Толщина пограничного слоя жидкости

Рис. 7.9. Зависимость толщины пограничного слоя струи несжимаемой жидкости от скорости внешнего потока

В неподвижной жидкости толщина пограничного слоя может быть определена из характеристического времени молекулярной диффузии [c.155]

В ходе переноса тепла, сопровождающегося парообразованием, экспериментально обнаружен тепловой пограничный слой, который меняет свою толщину симбатно с ростом размеров парогазового пузыря [166]. Найдено, что этот слой выталкивается растущим пузырем из-за испарения на границе раздела пузырь-сплошная среда и нестационарности переноса тепла за счет теплопроводности окружающей жидкости. Эти процессы приводят к увеличению толщины пограничного слоя вокруг пузыря. [c.158]

Гораздо труднее оценить влияние числа Прандтля. Если удельная теплоемкость и теплопроводность теплоносителя обычно мало изменяются с изменением температуры, то вязкость, особенно жидкости, изменяется довольно заметно. С изменением вязкости по толщине пограничного слоя меняется и распределение скорости, как это показано на качественной картине распределения скорости, приведенной на рис. 3.15. Так как вязкость жидкости обычно уменьшается с температурой, то при нагревании жидкости пограничный слой утончается по сравнению со случаем изотермического течения, а коэффициент теплоотдачи увеличивается. При охлаждении жидкости справедливо обратное утверждение. Принимая во внимание эти эффекты, часто заменяют показатель степени при числе Прандтля в уравнении (3.22) (вместо 0,4 берут 0,3) для случая охлаждения жидкостей. [c.57]

С. Перепад давления в пучках оребренных и шероховатых труб. Перепад давления в пучках оребренных труб является функцией их геометрических характеристик (см. рис. 2). Профили скорости и толщины пограничных слоев около труб зависят от перечисленных на этом рисунке параметров и, конечно, от свойств жидкости и скорости ее течения. Структура потока в окрестности первого ряда труб существенно отличается от структуры, реализующейся во внутренней части пучка. Для внутренней части характерна высокая степень турбулентности потока как в межтрубном, так и п межреберном пространствах. В первых двух рядах отрыв пограничного слоя, после которого формируется рециркуляционная зона, наступает при 0 90° (см. рис. 1). Влияние турбулентности на отрыв пограничного слоя проявляется начиная с третьего илн четвертого рядов. Сравнение с трубами первого и второго ряда показывает, что для внутренних труб точка отрыва сдвигается вниз по потоку, а циркуляционная зона становится меньше по объему и усложняется по структуре. Чем меньше высота ребра к и чем больше расстояние между ребрами, тем больше течение около сребренной трубы напоминает течение около гладкой трубы. И наоборот, чем выше ребра и чем ближе они расположены друг к другу, тем больше течение напоминает течеиие в щели. [c.149]

Наиболее простой случай струйного пограничного слоя имеет место при истечении жидкости с равномерным начальным полем скорости (мо) в среду, движущуюся с постоянной скоростью (Мн), так как при этом в начальном сечении струи толщина пограничного слоя равна нулю. Утолщение струйного пограничного слоя, состоящего из увлеченных частиц окружающей среды и заторможенных частиц самой струи, приводит, с одной стороны, к увеличению поперечного сечения, а с другой стороны, к постепенному съеданию ядра струи — области, лежащей между внутренними границами пограничного слоя. Принципиальная схема такого струйного течения изображена на рис. 7.1. Часть струи, в которой имеется ядро течения, называют начальным участком. [c.361]

В этом случае длины волн максимально неустойчивых возмущений (а следовательно, и размеры капель) станут значительно меньше толщины пленки и не будут от нее зависеть. При больших значениях критерия Вебера размеры капель будут определяться лишь толщиной пограничного слоя жидкости. [c.78]

В этих уравнениях I — линейный размер по нормали к поверхности раздела фаз К — коэффициент скорости межфазового перехода вещества Х1 — концентрация раствора у границы раздела фаз К" 018 — коэффициент скорости перехода вещества от межфазной поверхности в массу раствора О — коэффициент диффузии 6 — эффективная (условная) толщина пограничного слоя жидкости. [c.218]

Необходимость учета направления теплового потока обусловлена различием температурных полей и толщин пограничного слоя при нагревании и охлаждении жидкости. Указанное обстоятельство можно учитывать также введением дополнительного параметра [c.64]

При снижении вязкости расплава скорость растворения возрастает вследствие уменьшения толщины пограничного слоя жидкости на частицах компонент S в уравнении (58)]. [c.198]

В этом случае длины волн максимально неустойчивых возмущений (а следовательно, и размеры капель) станут значительно меньше толщины пленки б и не будут от нее зависеть. При больших значениях критерия Вебера размеры капель будут определяться лишь толщиной пограничного слоя жидкости. Таким образом, характер зависимости медианного диаметра капли от толщины пленки определяется величиной скорости истечения (критерия Вебера). [c.172]

Уменьшение вязкости при увеличении температуры широко используется, но имеет предел, связанный со свойствами жидкости и пропитываемых систем. Для однородной жидкости ее вязкость от каких-либо воздействий существенно не изменяется. В неоднородных и неньютоновских жидкостях на вязкость могут повлиять электрические и гидродинамические явления. Вязкость полимеров (расплавов, растворов) может уменьшаться также в результате деструкции. Казалось бы, что наиболее простым является влияние на гидродинамику фильтрационного потока. Поскольку толщина пограничного слоя в колеблющихся потоках уменьшается с ростом частоты по закону [c.127]

Аккерман [150] выполнил теоретическое исследование влияния поперечного потока вещества на интенсивность тепло- и массообмена при испарении жидкости в омывающий ее поток неконденсирующегося газа и при конденсации пара из парогазовой смеси в случае больших температурных и концентрационных напоров. В этом исследовании Аккерман исходил из той же упро щенной схемы ламинарного пограничного слоя, принятой ранее Кольборном, но, в отличие от Кольборна, учитывал изменение толщины пограничного слоя, вызываемого соответствующим изменением профиля скоростей в нем под влиянием поперечного потока вещества. При этом Аккерман предполагал, что поперечный поток вещества не оказывает влияния на изменение касательного напряжения на границе ламинарного пограничного слоя и турбулентного ядра течения. [c.156]

Жидкие среды с высокой теплопроводностью обеспечивают при низких скоростях и меньшей плотности (500—700 кг/м ) весьма высокую конвективную теплоотдачу за счет значения коэффициента теплопроводности, сводящего к минимуму тепловое сопротивление пограничного слоя. Если при низкой теплопроводности жидкости возникновение пограничного слоя резко снижает интенсивность теплоотдачи и поэтому барботаж такой ванны необходим как средство уменьшения толщины пограничного слоя, то при высокой теплопроводности жидкости в этом особой нужды нет, поэтому даже свободная конвекция обеспечивает интенсивный теплообмен. [c.88]

Рассмотрим ламинарное слоистое движение вязкой жидкости около неподвижной твердой стенки. На самой стенке скорость жидкости равна нулю, а вблизи стенки жидкость подтормаживается под действием сил вязкости. Эта область течения вязкой жидкости, расположенная около обтекаемого тела, называется пограничным слоем. Вне пограничного слоя влияние вязкости обычно проявляется слабо и картина течения близка к той, которую дает теория идеальной жидкости. Поэтому для теоретического исследования течения вязких жидкостей все иоле течения можно разбить на две области на область пограничного слоя вблизи стенки, где следует учитывать силы трения, и на область течения вне пограничного слоя, в которой можно пренебречь силами трения и поэтому применять закономерности теории идеальной жидкости. Следовательно, пограничный слой представляет собой такую область течения вязкой жидкости, в которой величины сил трения и инерции имеют одинаковый порядок. На основании этого можно оценить толщину пограничного слоя. [c.279]

Для ламинарного пограничного слоя как несжимаемой жидкости, так и сжимаемого газа при переменном давлении во внешнем потоке существуют различные методы расчета. Наиболее точные методы основываются на численном интегрировании дифференциальных уравнений и требуют применения вычислительных машин. Для турбулентного пограничного слоя несжимаемой жидкости разработаны приближенные, полуэмпирические методы расчета. В случае небольшого градиента давления во внешнем потоке расчет турбулентного пограничного слоя сжимаемой жидкости может быть произведен при условии, что влияние градиента давления учитывается лишь в интегральном соотношении количества движения (59). При этом считается, что профили скорости и температуры, а также зависимость напряжения трения от характерной толщины пограничного слоя имеют такой же вид, как и в случае обтекания плоской пластины. [c.338]

Для водных растворов и V имеют значения порядка 10 и 10" см -сек К Следовательно, толщина диффузного слоя б составляет примерно одну десятую от толщины гидродинамического слоя бо. Дальнейший анализ показывает, что соотношение (Х,27) имеет весьма общий характер и оправдывается во всех случаях, когда движение жидкости характеризуется числом. Рейнольдса, сильно превышающем единицу. В общем случае, когда жидкость движется вдоль неподвижного электрода (рис. 101, б), скорость ее течения, начиная с некоторого расстояния бо (толщина граничного слоя Прандтля ), уменьшается, доходя до минимума на поверхности электрода. Тогда толщина пограничного слоя бо может быть определена из соотношения [c.281]

Уравнения (Х,27) и (Х,28) показывают, что толщина пограничного слоя в случае раствора, текущего вдоль электрода, зависит, вообще говоря, не только от скорости движения струи относительно твердого тела Оо и кинематической вязкости жидкости V, но и от положения выбранной точки на поверхности электрода. Этот вывод интересен, так как позволяет, например, предвидеть изменение толщины гальванического покрытия в разных точках катода. [c.281]

Подчеркнем, что точные решения задач, связанных с массопередачей, получаются на основе гидродинамики, устанавливающей, что скорость жидкости или газа при обтекании твердого тела равна нулю на его поверхности. Далее в некотором пограничном слое тангенциальная составляющая скорости увеличивается и достигает значения, характерного для объема потока. Решение уравнений гидродинамики для ламинарного течения показывает, что толщина пограничного слоя обратно пропорциональна УЯе. Диффузионное сопротивление лежит в основном в пограничном слое, поэтому путь диффузии Д также обратно пропорционален У Яе. [c.263]

Этот процесс происходит в непрерывно утолщающемся по длине слое жидкости с интенсивной турбулентностью, именуемом струйным пограничным слоем. Внутри него и происходит обмен энергией между частицами. Этот процесс определяет характер изменения средних скоростей частиц по толщине пограничного слоя поле скоростей по сечению струи стремится к выравниванию. [c.280]

При теплопередаче от стенки к жидкому потоку или от жидкого потока к стенке при вихревом движении основной перепад температуры происходит в пограничном слое жидкости. Это значит, что термическое сопротивление пограничного слоя среды играет решающую роль в процессе теплоотдачи. Следовательно, увеличение степени турбулентности, приводящее к уменьшению толщины пограничного слоя, способствует более интенсивной теплоотдаче. [c.448]

Анализ опытных и литературных данных (рис. 3) позволяет представить механизм процесса накипеобразования в, следующем виде. При малых скоростях раствора (до 1 л/се/с) интенсивность образования накипи определяется скоростью диффузии растворенного вещества к греющей поверхности. При использовании бикар-бонатных растворов, близких по свойствам к природным солесодержащим водам, этот процесс сопровождается отводом углекислого газа от горячей стенки в ядро потока. С ростом скорости раствора уменьшается толщина пограничного слоя жидкости на горячей стенке, а уменьшение концентрации углекислого газа вызывает пересыщение пограничного слоя карбонат-ионаАЦ и соответственно пересыщение раствора арбонатом кальция, который и выделяется на горячей поверхности. Это приводит к увеличению градиента концентраций раствора в ядре потока и пограничном слое и, следовательно, к возрастанию диффузионного потока вещества к греющей поверхности, т. е. к увеличению интенсивности накипеобразования. На рис. 3 эта область иллюстрируется отрезками 1 и 2 прямой. [c.8]

Эти уравнения выведены при обычных предположениях о течении жидкости с постоянными физическими свойствами, о справедливости приближений Буссинеска и в пренебрежении силами сжатия, диссипацией и объемным тепловыделением в уравнении энергии. Изменение давления поперек пограничного слоя не входит в уравнения, так как не учитывается сила Вп, исклю чено также уравнение баланса сил и количества движения в на правлении нормали к поверхности. Кроме того, предполагается что толщина пограничного слоя мала по сравнению с местным радиусом кривизны поверхности (разд. 4.3). Некоторые из этих допущений справедливы не во всем возможном диапазоне значений I = я/2 — 0. Например, при больших пограничный слой может быть достаточно толстым, и в уравнениях движения и энергии необходимо учитывать влияние кривизны и нормальной составляющей выталкивающей силы. Такой случай обсуждается в разд. 5.4. [c.217]

Как показали Гилл и др. [61], а также Клифтон [34], для такого течения автомодельное решение не существует. Опубликованы приближенные решения интегральными методами. Вагнер [169] применил для исследования этого течения интегральный метод импульсов Леви [99]. Предполагалось, что жидкость течет от середины пластины к краям, а на краях толщина пограничного слоя равна нулю. В статье [155] этот метод распространен на пластины круглой и квадратной формы в плане. [c.248]

На рис. 17.5.2 показаны типичные кривые изменения температур в координатах х vi у, полученные в твердом теле и воздушной среде. Отметим также хорошее согласие с экспериментальными результатами, полученными для случая, когда несколько изолированных тепловых источников располагаются в точках x/ = 0,25, 0,5 и 0,75. На рис. 17.5.2,6 включены только два источника при x/L =0,25 и 0,75, тогда как третий источник выключен. Температуры поверхности максимальны там, где размещаются источники тепла, причем для стекла эти максимумы более резко выражены, поскольку стекло обладает более низкой теплопроводностью, чем керамика. На этом же рисунке представлены профили температур в области пограничного слоя. В случае одного источника, расположенного в точке x/L = 0,25 (рис. 17.5.2, а), температурный градиент в жидкости на поверхности раздела, —(dt/dy) , убывает вдоль координаты х, что указывает на стремление к адиабатическому режиму ниже по потоку. При наличии нескольких источников указанный градиент увеличивается в окрестности нагревателей, расположенных ниже по потоку. Как и ожидалось, толщина пограничного слоя возрастает вниз по потоку за счет увлечения соседних частиц жидкости. При больших д в некоторых случаях имеет место перенос тепла от жидкости к пластине. [c.481]

В левой частй уравнений (11.54) и (11.55) находится аналог критерия Нуссельта, в котором линейному размеру отвечает выражение это выражение можно считать масштабом толщины пограничного слоя жидкости [285]. В правую часть уравнений входит отношение скорости ю . или ю к выражению (Vя gУl , которое можно полагать масштабом скорости движения жидкости в пограничном слое. Уравнения (11.54) и (11.55) подтверждают предположение о том, что основное сопротивление теплопередаче от поверхностей, погруженных в газожидкостный лой, составляет ламинарный пограничный слой жидкости у поверхности теплообменника. [c.119]

Если гомогенная реакция идет медленно, то она занимает некоторую конечную толщину пограничного слоя и идет параллельно с диффузией. Условия в слое очень сложные. Этот случай разработали для абсорбции Ван Кревелен и Гофтийзер [109, 110] и дали диаграммы, облегчающие определение скорости диффузии. Ими можно пользоваться также и для экстракции, учитывая гидродинамические свойства системы жидкость—жидкость. [c.70]

При наличии в жидкости трения около тела, которое обтекается жидкостью, образуется так называемый пограничный сло11 121. Толщина этого слоя зависит от вязкости данной жидкости, и чем больше вязкость, тем больше толщина пограничного слоя. Пограничный слой служит своего рода прослойкой (поверхностью раздела) между всем остальным потоком и омываемым цилиндром и если в точках а и а имеется повышенное давление, то оно передайся телу через пограннч- [c.100]

Отношение 0/6 = р часто называют константой скорости внешней диффузии. Константа р зависит от толщины пограничного слоя б и коэффициента диффузии О. Значения б уменьшаются с увеличением скорости движения газа или жидкости относительно внешней поверхности частиц. Коэффициент диффузии О возрастает с температурой. Энергия активации диффузивнного процесса, найденная из уравнения [c.651]

Вязкость газа обычно возрастает с температурой, так что изменения толщины пограничного слоя газа будут противоположны изменениям в случае жидкости. К счастью, число Прандтля для газов близко к единице и, как правило, влияние изменения температуры по толщине пограничного слоя невелико — порядка нескольких процентов. Когда же разность температур достигает 800 К или более (как в двигателях некоторых самолетов, ракет и ядерных реакторах), изменения физических свойств по толщине пограничного слоя могут привести к существенному отличию коэффициента теплоотдачи от расчетного значения, полученного из уравнения (3.22),— до 30% и более. Эксперименты с воздухом и гелием, выполненные в Льюисской лаборатории ЫА5А, показали, что для обеспечения хорошего соответствия результатов достаточно знать физические свойства теплоносителя при среднеарифметическом значении температуры между стенкой и основным потоком 124, 25]. Это относится не только к коэффициентам теплопроводмости и вязкости в выражении для числа Прандтля и коэффициенту теплопроводности в выражении для числа Нуссельта, но также к коэффициенту вязкости и плотности в выражении для числа Рейнольдса, так что уравнение (3.22) принимает следующий вид [c.57]

Для газов коэффициенты динамической вязкости малы (рис. 6.2), поэтому числа Рейнольдса будут довольно большими даже при относительно низких значениях скорости течения. Как следует из соотношения (6), толщина пограничного слоя вследствие этого мала по отношению к длине пластины, г. е. все влияние ]зязкости сосредоточено в тонком слое вблизи обтекаемой поверхности. Этот вывод находится в хорошем согласии с результатами опытов по исследованию течений маловязких жидкостей. [c.281]

Это предположение подтверждается следующими экспериментальными фактами. Во-первых, профиль скорости в пограничном слое на стенках прямолинейных участков цилиндрических труб такой же, как и профиль скорости на плоской пластине, независимо от того, какое течение — ускоренное или замедленное — предшествовало течению около прямолинейного участка трубы. Во-вторых, профиль скорости над точкой отрыва в турбулентном пограничном слое несжимаемой жидкости не зависит от параметров течения во внешнем потоке до точки отрыва. Универсальность отрывного профиля нри различном характере течения до сечения отрыва также говорит о том, что можно пренебречь влиянием внешнего потока вне небольшой окрестности рассматриваемого сечения. Наконец, опыты но исследованию взаимодействия скачка уплотнения с пограничным слоем непосредственно показывают, что заметные изменения в пограничном слое происходят лишь на расстоянии, равном всего nei KonbKHM толщинам пограничного слоя. Следовательно, даже очень сильное изменение давления во внешнем потоке, вызванное скачком уплотнения, влияет на характер течения в пограничном слое впереди скачка уплотнения лишь в малой окрестности. [c.332]

В соответствии с моделью Гуи — Чапмена возникновение электрокинетического потенциала объясняется тем, что при относительном перемещении фаз слой жидкости определенной толщины прочно удерживается на твердой поверхности. Потенциал в плоскости разрыва такого пограничного слоя жидкости соответствует -потенциалу. Плоскость разрыва, проходящая по границе между слоем покоящейся жидкости и остальным ее объемом, называется также плоскостью скольжения. Модель Гуи — Чапмена объясняет наблюдающееся падение -потенциала под действием электролитов. Поскольку с ростом ионной силы раствора увеличивается по абсолютной величине градие 1Т потенциала в диффузном слое, то в плоскости скольжения происходит падение потенциала. [c.91]

Согласно теории конвективной диффузии, приэлектродный слой раствора, в котором происходит основное изменение концентрации (диффузионный слой), расположен внутри другого слоя (пограничного слоя Прандтля), в котором скорость движения жидкости изменяется постепенно увеличивается по мере удяления от поверхности электрода (рис. 136, а) на расстояние х. Толщина пограничного слоя Прандтля зав-исит как от скорости потока, так и от коэффициента диффузии деполяризатора и определяется из выражения [c.202]

Другие методы достижения высокой эффективности с помошью изменения геометрии канала включают использование криволинейных или волнистых ((рифленых) поверхностей, на которых происходит отрыв пограничного слоя. Пучок труб, в котором поток жидкости перпендикулярен оси труб, является высокоэффективной поверхностью, так как на каждой отдельной трубе образуется новый пограничный слой, и коэффициент теплоотдачи в этом случае намного выше, чем при течении жидкости с той же скоростью внутри труб. Для увеличения теплоотдачи часто применяют различные типы вставок (турбулизаторов), но такой метод не является столь эффективным, как разрыв и уменьшение толщины пограничного слоя непосредственно на поверхности теплообмена. [c.14]

Сингх и Биркебейк [155] получили решение для двумерного течения с учетом конечной толщины пограничного слоя на краях. Конфигурация течения показана на рис. 5.3.10,6 — это длинная планка, на которой реализуется плоское течение. Предполагается, что края планки ограничены двумя адиабатическими вертикальными стенками, исключающими краевые эффекты. Ширина пластины 2а считается большой по сравнению с толщиной пограничного слоя, что позволяет применить приближенные методы. Холодная жидкость вовлекается в область пограничного слоя по всей его внешней границе. Она нагревается вблизи поверхности, течет вовне и стекает вверх с краев пластины. [c.248]