Капли внутренняя циркуляция

При возникновении внутренней циркуляции мелкие капли движутся быстрее, чем соответствуюш ие твердые частицы, что является следствием подвижности поверхности капли. [c.297]

На рис. IV. 18 и IV. 19 показаны типы внутренней циркуляции в каплях, когда Т1ф/т1с равно 1 и соответственно. В первом случае линии обтекания имеют овальную форму, причем их эллиптичность [c.256]

Выше обсуждалось влияние эмульгатора на внутреннюю циркуляцию жидкости в каплях при высоких скоростях сдвига и его воздействие на вязкость. Химическая природа эмульгатора также [c.286]

Капли жидкости в отличие от твердых тел могут при движении деформироваться (сплющиваться), что ведет к повышению С и уменьшению скорости падения При движении капли у ее поверхности появляются касательные напряжения, вызывающие перемещение частиц данной поверхности в направлении, противоположном движению капли. Вследствие этого возникают внутренние циркуляционные токи. При наличии внутренней циркуляции уменьшается, и скорость падения капли возрастает. Кроме того, появляются вибрации (колебания) капель, которые при этом периодически (с определенной частотой) изменяют свою форму. [c.623]

Циркуляция слабо выражена в мелких (порядка 1 мм и менее) каплях и пузырях из-за низкой относительной скорости дисперсной и сплошной фаз, а также из-за существенного внутреннего сопротивления циркуляции внутри мелкой капли. Деформация мелкой капли дополнительно подавлена еще действием сил поверхностного натяжения. По указанным причинам мелкие капли и пузыри движутся в сплошной среде со скоростями, достаточно близкими к рассчитанным по формуле (2.72). Однако при увеличении размеров капель и пузырей влияние внутренней циркуляции возрастает, деформация выражена все заметнее. В этих случаях необходимо вносить поправки в выражения для коэффициента лобового сопротивления (см. формулу (ц) в разд. 2.7.4). В результате совместного действия рассмотренных эффектов скорость движения капель и пузырей относительно сплошной среды возрастает — по приближенным оценкам в 1,5 раза в сравнении с недеформируемыми твердыми шариками. [c.245]

Подходы к анализу и расчету массообмена с твердыми телами, изложенные в разд. 10.16, могут оказаться полезными и при анализе процессов массообмена с каплями, пузырями, т.е. с дискретными образованиями с изменяющейся конфигурацией элементов. Однако в этом случае все процессы переноса протекают значительно сложнее, поскольку на молекулярную диффузию внутри элемента дискретной фазы (теплопроводности в случае теплопереноса, молекулярной вязкости при переносе импульса) накладывается внутренняя циркуляция жидкости, газа. Она вызвана взаимным перемещением сплошной и дискретной фаз — см. рис. 2.43. Эта циркуляция слабо выражена в случае мелких капель, пузырей (скажем, размером менее 1 мм), но ее интенсивность быстро нарастает при увеличении размера элемента дискретной фазы. Циркуляционный и диффузионный переносы протекают параллельно. Для мелких элементов превалирует диффузионный механизм переноса, так что здесь в значительной мере работают подходы и справедливы выводы и оценки, полученные в разделе 10.16. Для крутых элементов дискретной фазы доминирующим становится циркуляционный перенос, требующий особого анализа эти сложные вопросы — за пределами учебника. [c.884]

Если скорость процесса в системе ж — ж полностью контролируется скоростью реакции, то она не должна зависеть от поверхности контакта фаз и, следовательно, от степени перемешивания. Однако это не всегда справедливо. Процесс, который, как кажется, не зависит от перемешивания, при скорости особенно выше средней, не будет контролироваться только химической кинетикой. Как указывалось при обсуждении нитрования ароматических соединений, любое возрастание межфазной поверхности за счет перемешивания будет сопровождаться уменьшением размеров капель. Это приведет к снижению коэффициента массопередачи в дисперсной фазе вследствие уменьшения внутренней циркуляции в каплях п взаимоде -ствия капель. Приведенные факторы могут компенсировать друг друга и тогда окажется, что процесс, контролируемый массопередачей, не зависит от интенсивности перемешивания. В результате единственно твердый вывод будет таким, если скорость процесса зависит от степени перемешивания, значит важны явления массопередачи. Принимается, что перемешивание достаточно для получения однородной дисперсии. [c.374]

При Re > 2,0 из-за отрывания пограничного слоя в кормовой области решение уже не является точным. Однако и в этом случае подвижность поверхности раздела фаз приводит к течению, отличному от обтекания твердой сферы, а именно точка отрыва сферы при наличии подвижной границы раздела оказывается смещенной ближе к кормовой области течения. В соответствии с формулой Адамара — Рыбчинского — Бонда (III. 2) скорость движения капель и пузырьков при наличии в них внутренней циркуляции больше, чем при ее отсутствии. Этот результат можно объяснить тем, что из-за наличия подвижной границы раздела градиенты скоростей, существующие в капле жидкости или пузырьке, меньше, чем при неподвижной границе раздела. Снижение градиентов скорости приводит к уменьшению диссипации энергии в дисперсной среде, и, соответственно, к увеличению скорости движения. [c.96]

Скорость движения капель. Имеющиеся различия в определении скоростей движения для капель, пузырей и твердых частиц связаны с различным характером их взаимодействия со сплошной средой на границе раздела фаз. На частицу дисперсной фазы, движущейся в среде сплошной фазы, одновременно действуют архимедова сила, сопротивление жидкости и поверхностные силы. Суммарное воздействие этих сил приводит к тому, что зависимость скорости движения капли от ее объема в общем случае носит экстремальный характер. Лишь сравнительно мелкие капли дисперсной фазы имеют сферическую форму. На практике всегда имеют дело с каплями эллиптической или вообще неправильной формы. Поэтому часто при движении капель несферической формы используется понятие об истинном номинальном диаметре , диаметре шара, имеющего такой же объем, что и рассматриваемая несферическая капля. Для капель, помимо этого, наблюдается вращение их вокруг оси и возникновение внутренней циркуляции, при которой мелкие капли движутся быстрее, чем соответствующие твердые частицы, что является следствием подвижности поверхности капли. [c.121]

Более наглядно отличие в движении капель и твердых сфер видно из рис. 98, на котором сравниваются коэффициенты сопротивления среды при движении в ней капель и твердых сфер, В большей части случаев капли малого диаметра движутся с большей скоростью, чем твердые сферы того же размера и плотности, так как коэффициент сопротивления С для капли меньше, чем для твердой сферы. Это является следствием подвижности поверхности капли, причем поверхность движется в направлении от передней неподвижной точки к корме капли под действием срезающих усилий и внутренней циркуляции жидкости в капле (см. рис. 99) Если вязкость сплошной фазы велика, циркуляция внутри капли может происходить при любом [c.207]

Капли с внутренней циркуляцией. Для потенциального потока сплошной фазы ( 1с = 0) и больших значений критерия Ре имеем [c.214]

Лд. Этот коэффициент должен отражать также влияние внутренней циркуляции в капле. [c.470]

Сд = (24/Л пе) ( /зМ-+ И р)/(М + p), (3.22) где 1р — коэффициент вязкости жидкости капли. Из этой формулы видно, что для капель жидкости в воздухе внутренней циркуляцией жидкости можно пренебречь. В работе [52] постулировано, что при больших числах Рейнольдса тангенциальные напряжения на поверхности капли обращаются в нуль, и получена формула [c.171]

Уравнение (VI-144) применимо для расчета массопередачи только снаружи капли. Во многих случаях величина коэффициента массоотдачи близка к величине коэффициента массопередачи Ка, так как внутренняя циркуляция, возникающая в капле в период ее образования, обусловливает высокие коэффициенты массоотдачи внутри капли. Однако, если присутствие растворенного вещества в сплошной фазе весьма благоприятно влияет на сдвиг равновесия в сторону этой фазы, то сопротивлением массопередаче внутри капель пренебрегать нельзя. [c.460]

Потоки, вызванные поверхностным натяжением, могут привести к целому ряду интересных явлений. В общем случае поверхностное натяжение зависит от состава раствора вблизи границы раздела. В исследованиях по массопереносу иногда возникают неоднородности поверхностного натяжения, приводящие к так называемой поверхностной турбулентности [5, 6]. В эффекте Марангони неоднородное поверхностное натяжение создается из-за различной скорости испарения компонентов раствора. В случае падения капли в растворе с поверхностно-активными веществами неоднородности поверхностного натяжения могут воспрепятствовать внутренней циркуляции, в результате чего капля падает подобно твердой сфере [7, 8]. Аналогичные причины могут мешать возникновению волн на стекающей жидкой пленке. [c.238]

При этом движение заряда в двойном слое создает распределение потенциала вокруг капли, что определяет такое изменение поверхностного натяжения, которое сильно замедляет движение поверхности. С другой стороны, при малом поверхностном заряде внутренняя циркуляция в капле не затруднена, и капля падает с несколько большей скоростью [c.241]

Для расчета рабочей высоты аппарата коэффициенты массоотдачи в дисперсной фазе (для капель с внутренней циркуляцией жидкости) определяют по уравнению для единичной капли [c.549]

Термическое сопротивление капли может быгь существенно снижено за счет конвекции внутри капли. Такая конвекция в особенности интенсивна, если омывающая каплю жидкость также является истинной (капельной) жидкостью этот процесс достаточно подробно изучался применительно к жидкостной экстракции [2.61, 2.64]. В каплях, движущихся в газообразной среде, конвекция в качественном отношении развивается аналогично, в ко-личественном отличается меньшей интенсивностью главным образом из-за менее благоприятного отношения вязкостей сплошной и диспергированной сред. В [2.61] сообщается, что внутренняя циркуляция жидкости в капле оказывает слабое влияние на испарение чистой жидкости, однако ее влияние существенно при абсорбции или десорбции слаборастворимого газа (нащример, абсорбция СО2 падающими каплями воды размером 5 мм протекает на [c.126]

В гл. 6 были рассмотрены законы движения твердых тел в жидкостях (включая капельные и упругие) и получены формулы для расчета скорости свободного осаждения частиц под действием силы тяжести. Эти же формулы могут применяться при расчете скорости осаждения мелких капель в газе. При осаждении капель жидкости в жидкой среде благодаря внутренней циркуляции в капле скорость движения капли может быть на 50% выше, чем скорость твердой сферической частицы эквивалентного диаметра. При загрязнении капель примесями или в присутствии поверхностно-активных веществ тенденция к циркуляции сильно снижается скорость осаждения таких капель, называемых жесткими , следует рассчитать по уравнениям, полученным для твердых частиц. В случае чистых капель скорость осаждения возрастает с увеличением размера капли только до определенного (критического) значения их эквивалентного диаметра (размер капель d выражается как диаметр сферы, объем которой равновелик объему капли). Капли с / > / р в процессе осаждения периодически меняют свою форму и называются поэтому осциллирующими. Скорость осаждения осциллирующих капель с увеличением их размера немного уменьшается. [c.211]

Наиболее простыми являются дисперсные системы с твердой дискретной фазой — из-за постоянства размеров и отсутствия движения вещества внутри самого зерна (тогда как в капле или пузыре может происходить внутренняя циркуляция). Ниже достаточно детально будут рассмотрены дисперсные системы именно с твердой фазой, в определенном смысле они часто служат упрощенной моделью для систем с жидкостями и с газовыми пузырями (некоторые аспекты гидравлики этих систем в учебнике лищь затронуты). [c.214]

При движении весьма крупных капель и пузырей интенсивная внутренняя циркуляция, обусловленная высокими скоростями скольжения, может привести к сильной деформации и разруще-нию капли, пузыря — картина такого разрушения представлена на рис. 2.43, в. [c.246]

Теория статического равновесия капли в электрическом поле (электрогидростатика) развита в работах [56 — 62] для идеальных сред — диэлектриков и проводников. Однако реальные жидкости представляют собой жидкости с конечной проводимостью и диэлектрики с конечной диэлектрической проницаемостью. Исключение составляют сверхпроводящие жидкости при очень низких температурах, например жидкий гелий. Учет конечной проводимости значительно осложняет задачу как математически, так и физически, поскольку возможные формы капли отличны от форм идеально проводящих капель. Так, капля может принять форму вытянутого вдоль направления электрического поля эллипсоида, вытянутого вдоль направления, перпендикулярного электрическому полю эллипсоида, а также сферическую форму, что наблюдалось в экспериментах [63]. Теоретическое объяснение этим феноменам дано в работе [64]. Показано, что у капли конечной проводимости электрический заряд аккумулируется в поверхностном слое капли, порождая неоднородное поверхностное тангенциальное электрическое напряжение. Это напряжение индуцирует в жидкости касательные гидродинамические напряжения, влияющие на деформацию капли. Величины напряжений зависят от свойств жидкостей и от напряженности внешнего электрического поля. Поэтому в зависимости от соотношения между электрическими и гидродинамическими поверхностными напряжениями капля может принимать одну из перечисленных выше форм. Решение задачи с учетом внутренней циркуляции жидкости проведено в [64] в предположении малой деформации поверхности капель и медленного стоксова течения, что позволило получить приближенное асимптотическое решение. [c.271]

Циркуляцию в каплях можно определить с помощью фотографирования капель в суживающихся трубках, как поступали Кинтнер и др. [64]. Используя этот метод, Хортон, Фрич и Кинтнер [65] показали, что затухание внутренней циркуляции может быть вы- звано медленным накоплением на поверхности раздела фаз активных веществ коллоидальных размеров. При затухании циркуляции наблю-дается перемещение центра циркуляции (рис. 8-8). [c.338]

Ранее Эльзинга и Банчеро [46] показали, что загрязнения в коли-. честве, не влияющем на свойства жидкости, могут оказывать влияние на внутреннюю циркуляцию. Следовательно, можно сказать, что массоперенос в процессе образования и истечения оказывает = первостепенное влияние на циркуляцию в капле. [c.338]

Исходя из того, что при сильных колебаниях не остается возможности для какой-.либо циркуляции, следует согласиться с выводом Пателя и Вел.лека [79] о существовании сильного различия между 1 аилями с энерг чной внутренней циркуляцией, с одной стороны, и осц 1ллирующнмн каплями — с друге " . Как было сказано ранее, .олебан1 я начинают появляться пр Не = 200 в системах с низко вязкостью сплошно фазы. [c.341]

Для расчета коэффициента массоотдачи в сгаюшной фазе в случае обтекания капель с внутренней циркуляцией может быть использована модель Хигби, которая в простейшем варианте, когда время контакта фаз принимается равным времени подъема капли на расстояние, равное ее диаметру, дает следующее выражение для расчета коэффициента массоотдачи [c.307]

Таким образом, достаточно обоснованный расчет коэффищ1ентов массопередачи в системе капля — сплошная среда возможен лишь для неосциллирующих капель, которые ведут себя подобно твердым сферам, либо для неосциллируюи91х капель с полной внутренней циркуляцией. Осцилляция капель и межфазовая турбулентность значительно увеличивают коэффициенты массопередачи, причем степень увеличения последних трудно поддается учету. [c.308]

Межфазовая турбулентность. Эта турбулентность представляет собой спонтанную активность поверхности, возникающую тогда, когда в соприкосновение приводятся две жидкие неравновесные фазы. В результате появления межфазовой турбулентности капли, погруженные в другую жидкость, испытывают воздействие беспорядочных пульсаций, эррупции ( извержения с поверхности раздела распределяемого компонента) и интенсивной внутренней циркуляции э-72 [c.203]

Шарообразные капли с внутренней циркуляцией. Крониг и Бринкиспользовав линии тока Адамара, подобные показанным на рис. 99, но с центром циркуляции, совпадающим с центром большого круга сферы, решили уравнение диффузии для сферы при отсутствии сопротивления массопередаче в сплошной фазе. Строго это решение применимо лишь при Ре<1, однако Спеллс наблюдал линии тока Адамара и при больших значениях критерия Рейнольдса. Уравнение Кронига — Бринка имеет вид [c.211]

Бауман и др. рассчитали скорость массопередачи для капель при Reиспользованием линий тока Адамара, но без учета естественной конвекции. Элцинга и Банчеро предложили эмпирическую корреляцию по тепло- и массопередаче для капли с внутренней циркуляцией (при 3600<Ре<22 500) [c.214]

Дисперсная фаза. Опытные данные о массоотдаче в двухфазных жидких системах отсутствуют. Можно, однако (см. главу V), рассматривать капли как циркулирующие сферы с эффективным коэффициентом диффузии Оп, из.меняющимся от Во до 2,5 Во в зависимости от степени внутренней циркуляции. Измеряя скорость растворения о-толуидина в воде в аппарате с мешалкой, Нагата пришел к выводу, что с увеличением числа оборотов мешалки общая скорость процесса увеличивается главным образом в результате увеличения межфазовой поверхности, в то время как Во даже уменьшается оба эти явления, как установлено, обусловлены уменьшением размера капель. [c.470]

Уравнение (У1-150) основано на модели, которая исходит из обновления поверхности капель, обусловленного внутренней циркуляцией жидкости в них. В этом уравнении не учитывается влияние межфазного натяжения на внутреннюю циркуляцию в капле, что является наиболее серьезным недостатком модели. Опытные величины коэффициентов массоотдачи и значения их, рассчитанные по уравнению (УЫ50), по крайней мере на порядок выше значений, получаемых при допущении, что массообмен происходит за счет молекулярной диффузии в шарообразную каплю без внутренней циркуляции в период ее подъема или падения. Уравнения (У1-147) и (У1-150) дают, по-видимому, наилучшие результаты применительно к большим каплям, для которых силы межфазного натяжения пренебрежимо малы, и низким скоростям, при которых деформация капель не имеет существенного значения. [c.461]

Это уравнение учитывает внутреннюю циркуляцию в каплях жидкости, увеличивающую коэффициент диффузии в диспергируемой фазе. Эф к-тивный коэффициент диффузии растворенного йещества в каплях дисперсной фазы [c.274]

Ухудшение же внутренней циркуляции приведет к некоторому уменьшению скорости всплывания капель и к заметному ухудшению массопередачи. В предельном случае большой адсорбции и сильного торможения капля будет двигаться как твердая сфера. При этом скорость подъема снизится в 1+р,с/(3[Хд+2р,с) раз, т. е. в 1,1—1,3 раза, диффузионный же поток на каплю уменьшится в отношении Л капли/Л Мсферы = 0,4 ИЛИ при 10 — [c.313]

Трейбал предложил [94]1 рассматривать массообмен н смесителе как процесс нестационарной диффузии от твердых сфер диаметром, равным среднему диаметру капель, находящихся внутри сплошной фазы. При этом может быть использована аналогия с нестационарным теплообменом в жесткой сфере, помещённой в среду с постоянной температурой. Известное для теплообмена решение Гребера приведено [94] в виде графической зависимости (рис. У.13) для определения эффективности ступени по Мерфи ( м.д —по дисперсной фазе). Помимо близкого к действительности допущения о полном перемешивании в сплошной фазе такое определение "м-д связано с рядом других упрощающих допущелий (одинаковый размер капель и постоянное время их пребывания отсутствие концевых эффектов, химического взаимодействия, сопротивления массообмену на поверхности раздела фаз), В полученной зависимости явления внутренней циркуляции жидкости в капле, многократной коалесценции и редиспергирования, а также прочие явления, осложняющие массообмен (по сравнению с его упрощенной моделью), учитыва- ш ются введением эффективно- д го коэффициента молекуляр- [c.294]