Взаимодействия гидродинамического

В колонных аппаратах химической технологии объемная доля дисперсной фазы может изменяться в очень щироких пределах - от нуля до максимально возможной, а скорости движения фаз относительно стенок аппарата имеют, как правило, тот же порядок величины, что и скорость движения частиц относительно жидкости. Поэтому взаимодействие фаз, связанное с их относительным движением, и гидродинамическое взаимодействие частиц между собой оказывают решающее воздействие на характер течения в аппарате. Для математического описания течений такого рода наибольшее распространение в последнее время получила модель раздельного движения фаз, или двухжидкостная модель [92—95]. В ней фазы рассматриваются как два взаимопроникающих и взаимодействующих континуума, заполняющих один и тот же объем [92, 95]. Фазы, составляющие дисперсную смесь, как бы размазываются по объему, занятому смесью, но при этом каждая из них занимает лишь часть этого объема Величина носит название объемной доли (или объемной концентрации) г-й фазы и является одной из основных характеристик дисперсного двухфазного потока. Объемная доля дисперсной фазы д = может называться удерживающей способностью, задержкой, газосодержанием, а объемная доля сплошной фазы ( = 6 -удерживающей способностью по сплошной фазе либо порозностью. Для двухфазного течения всегда <р + = . Приведенная плотность фазы определяется следующим образом [c.58]

Уравнения (2.3) и (2.4) являются незамкнутыми. Помимо неизвестных функций р,- и щ они содержат члены Зц, 1,1 и которые не выражены через указанные функции. Поток массы характеризующий кинетику фазового пере сода, может быть определен только при совместном решении уравнений гидродинамики и уравнений тепло- и массообмена, рассмотрение которых не входит в задачу данной главы. Напротив, тензор поверхностных сил в фазах 2,- и сила межфазного взаимодействия являются чисто гидродинамическими параметрами. Их определение означает, по существу, формулировку реологических уравнений состояния для исследуемой смеси и представляет собой основную и наиболее сложную проблему при моделировании двухфазных течений. [c.60]

Гидродинамические расчеты технологических показателей процесса разработки месторождений горизонтальными и наклонными скважинами не могут быть выполнены при помощи обычных формул, применяемых для расчета взаимодействия вертикальных скважин. Поэтому развитие гидродинамических методов подобных расчетов является в настоящее время крайне актуальной задачей. Приведем здесь идею некоторых приближенных подходов к определению дебита горизонтальной скважины, не останавливаясь на выкладках и преобразованиях. [c.127]

Таким образом, существует ряд областей протекания процесса, в которых лимитирующей стадией является либо процесс теплоотвода, либо процесс подвода исходных веществ, участвующих в реакции, либо отвод продуктов реакции, либо само химическое взаимодействие. В сложных системах может быть большое разнообразие элементарных процессов и соответственно возможно существование большой группы областей протекания суммарного процесса, в том числе и такой области, в которой скорость возрастания энтропии определяется гидродинамическими процессами, когда термодинамическая движущая сила пропорциональна градиенту плотности пли градиенту давления. [c.18]

Таким образом, при переходе от предельного случая гауссовой цепи без внутримолекулярного гидродинамического взаимодействия (гидродинамически проницаемый клубок) к другому пределу — цепи с весьма сильным гидродинамическим взаимодействием (непроницаемый клубок) — показатель степени а в уравнении вязкости (2.36) меняется от 1 до 0,5. При сравнении гидродинамических свойств в гомологическом ряду полимерных цепей одинакового строения можно ожидать, что степень гидродинамической проницаемости молекул будет убывать с возрастанием молекулярного веса М, поскольку удлинение цепи сопровождается увеличением числа элементов, увлекающих растворитель в их совместном движении. В соответствии с этим для высокомолекулярных гомологов показатель степени а в формуле (2.36) должен быть меньще, чем для низкомолекулярных. [c.112]

Качественно картина гидродинамических полей в псевдоожиженном слое может быть представлена как результат суперпозиции устойчивых циркуляционных течений твердой фазы, обеспечивающих постоянство объема слоя и колебаний частиц твердой фазы, возникающих как вследствие коллективных взаимодействий, так и непосредственных столкновений частиц. При исследовании и анализе движения твердой фазы обнаруживается существование колебаний отдельных частиц и групп частиц с различными амплитудами и частотами. В целом, как показывают экспериментальные исследования, спектр колебаний частиц носит сплошной характер и имеет достаточную про-тял<енность. Что касается причин и особенностей возникновения и поддержания колебательных процессов в твердой фазе, то, по-видимому, они не могут быть сведены к какому-то единому механизму, а являются результатом взаимодействия нескольких колебательных процессов, имеющих различную физическую природу. Взаимодействие отдельных частиц друг с другом может происходить не только за счет непосредственного обмена импульсами при столкновениях, но также в результате взаимодействия гидродинамических пограничных слоев, окружающих частицы. Кроме того, при достаточно интенсивном перемешивании твердой фазы и больших относительных скоростях движения фаз отдельные движущиеся частицы имеют турбулентные следы, которые также могут взаимодействовать как между собой, так и с частицами твердой фазы. Отрыв турбулентных вихрей при интенсивном движении частиц может также порождать взаимодействие типа частица — вихрь, [c.137]

Процессы химической технологии связаны со взаимодействием гидродинамических, тепловых, диффузионных и химических явлений. Обобщение экспериментальных результатов отдельных исследователей дает возможность создать теорию проектирования промышленных аппаратов С учетом осложнений, создаваемых потоками тепла и массы. [c.3]

Одним из наиболее часто употребляемых и наиболее старых критериев гомогенности является наблюдение единственной границы при исследовании седиментации в ультрацентрифуге. Важно провести этот эксперимент, но при этом следует иметь в виду некоторые положения. Хотя гетерогенность по коэффициентам седиментации обычно легко обнаружить, если примеси присутствуют в количествах, достаточных для наблюдения с помощью используемой оптической системы, форма границы является очень плохим показателем степени полидисперсности. Асимметричные или гибкие молекулы взаимодействуют гидродинамически даже при достаточно высоких разбавлениях раствора, вызывая уменьшение коэффициентов седиментации с увеличением концентрации, что ведет к искусственному обострению границы. Более того, как уже отмечалось, для больших гибких молекул даже в очень разбавленных растворах может происходить интенсивное физическое взаимодействие, а именно переплетение и спутывание цепей. Образование исклю- [c.48]

Таким образом, классическая гидродинамическая теория электропроводности позволяет сделать )яд выводов, которые согласуются с опытными данными, предлагая их вероятное истолкование. В то же время вследствие упрощающих допущений, положенных в ее основу, эта теория не способна дать картину молекулярного механизма миграции ионов и выяснить природу его элементарного акта. Она не объясняет результаты многих наблюдений, иногда даже противоречит им, не позволяет провести количественные расчеты основных величин, определяющих перенос электричества через растворы электролитов. В этом отношении заметным шагом вперед была статистическая теория, сохранившая предположение о растворе как о континууме с неизменными свойствами, но принявшая в расчет существование межионного взаимодействия. [c.120]

Выражения (2.9) и (2.10) применимы лишь для концентраций I/) до 2—5 %. Дальнейшее расширение интервала по концентрациям требует учета гидродинамического взаимодействия частиц, что представляет собой достаточно сложную проблему. Подробные обзоры, посвященные исследованиям вязкости суспензий и эмульсий теоретическими, полуэмпирическими и экспериментальными методами можно найти в работах [100-103]. [c.62]

Для нахождения динамических характеристик колонных аппаратов по гидродинамическим каналам необходимо знать механизмы распространения и взаимодействия волн концентрации дисперсной фазы в двухфазном потоке. Успехи, достигнутые за последние годы в развитии континуальной модели движения дисперсных смесей, позволяют провести исследование волновых процессов в рамках этой модели, используя различные уровни приближения. [c.113]

Выражение для средней силы межфазного взаимодействия через средние значения гидродинамических переменных запишем обычным образом [c.138]

И взаимодействия волч можно проиллюстрировать с помощью л, г-диаграммы, которая представлена на рис. 2.15. На ней изображены прямые, вдоль которых распространяются возмущения для случая сигнала прямоугольной формы и С) >Иц,>С2 >0. Можно сказать, что стабилизирующая роль волн высше-Ц го порядка заключается в том, что, растягивая фронт возмущения, они обеспечивают частицам, проходящим через него, необходимое время для гидродинамической стабилизации, т. е. приведения скорости в соответствие с изменяющимся состоянием среды. Тем самым исключаются условия для возникновения инерционной неустойчивости. [c.144]

По-видимому, в тех случаях, когда константа скорости реакции немала, гидродинамические изменения в потоке не успевают оказать заметного влияния на характер химического взаимодействия реагентов и ускорение переноса определяется главным образом за счет химической реакции. Для медленных реакций диффузия и химическая реакция протекают одновременно, и в этих условиях фактор ускорения будет зависеть от гидродинамики потока, В частности, расчеты Крылова [400] для реакции первого порядка показьшают, что при А 1Л(1 <1 [c.275]

Конструкции колонных аппаратов хорошо описаны в ряде монографий и учебных пособий, поэтому ограничимся лишь их краткими характеристиками, существенными для постановки и решения нашей основной задачи — выяснения гидродинамической структуры взаимодействующих потоков и ее влияния на эффективность аппаратов. [c.15]

Рассмотренные поверхностные явления обусловлены гидродинамическим воздействием потока на слой. Отрыв единичной частицы или группы частиц от межфазной поверхности в определенном диапазоне скоростей С/ энергетически невыгоден Возникаюш ие силы взаимодействия частиц относительно невелики (разумеется, много меньше межмолекулярных сил в капельной жидкости), поэтому невелико поверхностное давление, относительно высок скоростной коэффициент объемного расширения, заметна сжимаемость псевдоожиженного слоя. При высоких степенях расширения, когда частицы удалены одна от другой, силы взаимодействия (а с ними и эффективное поверхностное натяжение) резко понижены, и упомянутые выше явления вырождаются. [c.480]

Когда в жидкой среде две капли приближаются друг к другу (например, под действием сил тяжести), поведение системы определяется взаимодействием гидродинамических и поверхностных сил. Гидродинамические силы вызывают вязкую текучесть жидкой среды между каплями и искаи.ение формы капель вследствие давления, возникающего между ними. Радиальное движение жидкости между каплями способствует циркуляции жидкости внутри каждой капли. Искажение формы капель сдерживается поверхностным натяжением, так как любое отклонение от сферической формы приводит к увеличению поверхности каили (Чэпелир, 1961). [c.78]

Релаксационные спектры для продольных динамических процессов, связанных с изгнбным движением цепи, особенно с его крупномасштабными модами, обладают свойствами, отличающимися от свойств поперечных релаксационных спектров. Форма и наибольшие времена продольных релаксационных спектров оказываются сильно зависящими от молекулярной массы, внутри- и межмакромолекулярных взаимодействий (гидродинамических и объемных) и от термодинамического качества растворителя. В то же время поперечные релаксационные спектры вообще являются узкими, их характерные времена либо вовсе не зависят (или слабо зависят) от крупномасштабных характеристик макромолекул, их параметры определяются в основном локальной динамической и статистической микроструктурой цепи. Соответственно, и наиболее простые динамические модели цепи, адекватно описывающие продольные и поперечные релаксационные спектры, различаются. [c.33]

Поглощение звука определяет воздействие на свойства вещества на субстанциональном уровне [361, 375]. Взаимодействие звука с веществом имеет своим продуктом то же вещество, но с заметно измененными свойствами. Это изменение происходит под действием температурной, концентрационной и гидродинамической нелинейностей [221]. Причина нелинейных эффектов заключается в перераспределении энергии меж у внеишими (поступательными и вращательными) и внутренними (колебательными) степенями свободы молекул (кнезеровский эффект) [361]. [c.49]

Увеличение численности Nf происходит в результате встреч элементов из Л / и N2, т. е. пропорционально их численности. Уменьшение численности N 1 пропорционально числу встреч элементов из этой популяции , т. е. Д . Увеличение численности N2 происходит независимо от процессов в зоне разр)тиения и определяется лишь гидродинамическими условиями возбуждения кавитации. Уменьшение же N2 происходит как вследствие взаимодействия с элементами А /, так и независимо от этих встреч, т. е. является аддитивной функцией. [c.119]

Для подбора условий, обеспечивающих наиболы ю эффективность процесса, весьма важны сведения о структуре остатков, о действующих силах межмолекулярного взаимодействия, кинетических и гидродинамических размерах молекул и структурных фрагментов, распределении гетероатомных элементов по основным группам компонентов. В конечном итоге от уровня информации по вьш1еуказанным факторам зависит правильность формулировки основных направлений поиска наиболее эффективной каталитической системы, сочетающей высокую активность со структурой пор, обеспечивающей доступ гетероатомных соединений сырья к активным центрам во всем объеме зерна катализатора. [c.21]

Теоретические исследования силы сопротивления, действующей на твердую сферическую частицу, которая стационарно осаждается в дисперсной смеси и испытывает влияние окружаюншх частиц, начались ра-тами Смолуховского [22]. Как известно, точное решение этой задачи принципиально невозможно из-за необходимости удовлетворения граничных условий сразу на нескольких поверхностях. Поэтому Смолухов-ский предложил метод последовательных итераций, в котором краевую задачу можно бьшо решить в любом приближении, рассматривая каждый раз граничные условия только на одной из частиц. Этот метод получил название метода отражений и позволил решить целый ряд задач, связанных с гидродинамическим взаимодействием частиц друг с другом и со стенками канала [22]. Метод основан на линейности уравнений Стокса, описывающих установившееся течение вязкой жидкости, когда значение критерия Рейнольдса, рассчитанное по диаметру частицы, мало по сравнению с единицей. Решение задачи обтекания частицы в облаке, состоящем из N частиц, ищется в виде суммы основного возмущения, вносимогг) в поток произвольно выбранной (пробной) частицей, и последовательных, ,отражений этого возмущения от имеющихся в наличии поверхностей [c.64]

Рассмотренный метод для облака из N сферических частиц, осаждающихся в неорганической среде, дает следующий результат сила сопротивления, действующая на пробную частицу, уменьшается с увеличением чиста частиц. Это означает, что за счет гидродинамического взаимодействия каждая частица в облаке осаждается быстрее такой же одиночной частицы и, чем больше число частиц, тем больше скорость их осаждения. Однако известно, что осаждающиеся частицы индуцируют нисходящее течение жидкости. Это нисходящее течение в силу выполнения глобального условия неразрьтности в реальных условиях должно компенсироваться возвратным восходящим течением с тем же объемным расходом. Для облака, осаждающегося в неограниченной среде или в замкнутом объеме, но на достаточном удалении от стенок, возвратное течение имеет место в основном по краям облака и не оказывает заметного [c.65]

Как метод отражений , так и ячеечная модель не свободны от недостатков. В частности, оба метода навязьшают суспензии излиишюю степень упорядоченности, поскольку расположение частиц в суспензии заранее фиксируется. В реальных суспензиях положение частиц определяется их гидродинамическим взаимодействием и имеет, в какой-то мере, случайный характер. В ячеечной модели, кроме того, вызывает сомнение достаточно произвольный выбор формы ячейки и вида граничных условий на ее поверхности. [c.69]

Для режима деформированных эллипсоидальных капель и пузырей Ишии и Зубер [62] сделали следующее допущение. Поскольку режим движения эллипсоидальных капель и пузырьков, как и режим Ньютона для твердых сфер, является автомодельным, т. е. не зависящим от вязкости, то характер гидродинамического взаимодействия частиц в обоих режимах должен быть одинаковым. Отсюда следует, что, несмотря на различные абсолютные значения коэффициентов сопротивления для твердых частиц в режиме Ньютона и деформированных частиц, отношение С /С, а следовательно, и иг1и в обоих режимах определяются одними и теми же зависимостями. Таким образом, для расчета относительной скорости движения фаз в режиме деформированных капель и пузырей можно воспользоваться уравнением (2.51). При этом значение скорости м , для деформированных капель и пузырей авторы [62] рекомендуют вычислять по формуле, предложенной Хармати [63] [c.79]

Здесь ( / ) = [ (1 - >) / (1 - 2,5 >р) 1 - функция, учитьтающая влияние гидродинамического взаимодействия частиц на величину, 1аследсгвенной силы. [c.86]

В начале 1980 гг. стало окончательно ясно, что модель дисперсного потока, математическим выражением которой является система (2.16), (2.17), не достаточно полно описьтает протекающие в нем процессы. По всей вероятности, в реальных потоках действуют такие неучитываемые моделью механизмы, которые при определенных условиях способны стабилизировать течение. Все эти механизмы имеют диссипативный характер и связаны с мелкомасштабным хаотическим движением частиц. В ряде работ советских авторов [177, 192-194] были выявлены основные эффекты, обеспечивающие устойчивость движения частиц в дисперсном потоке. Это - псевдотурбулетная диффузия частиц, вызываемая их гидродинамическим взаимодействием [192-194], и давление в дисперсной фазе, возникающее из-за столкновений частиц [177, 194]. В работе [194] отмечен также эффект пульсаций ускорения жидкости, который при определенных условиях также способствует стабилизации течения. [c.135]

Предположим, что каждую гидродинамическую переменную и, Р, а также силу межфазного взаимодействия Л .д можно представить в виде суммы осредненной медленно изменяющейся во времени величины и высокочастотной пульсационной составляющей (пульсации), которая [c.137]

Насадочные колонны, наполненные кольцами Рашига и Паля седлами Берля и подобными элементами, благодаря простоте устройства, большой удельной поверхности и порозности рабочего объема применяются в химической технологии для осушест-вления разнообразных тепло-, массообменных и химических (процессов. Эффективность этих аппаратов существенно зависит от равномерности распределения по сечению взаимодействующих потоков и их гидродинамической структуры. Этим обусловлено значительное число исследований, посвященных изучению продольного перемешивания потоков в рассматриваемых колоннах. [c.181]

Факторами, определяющими рабочие характеристики аппаратов данной конструкции, являются гидродинамическая обстановка, физические овойства взаимодействующих потоков и их удельные расходы, а в ряде 1случаев — удельное количество подведенной извне энергии (на перемещивание, вибрацию, пульсацию и т. п.). Надеж-иость прогнозирования свойств промышленного аппарата по результатам исследований лабораторной модели зависит (В о сновном от степени приближения гидродинамической обстановки и физиче-ски свойств рабочих систем для модели и промышленного аппарата. [c.253]

Вслсдствис недостаточной изученности процессов гидродинамического взаимодействия диспергируемой и сплошной фазы в полых колоннах и отсутствия м( тода теоретического определения оптимального размещения форсунок в них, при выборе способа орошення этих аппаратов руководствуются данными опыта эксплуатации, экспериментально установленными характеристи- [c.200]

Книга является монографией, наиболее полно освещающей и обобщающей вопросы теории и практики процессов химического взаимодействия газов и жидкостей. В ней рассмотрены физикохимические основы и дано математическое описание этих процессов, их кинетика в различных гидродинамических условиях работы газожидкостных реакторов, абсорберов и их лабораторных моделей, элементы расчета соответствующих аппаратов. В книге приведено большое количество числовых примеров. Ряд разделов может спужить ценным пособием для экспериментаторов в области процессов массопередачи. [c.4]

В книге П. В. Данквертса подробно и, в целом на современном уровне, анализируются и обобщаются основные теоретические и практические проблемы химического взаимодействия газов и жидкостей. Механизмы процессов диффузии и химической кинетики, сочетающихся в разнообразных гидродинамических условиях, подробно рассматриваются автором, начиная с анализа элементарных актов и условий работы лабораторных моделей и кончая промышленными процессами и аппаратами. Теоретический материал широко иллюстрируется примерами конкретных газожидкостных реакционных систем, представляющих важный промышленный интерес. В сочетании с большим количеством хорошо подобранных числовых примеров расчета это облегчает восприятие часто весьма сложных вопросов. Некоторые разделы книги могут служить ценным посо- [c.7]

Касание вблизи точки О (оно не показано на рис. 46) также отвечает критическому условию, но другого типа. Бесконечно малое перемещение от точки касания прямой теплоотвода влево или кривой выделения тепла вправо приводит к резкому падению темиературы, т. е. горючий материал, вместо того чтобы реагировать ири температуре, соответствующей точке Q или более высокой температуре, находится в устойчивом состоянии при температурах, отвечающих точкам иересечення, лежащим левее Ь. В связи с этим Франк-Каменецкий назвал эту точку критической точкой тушения, а Ван-Лун — минимальной температурой горения. Подобно температуре воспламенения, эта температура пе является постоянной величиной, поскольку она зависит от различных факторов. Например, значительное влияние на нее может оказывать скорость газа. В диффузионной области скорость газа, помимо влияния на коэффициент теплопередачи, может также определять положение кривой теило-выделения. Этот эффект обнаруживается в том случае, когда наиболее медленной стадией является ие диффузия внутри пор к поверхности взаимодействия и от нее, а диффузии через гидродинамический пограничный слой к наружной поверхности твердого вещества. [c.174]