Устойчивость пузыря теория устойчивости

Хотя двухфазная теория не может объяснить многих явлений в псевдоожиженных системах и не во всех случаях подтверждается экспериментальными данными, изложенные представления о механизме возникновения, движения и устойчивости пузырей могут сыграть положительную роль в изучении природы псевдоожиженного слоя. [c.38]

Некоторые из предложенных идей носят умозрительный характер в определенной степени они приводятся здесь с целью стимулирования дальнейших исследований. Примером может служить теория устойчивости пузырей в псевдоожиженных системах, изложенная в главе пятой, поскольку она еще не разработана в деталях, хотя и дает, по-видимому, объяснение различий между однородным и неоднородным псевдоожижением ("частично количественного характера). [c.12]

СОПОСТАВЛЕНИЕ ТЕОРИИ УСТОЙЧИВОСТИ ПУЗЫРЕЙ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ [c.107]

В соответствии с изложенной выше теорией, различие в поведении систем, псевдоожижаемых газом и капельной жидкостью, объясняется различием в устойчивости пузырей в этих системах. В большинстве систем, псевдоожиженных газами, устойчивы крупные пузыри, тогда как при псевдоожижении капельными жидкостями в большинстве случаев наиболее крупные пузыри сопоставимы но размерам с твердыми частицами, и в этом случае наблюдается плавное псевдоожижение. К подобным выводам пришли Симпсон и Роджер [111] на основе проведенной ими экспериментальной работы с легкими частицами, псевдоожижаемым и газами под давлением,, и тяжелыми частицами с водой в качестве ожижающего агента. [c.107]

При количественном сопоставлении теории с экспери.ментом очень важно представлять себе, что прежде всего теория позволяет рассчитать максимальный размер устойчивого пузыря, характерного для данной системы. Сравнение расчетных и экс- [c.110]

ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАССМОТРЕНИЕ ТЕОРИИ УСТОЙЧИВОСТИ ПУЗЫРЕЙ [c.112]

Оценка модели Дэвидсона. Теория Дэвидсона объясняет устойчивость пузырей наличием восходящего движения газового потока, препятствующего разрушению свода пузыря она объясняет также, почему газ в пузыре может сохранять свой состав, проходя сквозь слой, практически не взаимодействуя с остальным газом. [c.111]

Андерсон и Джексон [60] сопоставили результаты данной теории с результатами теории гидродинамической устойчивости однородного псевдоожиженного слоя и показали, что те псевдо-ожиженные слои, в которых скорость роста возмущений велика, имеют также большое значение максимального размера устойчивого пузыря. Те слои, в которых скорость роста возмущений относительно мала, имеют относительно маленькие значения максимального размера устойчивого пузыря. Для псевдоожиженных слоев ЖТ, максимальный размер устойчивого пузыря оказывается по порядку величины, сравнимым с диаметром твердой частицы, т. е. пузыри в слое практически не могут существовать. Таким образом, именно в тех слоях, где возмущения быстро развиваются со временем, могут возникать полости, свободные от твердых частиц, т. е. пузыри. [c.74]

Таким образом, в данной главе изложены современные результаты гидродинамической теории устойчивости псевдоожиженного слоя. Показано, что однородный псевдоожиженный слой может быть неустойчив по отношению к бесконечно малым возмущениям. Найдены формулы, определяющие скорость роста возмущений и скорость распространения возмущений. Установлено, что для псевдоожиженных слоев ГТ скорость роста возмущений гораздо больше, чем для псевдоожиженных слоев ЖТ. Рассмотрены нелинейная теория развития возмущений, показывающая, что в псевдоожиженном слое могут образовываться разрывы непрерывности порозности слоя, которые можно отождествить с пузырями задача о конвективной неустойчивости псевДоожиженного слоя, показывающая, что в результате роста возмущений в псевдоожиженном. слое могут развиваться циркуляционные течения, а также модель циркуляционных течений в псевдоожиженном слое. [c.115]

Развитие теоретических представлений о поведении газовых пузырей в ПС (рост их диаметра, пузыри несферической формы, взаимодействие пузырей), об устойчивости псевдоожиженных слоев, о моделях, не базирующихся на предположении о потенциальном характере движения дисперсной фазы, и о прочих уточнениях изложенных элементов теории ПС рассматривается в [15]. [c.541]

Теория гидродинамической устойчивости псевдоожиженного слоя (см. раздел 3, гл. 3) показьшает, что возмущения стационарного решения могут расти, со временем. При этом оказывается, (см. раздел 4), что скорость увеличения амплитуды возмущений для псевдоожиженных слоев ГТ на два порядка больше, чем скорость увеличения амплитуды возмущений для псевдоожиженных слоев ЖТ.. Естественно предположить, что такой быстрый рост возмущений порозности может привести к образованию газовых пузырей в псевдоожиженном слое. [c.99]

Вторая задача, которая должна быть решена в рамках теорий процессов переноса в псевдоожиженном слое, заключается в описании движения газовой и твердой фаз слоя, а также процессов тепло- и массообмена между фазами на основе системы уравнений переноса для псевдоожиженного слоя. Основные результаты, полученные к настоящему времени в этой области, касаются исследования устойчивости однородного псевдоожиженного слоя, движения пузырей в псевдоожиженном слое и массообмена между газовыми пузырями и плотной фазой слоя. Изложению этих вопросов были посвящены третья, четвертая и пятая главы данной книги-. Следует отметить, что такие вопросы, как, например, образование газовых пузырей в псевдоожиженном слое не имеют удовлетворительного решения. Сравнительно мало изученным является вопрос о влиянии газораспределительного устройства на структуру псевдоожиженного слоя. [c.252]

Если стенки пузырей пенной системы заменить непроницаемыми твердыми мембранами, то вязкость пленки жидкости можно было бы считать бесконечной, а получающаяся в этом случае твердая пена существовала бы неопределенно долго. Подобным образом, если стенки пузырей заменить пластмассой Бингама или тиксотропным материалом, пена будет всегда устойчивой для пузырьков, плавучесть которых не дает возможность напряжениям повысить предел текучести. Однако для других неньютоновских жидкостей и для всех ньютоновских величина вязкости не имеет такого значения вязкость может лишь отсрочить, но ни в коем случае не предотвратить исчезновение пены. Распространенная еще со времен Плато теория,, , по которой продолжительность существования пены пропорциональна поверхностной вязкости и обратно пропорциональна поверхностному натяжению, неверна. Бикерман показал, что она не подтверждается экспериментом. [c.85]

В данной книге изложены основы теоретической интерпретации поведения псевдоожиженных систем, вопросы образования, движения, коалесценции и устойчивости пузырей, а также применения разработанной теории к проблемам катализа. Теоретический анализ сопровождается сопоставлением с экспериментальными данными. Такое совместное рассмотрение теории к результатов э /сперементальных работ самих авторов и других исследователей, представляется полезным в аспекте моделирования и перехода от лабораторных приборов к пилотным и промышленным аппаратам. [c.4]

В первой формулировке теории устойчивости пузыря Харрнсон с сотрудникамн [40] воспользовался для оценки величины /г полуэмпирической формулой Раби [106]. Но эта формула становится неточной для частиц крупнее 1 мм, поэтому в настоящей монографии величина сопоставляется с полученными из опыта значениями приведенными Хейвудом. Такое уточнение привело к изменению некоторых числовых результатов, но Общие положения остались неизменными. [c.104]

Одной ИЗ первых попыток установления критерия, ограничивающего однородное и неоднородное состояглие псевдоожиженных систем, была попытка Вильгельма и Квока [128] охарактеризовать поведение систем с помощью критерия Фруда ( г = и дй). При этом для однородных систем принималось характерным значение Рг<1, а для неоднородных Рг>1. Этот критерий МОЖНО получить из теории устойчивости пузырей. [c.110]

В приведенной теории ничего не говорится о механизме нарушения устойчивости пузыря, т. е. о том моменте (см. фото 9), когда частицы покидают гидродинамический след и попадают в пузырь. Теория расоматривает только возможность попадания частиц в пузырь в связи с циркуляцией ожижающего агента внутри пузыря. [c.112]

На рис. 5 показан небольшой с ф е р и ч е с -ки-колпачковь Й иузырь в псевдоожи кен-ном слое, полагаемый стационарным твердые частицы текут вокруг него вниз. Соответствие между дву.хфазными системами и псевдоожиженными слоями предполагает, что нисходящее движение частиц в последних производит действие, аналогичное сдвигающем" действию одной жид- ости относительно другой в двухфазной системе. Есл 1 9 го так, то можно ожидать циркуляцию внутри иузыря исевдоожиженном слое. Величина скорости циркуляции долж иа соответствовать максимальной скорости потока частиц, обтекающих пузырь, т. е. скорости в точках В и С на рнс. 5, Развиваемая далее теория устойчивости иузыря в псевдоожиженном слое строится на предположении что внутри иузыря существует циркуляция. [c.118]

Для объяснения различий в поведении псевдоожиженных слоев, ожижаюшим агентом в которых является газ или жидкость, в настоящее время используется два подхода, взаимно дополняющих друг друга. В качестве одного из таких подходов используется гидродинамическая теория устойчивости однородного псевдоожиженного слоя [7, 1968 19, с, 13 21, 1965, т, 21 23 24 56 57 ], Второй подход, который будет рассмотрен несколько позже, позволяет исследовать вопрос о возможности существования пузырей в псевдоожиженном слое. [c.72]

Отметим, что в разделе 3 для упрощения анализа не принимались во внимание граничные условия, которым должны удовлетворять возмущенные значения гидромеханических характеристик псевдоожиженного слоя. Граничные условия необходимо выставить на верхней и нижней поверхностях псевдоожиженного слоя, а также на стенках аппарата. Кроме того, необходимо иметь в виду, что образование пузырей может не являться единственным последствием гидромеханической неустойчивости псевдоожиженного слоя. Например, в псевдоожиженных слоях, ожижаемых жидкостью, в которых вбразование пузырей не наблюдается, вследствие неустойчивости однородного псевдоожиженного слоя может развиваться крупномасштабная циркуляция твердых частиц. Возникновение циркуляционных течений в псевдоожиженном слое может быть описано на основе гидродинамической теории устойчивости подобно тому, как описывается возникновение циркуляционных течений в слое жидкости, подогреваемой снизу [83], в теории естественной конвекции. При этом необходимо учитывать граничные условия на ограничивающих псевдоожиженный слой поверхностях. Такая конвективная неустойчивост псевдоожиженного слоя изучалась в работах [84, 85]. В работе [84] не учитывалась толщина распределительного устройства. Учет влияния на конвективную неустойчивость псевдоожиженного слоя толщины распределительного устройства был осуществлен в работе [85]. В настоящем разделе будут изложены некоторые результаты анализа конвективной неустойчивости псевдоожиженного слоя. [c.100]

Для фазовых профилей двумерных волн неустойчивости, развивающихся в отрывных пузырях, характерны два скачка фазы (вместо одного у волн Толлмина — Шлихтинга безградиентного пограничного слоя) с фазовым сдвигом между колебаниями вблизи стенки и в оторвавшемся слое, близким к ж (см. рис. 6.5). Такая же особенность фазового распределения наблюдалась в экспериментах по устойчивости отрывного течения в угловой конфигурации [Довгаль, Козлов, 1984]. Аналогичный результат получен в линейной теории устойчивости. Авторы [Masad, Nayfeh, 1992b, 1993], не приводя количественных данных, сообщают о том, что рассчитанные ими фазовые профили колебаний схожи с теми, которые были обнаружены при экспериментальном моделировании неустойчивости отрывных течений [Бойко и др., 19886]. [c.233]

Возможность применения аппарата линейной теории устойчивости к отрывным течениям используется как для полуэмпирического определения положения перехода к турбулентности, инициированного появлением локальных областей отрыва в пограничном слое [Nayfeh et al., 1988 Себеси, Иген, 1990], так и для конструирования полу-эмпирических моделей переходных отрывных пузырей, в которых [c.237]

Опытные данные коррелируют с результатами расчетов линейной устойчивости [Mi halke, 1990, 1991 ], согласно которым при переходе от свободного слоя смешения к слою сдвига с близко расположенной стенкой фазовые скорости распространения двумерных волн неустойчивости в области низких частот колебаний уменьшаются. Хорошее совпадение результатов в теории устойчивости и решений уравнений Навье — Стокса, полученных при численном моделировании нестационарного течения в отрывном пузыре, отмечается в [Bestek et al., 1993]. [c.239]

Задача о движении пузырей гораздо сложнее изложенного в предыдущем разделе линеаризованного анализа устойчивости однородного псевдоожижения. В самом деле, даже при описании характера движения газового пузыря в несжимаемой ньютоновской жидкости в настоящее время возникает много нерешенных вопросов. В связи с этим предложенные способы описания движения пузырей зависят от ряда существенных упрощений, накладываемых на уравнение движения, крайне слабо обоснованных,- а также от приближенных методов решения этих уравнений, корретность которых еще более сомнительна. Тем не менее, многие из наиболее характерных особенностей движения пузырей получают качественное объяснение даже при весьма упрощенных подходах, а несколько более усложненные решения приводят к хорошему количественному совпадени1р теории и эксперимента. [c.95]

Поскольку кругп1ые пузыри стремятся двигаться с большей скоростью, видимо, для каждой дайной системы существует предельный (максимальный) размер пузыря Dem, определяемый соотношением скоростей витания частицы и внутренней циркуляции газа (жидкости) в пузыре. В слоя.х нз крупных частиц величина Wb больше, поэтому в них выше устойчивость крупных пузырей. Заметим, что с позиций рассматриваемой теории понятно, почему добавление мелких частиц в слой крупных частиц заметно улучшает однородность псевдоожижения (см. ниже). В капельных жидкостях величина при прочих равных условиях обычно на два порядка ниже, чем в газах, поэтому крупные пузыри при восходящем движении в капельных жидкостях оказываются неустойчивыми. Такие пузыри в жидкостях могут существовать лишь в условиях достаточно больших величин Шв (например, для крупных или тяжелых частиц). Увеличение вязкости, а также удельного веса ожижающего агента, естественно, приводит к получению более однородных систем вследствие уменьшения размера пузырей. Высказанные положения иллюстрируются данными табл. 1.1, 1.2 и 1.3. [c.36]

В соответствии с теорией, изложенной в настоящей главе, крыша пузыря находится в состоянии устойчивого равновесия. Недавние эксперименты, основанные на визуальных наблюдениях за двухмерным пузырем и фотографировании его в рентгеновских лучах, показали, что упомянутое равновесие не всегда является полностью устойчивым. При подъеме пузыря через его крышу могут просыпаться более или менее плотные образования частиц. В ряде случаев пузырь может быть разрушен падающими частицами. Об этом явлении имеется очень мало количественных данных, хотя вполне очевидно, что оно должно играть значительную роль при изучении массооб.мена между частицами и ожижающим агенто.м в псездоожижеяных системах. [c.98]

Постулатом теории в данпо работе является то, что при и>иг пузырь со.храияет твердые частицы за счет материала в следу. Поэтому равенство и = иг дает критерий для максимально устойчивого размера сферически-колпачкового пузыря в псевдоожиженном слое, в случае если внутренняя скорость циркуляцтг равна и. Приравняв правые части уравнений (4) и (5), получим [c.121]

В разделе 3 данной главы была изложена теория гидродинамической устойчивости-псевдоожиженного слоя. Результаты этой теории показывают, что малые возмущения однородного псевдоожиженного слоя могут расти со временем. Скорость роста возмущений в псевдоожи5кенных слоях ГТ (см. раздел 4 данной главы) гораздо больше, чем скорость роста возмущений в псевдоожиженных "слоях ЖТ. Однако развивающееся в результате роста возмущений нестационарное движение фаз, при котором часть газа проходит через слой в виде пузырей, не.может быть описано при помощи линеаризированных уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя. Поэтому на основе теории гидродинамической устойчивости псевдоожиженного слоя, базирующейся на линеаризированных уравнениях гидромеханики, нельзя описать образование пузырей в псевдоожиженном слое. [c.95]

Совокупность этих наблюдений дает основание считать, что переход к турбулентности в областях отрыва ламинарного пограничного слоя, по меньшей мере в маловозмущенном потоке, является следствием пространственного усиления возмущений завихренности первоначально малой амплитуды. Данные упомянутых исследований служат, в супщости, экспериментальным обоснованием физической модели ламинарно-турбулентного перехода, которая используется различными авторами в теории. В расчетах неустойчивости течения в отрывных пузырях подразумеваются ее конвективный (сносовый) характер и локальная зависимость свойств возмущений от основного течения. Таким образом, предполагается, что начальная стадия процесса перехода может быть описана в терминах линейного приближения локальной теории гидродинамической устойчивости, используемой с этой целью для течений в пристенных и свободных пограничных слоях. [c.227]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология