродинамической стабилизации. Б промышленных теплообменных аппаратах длина прямых участков канала значительно короче участка стабилизации, следовательно, ламинарное течение установиться не может. Во-вторых, при нагревании жидкости горячая стенка оказывает большое влияние на поле скоростей. Опытная проверка показывает, что при нагревании воды в стеклянной трубе, расположенной вертикально и обогреваемой по всей высоте, слои, расположенные у стенки, опережают основной поток, что приводит к турбулизации. При горизонтальном расположении той же трубы возникают конвективные токи в радиальном направлении, что также приводит к турбулентному перемешиваншо жидкости. В-третьих, в зависимости от температурного напора резко изменяется длина канала, необходимая для нагрева жидкости. Так, при температуре пара = 105°С вода нагревается при налой скорости от [c.8]

Проблема турбулентности, которой посвящены эти главы, с полным основанием считается проблемой номер один современной классической физики. Само явление турбулентности, как известно, состоит в следующем. Как мы убедились в главе 1, основным параметром подобия, определяющим глобальные свойства течения несжимаемой вязкой жидкости, является число Рейнольдса Re = pUl/ i (р — плотность, [л — вязкость жидкости, U — характерная скорость, I — характерный размер потока). Когда число Рейнольдса переходит через определенное критическое значение Reer, разное для разных потоков (например, для течения в гладкой цилиндрической трубе круглого поперечного сечения Reer = 10 для течения в пограничном слое Reer Ю ), характер течения внезапно и резко меняется. Поток из регулярного, упорядоченного, ламинарного, каким он был при докритических значениях числа Рейнольдса, становится существенно нерегулярным. Течение при сверхкритических значениях числа Рейнольдса резко и неупорядоченно меняется в пространстве и во времени, и поля характеристик потока (давления, скорости и т. д.) можно с хорошим [c.165]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология