Явление снижения турбулентности

ЯВЛЕНИЕ СНИЖЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНОСТИ [c.417]

Впервые явление снижения сопротивления течению путем впрыскивания полимера было открыто в 1946 г. английским химиком Б. А. Томсом. Исследуя характеристики жидких растворов в турбулентном потоке. Томе установил, что при введении небольших количеств полимера в трубопровод с турбулентным движением потока, раствор снижает сопротивление течению. В дальнейшем в мировой практике это явление было использовано для повышения пропускной способности трубопроводов или экономии электроэнергии. [c.207]

Впервые явление снижения сопротивления течению путем впрыскивания полимера было открыто в 1946 г. английским химиком Б. Томсом. Исследуя характеристики жидких растворов в турбулентном потоке, Б. Томе установил, что при введении небольших количеств полимера в трубопровод с турбулентным движением потока раствор снижает сопротивление течению. [c.35]

В последние годы особенный интерес привлекает способность полиокса и ряда других аналогичных полимеров резко снижать гидродинамическое сопротивление в водных растворах [168—170], Феноменологическая сторона этого явления, известного как эффект Томса, состоит в том, что малые добавки полимеров вызывают значительное повышение скорости потока жидкости или снижение сопротивления в условиях турбулентного течения. На рис, 105 показана концентрационная зависимость эффекта снижения сопротивления (концентрация выражена в мли ) [168]. [c.280]

Уменьшение трения следует отличать от снижения вязкости при сдвиге, это два совершенно разных явления. Снижение вязкости при сдвиге, как уже было показано, является результатом уменьшения структурной вязкости. Механизм уменьшения трения до конца не изучен, но есть основания полагать, что он обусловлен упругими свойствами полимеров с длинными цепями., благодаря которым эти полимеры при турбулентном течении накапливают кинетическую энергию. [c.206]

При удалении от стенки напряжение трения уменьшается. На рис. 10.6.7 показано влияние выталкивающей силы на профиль напряжения трения. Вдали от стенки противодействующее влияние выталкивающей силы вызывает возрастание напряжения трения, а способствующее влияние — снижение напряжения трения. В пристенной области наблюдается противоположное явление. Вследствие генерации турбулентности, интенсивность которой пропорциональна произведению турбулентного напряжения [c.633]

В работе [9] проведено экспериментальное и теоретическое исследование влияния поперечных колебаний жидкости окружающей среды на естественную конвекцию около вертикальной изотермической поверхности. Было показано, что поперечные колебания приводят к небольшому снижению местного числа Нуссельта по сравнению с соответствующим значением для установившейся ламинарной естественной конвекции. В экспериментах наблюдалось еще одно важное явление — более ранний переход к турбулентному режиму течения. При переходном и турбулентном режимах течения тепловой поток резко возрастает до значений выше соответствующих величин в случае отсутствия колебаний. Максимальное повышение теплового потока, в условиях полностью развитого турбулентного течения при интенсивных колебаниях, достигало 60 %. [c.654]

На практике явление срыва стационарного противоточного течения дисперсного потока при некоторых максимальных для данной системы значениях расходов фаз получило название явления захлебывания)). Физический смысл его заключается в следующем [26]. При однородном по д движении частиц в дисперсном потоке в среднем имеет место равновесие между силой тяжести с учетом выталкивающей силы Архимеда и силой сопротивления. Такое равновесие математически выражается уравнением (3.3.2.51) и может реализоваться при двух (или даже при трех) значениях концентрации частиц. При захлебывании оба равновесных состояния исчезают, так как сила сопротивления, действующая на частицы, становится больше движущей силы и условие равновесия перестает выполняться. При этом реальный дисперсный поток в зависимости от типа дисперсной системы ведет себя различным образом. В системе твердое вещество— жидкость захлебывание приводит к переходному (нестационарному) процессу, в результате которого дисперсная фаза выбрасывается из канала вместе со сплошной фазой. В системе газ—жидкость в среднем поток остается стационарным, однако начинается интенсивная коалесценция пузырей, которая приводит к переходу в пенно-турбулентный режим течения и снижению силы сопротивления, действующей на пузыри. В системе жидкость— жидкость может наблюдаться как выброс дисперсной фазы, так и интенсивная коалесценция капель с последующей инверсией фаз. [c.187]

Высокомолекулярные соединения при весьма низких концентрациях приводят к снижению сопротивления турбулентному течению жидкости Ц—3]. Несмотря на перспективность использования этого эффекта в технике, попытки подбора синтетических материалов не дали приемлемых результатов, что связано с относительно малой эффективностью предлагаемых полимерных добавок и недостаточной изученностью природы явления. Для решения этой проблемы необходимо исследовать вещества, выделяемые гидробионтами при движении в водной среде, и выяснить механизм их действия. [c.125]

При увеличении концентрации в результате столкновений возникают группы механически переплетенных частиц, причем размеры агрегатов зависят от сдвиговых усилий в потоке, т. е. в суспензии устанавливается динамическое равновесие. Суспензия более высоких концентраций (до 0,05%) обладает способностью при течении по трубам образовывать свободный от частиц пристенный слой и ядро потока из механически переплетенных частиц. Было обнарул<ено [189], что стержень из агрегатов частиц существует при ламинарном режиме. С увеличением скорости течения вокруг стержня образуется турбулентное кольцо. Дальнейшее повыщение скорости приводит к тому, что возникающие напряжения разрушают стержень. При полном переходе к турбулентному течению отмечается снижение в суспензии потерь на трение по сравнению с течением дисперсионной среды. Это явление объясняют подавлением частицами мелкомасштабных пульсаций скорости, которые в чистой жидкости вызывают большое рассеивание энергии при увеличении концентрации суспензии снижение коэффициента трения заметное. Изменение внутренней структуры суспензии сульфатной целлюлозы концентрацией 1 % (степень помола 30°ШВ) в зависимости от скорости ее движения пока- [c.149]

Полиоксиэтилен — полимер, на котором были изучены основные закономерности эффекта Томса — явления уменьшения сопротивления при турбулентном течении жидкостей. Именно на примере ПОЭ было показано, что большая молекулярная масса полимера является определяющим фактором чем больше молекулярная масса, тем сильнее проявляется эффект уменьшения сопротивления при фиксированной концентрации. Среди полимеров, уменьшающих гидравлическое сопротивление, ПОЭ является наиболее эффективным, если под эффективностью понимать то наименьшее количество полимера, которое необходимо для получения заданного уменьшения сопротивления. Так, для ПОЭ с молекулярной массой 4-10 можно получить 20%-ное уменьшение сопротивления уже при концентрациях полимера около Ю- % (для внутреннего течения). ПОЭ более эффективен, чем полиакриламид, однако в большей мере подвержен деструкции, приводящей к значительному снижению (или полному исчезновению) эффекта Томса. [c.112]

Интенсивное кипение раствора в трубе вскипания выпарного аппарата (при значительном перегреве и малом диаметре трубы) резко повышает турбулентность движения суспензии и степень пересыщения раствора. Эти явления, как уже отмечено, приводят к резкому возрастанию скорости образования зародышей, т. е. уменьшению размеров получаемых кристаллов. Для снижения интенсивности кипения раствора в трубе вскипания и скорости движения в ней суспензии уменьшают перегрев раствора и увеличивают площадь сечения трубы. [c.12]

Эффективность работы напорных гидроциклонов при изучении влияния концентрации ГДП оценивалась по выносу взвешенных веществ с осветленной водой (рис. 1.9). В аппарат подавались взвешенные вещества такой крупности, при которой они, по предварительным проверкам, должны были полностью задерживаться циклоном, но при высоких концентрациях ГДП этого не наблюдалось небольшая доля взвешенных веществ выносилась из аппарата. После определенного предела влияние увеличения концентрации ГДП на эффективность работы гидроциклона заметно снижается, а иногда исчезает совсем. По-видимому, в этом случае при повышении концентрации взвешенных веществ увеличивается и вязкость в пристенном слое жидкости в циклоне, что вызывает снижение интенсивности турбулентного переме-щивания и таким образом парализует рассеивание частиц ГДП в рабочей струе. Качественно это явление подтверждается экспериментальными данными других [c.25]

Область резкого снижения коэффициента сопротивления (10 увеличением скорости V сила сопротивления уменьшается. Это явление, получившее название кризиса сопротивления , вызвано сужением вихревой области за частицей вследствие перехода так называемого ламинарного пограничного слоя в турбулентный. [c.146]

Уменьшение кажущейся вязкости может быть достигнуто добавлением небольших количеств (от 1 млн до 1 %) полимеров с определенной растворимостью в основной жидкости. Паттерсон и сотр. [571] и Хойт [364] составили перечень растворов полимеров, которые изучались с целью снижения турбулентности. Фроммер и соавт. [239] определяли влияние состава полимера на эффективность понижения сопротивления в потоке. Снижение турбулентности (эффект Томса) в разбавленных полимерных растворах может происходить в результате сохранения ламинарного течения при аномально высоких значениях числа Рейнольдса (см. рис. 8.1) или при снижении фактора трения при полностью развитой турбулентности. В литературе возникла дискуссия по поводу этого явления (см., например, Паттерсон и др. [571] и Рэм и др. [621 ]). Петерлин предполагал, что гибкие молекулы при больших градиентах скорости деформируются, участвуя в вихревом движении, при этом молекулы вытягиваются во много раз по сравнению с размерами хаотичного клубка, увеличивая тем самым локальную вязкость, которая ослабляет вихревое движение [582]. [c.418]

Изменение поверхностного натяжения в процессе массопере-дачи может явиться в некоторых случаях источником возникновения так называемой поверхностной турбулентности (эффект Ма-рангони), ведущей к снижению сопротивления одной из фаз. Такие явления наблюдались в процессах жидкостной экстракции [88]. Поверхностная турбулентность затухает при уменьшении движущей силы поэтому возрастание К с увеличением движущей силы может свидетельствовать о возникновении поверхностной турбулентности. Однако до сих пор неизвестны работы, подтверждающие возникновение поверхностной турбулентности в условиях абсорбции. [c.127]

Некоторые полимеры с длинными цепями способны существенно снижать вязкость воды при турбулентном режиме течения. Например, как следует из рис. 5.36, кривая коэффициента трения 0,3 7о-ной суспензии карбоксиметилцеллюлозы располагается намного ниже кривой псевдопластичной жидкости при одинаковом показателе нелинейности. Следует отметить, что фактическое расхождение кривых становится больше с увеличением диаметра трубы и числа Рейнольдса, а максимальное различие составляет 50 %. Аналогичные явления отмечаются и для суспензий других полимеров с длинными цепями, многие из которых широко используются в буровых растворах (например, смолы, полиакриламиды, ксантановая смола, гидроксиэти-лированная целлюлоза). В результате такие полимеры вызывают значительное снижение давления в потоках воды и солевых [c.205]

Более сложный случай разделения ионов по подвижностям элекро-диализом с ИОНИТОВЫМИ мембранами представляет электрогравитаци-онное разделение. Возможность электрогравитационного разделения появляется в поляризационной пленке на границе мембрана — раствор. В связи с тем, что числа переноса противоионов в мембранах выше, чем в свободном растворе, скорость поступления ионов к мембране при электромиграции противоионов меньше, чем скорость переноса ионов через мембрану. Вследствие этого различия происходит снижение концентрации на границе фаз мембраны и раствора. Это явление аналогично электродной поляризации и имеет далеко идущие аналогии. Например, создавшийся в приэлектродной пленке горизонтальный градиент концентраций может при некоторых условиях переходить в вертикальный, градиент. Такие условия создаются, если аппарат имеет электроды, расположенные вертикально, что дает турбулентный поток вещества. Плот- [c.77]

Явление гидродинамической неустойчивости поверхности контакта фаз в настоящее время еще изучено мало [79—81]. При экспериментальном изучении кинетики массопередачи гидродинами- ческая неустойчивость поверхности контакта фаз и межфазовая турбулентность наблюдались в системе кислород — азот [82] когда кислород переходил в жидкую фазу, коэффициенты массопередачи были больше, чем при переходе его в газ, так как в первом случае происходило снижение поверхностного натяжения жидкости у поверхности раздела фаз, а во втором — увеличение ее. Аналогичная зависимость эффективности массопередачи была получена в работе [83]. [c.106]

Эффективность работы многих машин и технологических агрегатов зависит от турбулентной структуры реализуемых в них потоков жидкости. ] связи с эти.м в последнее время большое внимание уделяется исс.ледованиям по управлению процессамп турбулентного переноса. Это в первую очередь относится к явлению переноса импульса, поскольку его уменьшенне прп турбулентном режиме течения. может привести к значительному снижению тренпя в жидкости и соответственно к повышению эффективностп работы различных машин и агрегатов. [c.230]

По мере приближения к пределам турбулентного горения, например, либо с повышением общего уровня интенсивности турбулентности, либо с увеличением длительности Тр (как при снижении реакционных свойств горючей смесп) затухание реакции п.ламени становится все более регулярным явлением, пока, наконец, становится невозможным само турбулентное горение. [c.165]

Ограничивающее влияние скорости реакции на стационарное пламя. В газотурбинном двигателе между выходом компрессора и входом турбины расположена камера сгорания, где в стацио-нарнам турбулентном диффузионном пламени сж1игаются топливо и воздух. Камера сгорания авиационного газотурбинного двигателя работает на больших высотах полета при низких давлениях. Установлено, что в этих условиях полнота сгорания топлива понижается, а если давление падает до очень низкого (уровня, то пламя может даже погаснуть. Даже в условиях работы на земле пФлнота сгорания топлива может по1низиться и может произойти срыв пламени, если с целью снижения размера или массы.двигателя камеру сгорания делают очень малой. Как будет видно дальше, эти явления есть следствие ограниченных скоростей протекания химических реакций. Погасание наступает тогда, когда химическая кинетика не успевает за подачей реагентов . [c.170]

Снижение сопротивления в потоке является полезным, имеющим практическое значение эффектом, который наблюдается в условиях, близких к наступлению рейнольдсовской турбулентности. Это явление соответствует снижению эффективной вязкости при введении полимерных добавок. Следовательно, в условиях гашения турбулентности требуется меньший градиент давления, чтобы заставить течь жидкость с добавками (обычно полимерными) с данной скоростью [366, 571, 621]. [c.417]

Деструкция полимеров в турбулентном потоке является серьезной проблемой в связи с сильной зависимостью эффекта снижения сопротивления от молекулярной массы полимера [506]. В результате протекания этого процесса молекулярная масса полимера может уменьшиться вдвое в течение нескольких секунд [830]. Явление уменьшения гидравлического сопротивления используют главным образом для снижения давления в трубопроводах и шлангах, что позволяет уменьшить мощность насоса для воды или масла. Примером являются ирригационные системы, противопожарные линии, нефтяные скважины, трубопроводы для сырой нефти, а также новые усовершенствованные морские суда больших размеров, эксплуатирующиеся при более высоких скоростях. Примеры такого практического применения, так же как фундаментальные исследования этого явления, приведены в работах Хойта и Уэйда [366] и Тинга и Ханстона [772]. [c.418]