Вязкость жидкости вблизи границы раздела фаз

Если рассмотреть движение жидкости вблизи поверхности пузырька, т. е. вблизи границы раздела жидкой и газовой фаз. то сразу становится ясным, что условия движения вблизи этой границы существенно отличаются от движения вблизи границы жидкость — твердое тело. Поскольку на границе раздела жидкость — газ возможно любое тангенциальное движение жидкости на поверхности пузырька, касательная слагающая скорости здесь не обращается в нуль. На первы]. взгляд может показаться, что обтекание газового пузырька происходит так же, как обтекание тела, погруженного в поток идеальной жидкости. Иными словами, можно считать, что существование вязкости в реальной жидкости никак не сказывается на обтекании газового пузырька. Однако в действительности это не так. При обтекании пузырька на границе раздела фаз должны оставаться непрерывными тангенциальные слагающие тензора напряжений. Если пренебрегать плотностью газа и его вязкостью по сравнению с плотностью и вязкостью жидкости, то на границе пузырька должны выполняться условия [c.435]

Заметим, однако, что указанный в табл. 8.1 коэффициент массопередачи, для слабо щелочных растворов карбоната и бикарбоната натрия, несмотря на присутствие ионов гидроксила в данных растворах, меньше коэффициента, найденного для воды. Скорость реакции не столь велика, чтобы растворенные молекулы СО2 могли прореагировать в тонком слое вблизи границы раздела фаз по этой причине для протекания реакции может потребоваться весь объем потока жидкости. Более низкий, чем для воды, коэффициент вызывает сомнение, поскольку вязкость раствора несколько выше, что должно приводить к снижению коэффициента диффузии для СО2 и к уменьшению растворимости свободного диоксида углерода в солевом растворе. [c.337]

Существование в вязком подслое турбулентных пуЛ1>саи.ий и их постепенное затухание с приближением к межфазной границе имеют принципиальное эваче-, ние для проблемы массопередачн, особенно в тех случаях, когда процесс массо-пгредачи лимитируется переносом в жидкой фазе. Действительно, поскольку а жидкостях коэффициент молекулярной диффузии обычно значительно меньше коэффициента кинематической вязкости, турбулентные пульсации, несмотря на свое достаточно быстрое затухание в вязком подслое, дают заметный вклад в массовый поток вещества к границе раздела фаз. Влияние пульсаций на массоперенос становится пренебрежимо малым лишь в пределах так называемого диффузионного подслоя, толщина которого для жидкостей мала по сравнению. с толщиной вязкого подслоя. Скорость межфазного массообмена существенно зависит от характера изменения эффективного коэффициента турбулентной диффузии Pt вблизи межфазной границы. Если предположить, что функция Dt (у) достаточно хорошо описывается первым членом разложения в ряд Тейлора [c.177]

Физическая природа эффекта скольжения пока недостаточно выяснена. Его можно, например, трактовать как проявление внешнего трения жидкости о твердую поверхность. С не меньшим основанием можно, по-видимому, говорить и о понижении вязкости граничных < лоев вблизи лиофобной поверхности. Граница жидкости с лиофоб-ной поверхностью во многом аналогична границе раздела с газом и в том и в другом случае молекулы жидкости сильнее взаимодействуют друг с другом, чем с молекулами граничаш ей с жидкостью азы. В переходном слое жидкость—лиофобная поверхность (как и в переходном слое жидкость—пар) плотность жидкости снижается 146], что может привести к падению вязкости. Так как переходный слой тонок, формально (при макроскопическом описании) такое течение можно уподобить течению со скольжением. [c.308]

Системы коллоидной дисперсности находятся на границе между молекулярнодисперсными и грубодисперсными системами. Такое положение вполне определяет и объясняет образование коллоиднодисперсных систем при переходе гомогенных (молекулярнодисперсных) систем в гетерогенные, что хорошо наблюдать в критической точке при переходе из газообразного в жидкое состояние или при растворении двух несмешивающихся жидкостей, т. е. в момент, когда гомогенная система (газ или жидкость) распадается на две фазы, разграниченные поверхностью раздела (газ — жиДкость, жидкость — жидкость). Вблизи критической температуры, при переходе газа и жидкость (перед появлением мениска), получается промежуточный слой, отличающийся не только большой вязкостью, но и эластическими свойствами Известно также, что при критической температуре наблюдается помутнение, указывающее на наличие коллоиднодисперсной системы 2. [c.16]

Приближенное теоретпч. рассмотрение электроосмоса можпо провести следующим образом. Пусть жидкость, содержащая ионы (напр., р-р электролита), находится в капилляре радпуса R. На границе раздела фаз вдоль стенок капилляра существует двойной электрич. слой с эффективной толщиной диффузной части d. Предполагается, что d< R. Вблизи стеикп скорость течения жидкости равна нулю, а с той стороны двойного слоя, к-рая обращена к р-ру, эта скорость равна скоростп течения всей массы жидкости у. Т. обр., еслп предположить, что градиент скорости в двойном слое постоянный, то он равен vid. Тангенциальная сила трения, действующая на едпшщу новерхности, составляет x -(vld), где т] — коэфф. вязкости. Вызывающая движение электрич. сила, действующая на единицу поверхности, равна Eu, где Е — напряженность однородного внешнего поля, а — плотность электрич. заряда на новерхности, вдоль к-рой происходит движение. В стационарных условиях T]-(y/d)= a, откуда v = Ead x (1) [c.468]

Нагревание капелек топлива, их испарение, смешение пара с воздухом и самоускоряющиеся химические реакции, имеющие место в фазе /, происходят одновременно. Для типов топлив, применяемых в двигателе Дизеля, протекание химических реакций ссответствует описанному в гл. IV. Фотографии Рот-рока и Уолдрона (34] показывают, что всспламенекие начинается в небольших зонах вблизи границ отдельных струй впрыскиваемого топлива. Зарождение цепной реакции, вероятно, имеет место в газовой фазе. Вероятным механизмом процесса является образование радикалов благодаря крекингу, так как температура сжатого воздуха довольно высока (от 600° до 800°С). Как показано в гл. IV, непосредственное взаимодействие углеводорода и кислорода в газовой фазе является в лучшем случае медленным процессом. Возможно также, что образование перекисей происходит на поверхности раздела жидкость — воздух, обеспечивая, таким образом, образование носителей цепи. Как только скорость реакции в какой-нибудь точке достигает взрывного предела, происходит быстрое распространение пламени сквозь граничные слои, окружающие отдельные струи впрыскиваемого топлива, и по участкам камеры сгорания, уже наполненным взрывной смесью. За этим следует быстрый рост давления (фаза 2). Слишком быстрый рост давления может вызвать появление ясно слышимого стука, что нежелательно. Очевидно, что чем больше период задержки, тем больше накапливается взрывной смеси и тем сильнее будет детонация. Опыт показывает, чю для более легких топлив задержка воспламенения зависит в основном от химических, а не от физических свойств топлива, в то время как для более тяжелых топлив, как, например, для нефтяных остатков, большую роль играют физические свойства — вязкость и быстрота испарения. Поэтому для этих последних задержка воспламенения заметно зависит от степени распыла при впрыске. В фазе 3, где температура очень высока, испарение и сгорание происходят очень быстро, так что основным фактором является скорость впрыска. Однако здесь возникает еще проблема местного накопления паров топлива, в результате которого происходит очень нежелательное образование сажи. Эта сажа участвует в четвертой фазе догорания" вместе с поздно испаряюп имся топливом, попавшим на стенки при впрыске. В конце этой фазы в камере сгорания остаются продукты неполного сгорания от легкой пушистой сажи, выделившейся из газовой фазы, до смолистых и угольных остатков, полученных (очевидно, из топлива, разбрызганного по стенкам) процессом, часто включающим пиро- [c.407]

Поскольку коэффициенты вязкости и диффузии для воздуха и воды малы, то можно подумать, что их эффектами можно пренебречь совсем. Однако их важность для крупномасштабных движений уже обсуждалась, а их эффекты вблизи границ являются особенно существенными. Например, условие (4.П.11) требует непрерывности касательной компоненты скорости в атмосфере и в океане на границе раздела, тогда как невязкая модель дает большой разрыв касательной скорости. На деле это приводит к больш.ому сдвигу или градиенту скорости около границы. Толщина области большого сдвига (называемого пограничным слоем) определяется коэффгщиеитом вязкости, если сдвиг достаточно мал, как в некоторых лабораторных ситуациях. Однако в атмосфере и океане сдвиг (см. разд. 2.4) почти всегда так велик, что малые возмущения растут самопроизвольно, забирая энергию от сдвигового течения и создавая при этом турбулентный пограничный слой. Перенос импульса, тепла, влажности, соли и т. д. в таких случаях происходит путем вихревого движения, исключая очень тонкий слой около границы, в котором преобладают процессы молекулярного переноса. Природа вихревого движения (и, следовательно, значения скоростей переноса) неполностью определяется сдвигом. Конвекция, связанная с тем, что тяжелая жидкость лежит над легкой, также может создавать вихри или изменять вихри, вызванные сдвигом. На скорости переноса могут также влиять свойства поверхности или некоторым прямым воздействием, или косвенно через форму поверхности (загрязнения меняют свойства воли и скорости переноса импульса волнами). Для моделирования крупномасштабных движений атмосферы и океана детальная структура пограничного слоя не может быть учтена. Вместо этого скорости переноса через границу связываются со свойствами границы и свойствами атмосферы или океана иа некотором расстоянии от границы. В частности, такое представление эффектов турбулепт-иого сдвигового потока принимает вид, указанный в разд. 2.4. Например, касательное напряжение иа дне океана или на нижней границе атмосферы можно вычислить согласно (2.4.1). Существование этого напряжения ведет к тому, что энергия отнимается от океана или от атмосферы, так что этот эффект иногда называется донным трением . Потоки тепла и воды между океаном и атмосферой рассматриваются аналогичным способом с использованием эмпирических граничных условий типа рассмот-рсш1ых в гл. 2. [c.115]