Массоотдача в турбулентный поток жидкост

Собранный эмпирический материал [45] сопоставлен также с тридцатью предложенными методами расчета тепло- и массоотдачи от твердой стенки к турбулентному потоку жидкости в области Рг, 5с > 1. Оказалось, что лучше других согласуются с экспериментом формулы, основанные на предположении, что п = 3 см., например, [55] , а наилучшее описание этих экспериментальных данных дает соотношение [c.183]

Массоотдача в турбулентный поток жидкости. При турбулентном движении жидкости определяющую роль в явлениях переноса энергии и массы играют турбулентные пульсации, а в непосредственной близости к стенке (в диффузионном подслое) — перенос [c.419]

Таким образом, диффузионный критерий Нуссельта пропорционален критерию Рейнольдса в степени 0,8. Для практических расчетов коэффициентов массоотдачи в турбулентный поток жидкости от обтекаемой им поверхности пользуются эмпирическими формулами [c.423]

К ИССЛЕДОВАНИЮ МАССООТДАЧИ ОТ ГЛАДКОЙ СТЕНКИ ТРУБЫ К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ ЖИДКОСТИ [c.134]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАССООТДАЧИ ОТ СТЕНКИ ГЛАДКОЙ ТРУБЫ К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ ЖИДКОСТИ ПРИ БОЛЬШИХ ЧИСЛАХ ПРАНДТЛЯ [c.114]

Данная работа представляет собой результат экспериментального исследования массоотдачи от стенки гладкой трубы к турбулентному потоку жидкости в значительно расширенном диапазоне чисел Прандтля (от 1000 до 31 000). Исследование проводили в специально сконструированной установке. Длина прямолинейного участка трубопровода, предшествовавшего рабочей секции, превышала диаметр в 100 раз, что обеспечивало гидродинамическую стабилизацию потока. Отношение длины рабочей секции к ее диаметру равнялось 15. Известно [2], что при Рг 1000 участок стабилизации концентрационного пограничного слоя составляет, в зависимости от числа Рейнольдса, от одного до двух диаметров трубы. Это позволило в настоящей работе пренебречь влиянием участка стабилизации концентрационного пограничного слоя на среднее число Нуссельта. [c.114]

Экспериментальные данные показали, что в случае массоотдачи эт стенки гладкой трубы к турбулентному потоку жидкости Mu Pr 5 (это соответствует пропорциональности коэффициента турбулентного переноса квадрату расстояния от твердой стенки), [c.115]

ИССЛЕДОВАНИЕ МАССООТДАЧИ ОТ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ДИСКА К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ ЖИДКОСТИ [c.11]

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАССООТДАЧИ ОТ НЕПОДВИЖНОГО ДИСКА К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ ЖИДКОСТИ [c.89]

Сделанные раннее замечания о механизме массопередачи между фазами получены на основе концепции неподвижной пленки каждой жидкости, примыкающей к границе раздела. Хотя было известно, что устойчивой жидкой пленки в действительности не существует в большинстве систем с массопередачей, эта концепция неподвижной пленки неопределенной толщины, сравнимой с вязким подслоем в движущемся пограничном слое, была основой большинства моделей массопередачи. Предполагалось, что масса переносится в этой пленке путем молекулярной диффузии, согласно уравнениям установившейся массопередачи. Эта теория привела к определению коэффициентов массоотдачи через коэффициенты диффузии и толщину пленки. В этой книге мы почти всегда приводили коэффициенты переноса для отдельных фаз в турбулентном потоке как эмпирические величины без ссылки на пленочную теорию. В большей части случаев, подобных потоку над плоской пластиной, мы видели, что неподвижной пленки не существует. Количество вещества, передаваемого от пластины в пограничный слой, переносится нормально к пластине путем диффузии и параллельно пластине благодаря движению жидкости. Однако пленочная теория была использована в гл. 33, чтобы получить зависимость между к- и для турбулентного потока [см. уравнения (33. 23) и (33. 26)]. [c.508]

Исследована массоотдача от поверхности неподвижного диска к турбулентному потоку жидкости на примере растворения бензойной кислоты в воде и в водно-глицериновых растворах. [c.89]

Механизм процесса массоотдачи в жидкой фазе в массообменном аппарате типа трубы Вентури изучен мало. Нет данных о кинетике массоотдачи в жидкой фазе при образовании и движении двухфазного потока, соответствующего условиям дистилляции с паром или газом органических продуктов. Механизм процесса массоотдачи внутри капель жидкости, образовавшихся в результате инжекции газа, изучен при абсорбции [63]. При инжекции жидкости струей газа достигается чрезвычайно развитая межфазная поверхность за счет искажения формы поверхности капель и за счет их дальнейшего раздробления. Возникающая прп этом внутри капель турбулентность может намного уменьшить сопротивление диффузионного поверхностного слоя [63]. [c.152]

Принятая гипотеза о квадратичном распределении коэффициента диффузии в турбулентном паровом потоке и молекулярном переносе в ламинарном потоке жидкости приводит к получению несколько заниженных значений коэффициентов массоотдачи фаз, поскольку не учитывалось волнообразование. Наряду с этим удалось уточнить функциональную связь массоотдачи с гидродина.микой. [c.158]

В [1, 71] механизм массопереноса в турбулентной пленке жидкости при наличии газового потока или градиента поверхностного натяжения исследован на основе рещения уравнений переноса количества движения и массы с учетом входных эффектов и при условии, что турбулентный перенос изменяется по длине пленки жидкости, причем искомой величиной была поверхность пленки жидкости Общее выражение для коэффициента массоотдачи [c.429]

Рис. 36. 2. Коэффициенты массоотдачи для жидкостей, испаряющихся в турбулентный поток газа в колонне со смоченными стенками [51].

Критериальные уравнения массоотдачи аналогичны соответствующим уравнениям теплоотдачи. Для процесса испарения с поверхности жидкости в турбулентный газовый поток при вынужденном его движении уравнение массоотдачи имеет вид [c.588]

Критериальные уравнения массообмена вполне подобны соответствующим уравнениям теплообмена. Для процесса испарения с поверхности пленки жидкости в турбулентный газовый поток при вынужденном его движении уравнение массоотдачи [c.152]

Массоперенос в турбулентном пограничном слое наиболее полно изучен для течений вблизи твердых поверхностей при больших числах Шмидта (для жидкостей), хотя и здесь нет общей точки зрения на затухание коэффициентов турбулентной массоотдачи вблизи стенки. При этом наиболее важно установить зависимость 1 т от у в вязком подслое (области течения, непосредственно прилегающей к межфазной границе, в пределах которой поток импульса, переносимый турбулентными пульсациями, меньше потока импульса, переносимого за счет молекулярной вязкости). При больших числах Шмидта (Зс > 10) функция -От(у) достаточно хорошо описывается первым членом разложения в ряд Тейлора по степеням у [46] [c.361]

Конвективная диффузия определяет любой вид массового движения — массоотдачу. Массоотдача наблюдается при переносе вещества в газе или жидкости, при их турбулентном движении или перемешивании. При конвективной диффузии происходит перенос вещества не только в направлении потока, но и в его поперечном сечении. [c.308]

Нередко в литературе высказывают неправильную мысль, что пенетрационная модель Хигби и пленочная модель основываются на разных физических предпосылках. В действительности это неверно. В обеих моделях делается одно и то же допущение о возможности получения приближенного выражения для потока массы через границу газ — жидкость без учета профиля скоростей и турбулентного переноса в поперечном направлении. Толщина пленки, используемая часто при толковании пленочной схемы, в противоположность ранним концепциям характеризует лишь область, в которой градиент концентрации не равен нулю [1]. Поэтому пленочная модель в ее более строгом понимании не должна приводить к пропорциональности коэффициента массоотдачи коэффициенту молекулярной диффузии в первой степени. [c.5]

Изучены многие другие аспекты массоотдачи к сферическим частицам. При низких скоростях движения среды очень большим может быть влияние свободной конвекции скорость растворения твердой сферической частицы в почти неподвижной жидкости во много раз отличается от того, что следует из уравнения (6.16) [65, 66, 185]. Воздействие отклонения формы частицы от идеальной сферы (роль сферичности ) исследовано в работах [191, 101 ]. Скорость испарения капель при довольно высоких температурах была предметом обсуждения в нескольких статьях [155, 40, 167, 129]. Опубликованы данные по увеличению коэффициента к при колебании или вращении сферической частицы [159, 160]. Привлекает внимание массоотдача к единичной частице, находящейся в окружении множества частиц, поскольку этот случай важен при эксплуатации насадочных абсорберов и каталитических реакторов [59, 74, 113, 182]. Измерена скорость растворения сферических частиц урана в расплавленном кадмии при 500 — 600 °С [205]. Показано [17, 18, 60], что рост интенсивности турбулентности (см. раздел 4.2) движущейся среды оказывает значительное, если не огромное, влияние на коэффициент к некоторый разброс данных, имеющийся на рис. 6.9, может быть обусловлен различиями в уровнях турбулизации потоков, наблюдавшихся разными исследователями. [c.249]

В ряде случаев влияния поверхностного сопротивления можно избежать. При некоторых условиях вблизи границы раздела фаз в жидкостях возможно самопроизвольное возникновение конвективных потоков, приводящее к значительному повыщению коэффициентов массоотдачи (от 3 до 10 раз). Это объясняется появлением на межфазной границе локальных градиентов поверхностного натяжения, зависящего от температуры или концентрации переносимого вещества. Такое явление (поверхностная или межфазная турбулентность), называемое также эффектом Марангони, обусловлено потерей системой гидродинамической устойчивости. Межфазная поверхность стремится перейти к состоянию с минимумом поверхностной энергии, в результате чего расширяется область с низким коэффициентом поверхностного натяжения а. Заметим, что межфазные поверхности могут терять свою устойчивость только, если при протекании массообменных или тепловых процессов происходит локальное изменение коэффициента поверхностного натяжения а так, что он убывает с ростом температуры или концентрации. В противоположном случае (или, например, противоположном направлении переноса) межфазная неустойчивость, как правило, не возникает. Этот факт подтверждают экспериментальные и теоретические исследования скоростей абсорбции и десорбции слаборастворимых газов водой [43]. [c.352]

В кимической промышленности широко используются пленочные массообменные аппараты, в которых реализуется режим турбулентного движения таза и ламинарного движения стекающей пленки. Чисто ламинарное стека ние жидкости имеет место при числах Рейнольдса Ке = 164-20. В реальных аппаратах, работающих при малых нагрузках по жидкости, то есть при числах Рёйнольдса до Ке = 60 80, происходит переход к волновому режиму стекАния пленки. Однако модель ламин рно стекающей пленки достаточно хорошо описывает процессы массообмена между жидкостью и газом Хатта осуществил теоретический расчет средней концентрации растворяющегося газа в ламинарйо движущейся пленке при допущении, что скорость плёнки по глубине жидкости остается постоянной. Вязовов , Левнч и ряд других исследователей предложили решение уравнения конвективной диффузии в жидкой пленке, считая распределение скоростей по толщине пленки параболическим. Однако в упомянутых выше работах система газ — жидкость в целом не рассматривалась. В работе были получены приближенные значения коэффициентов массоотдачи для ламинарного потока газа и ламинарно стекающей пленки. Настоящая работа посвящена изучению массообмена при противоточном движении ламинарной пленки жидкости и турбулентном потоке газа в трубке. [c.76]

Гильденблат И. А,, Родионов А. И., Демченко Б. И., ДАН СССР. 198. 1389 (1971). О влиянии поверхностного натяжения на интенсивность массоотдачи в турбулентных потоках жидкостей, взаимодействукйцих с газами на свободной поверхности. [c.269]

Модель тур>булентного пограничного слоя описывает перенос между фиксированной границей раздела и турбулентным потоком жидкости (газа). Для определения плотности потока в-ва используют выражение (3), пренебрегая конвективным М. По известному значению потока и разности между средней концентрацией и концентрацией вблизи стенки вычисляют р. Так, применение этой модели к массоотдаче от твердой сферич. частицы, взвешенной в турбулентном потоке жидкости, позволяет получить р = 0,2678с (еу) , где е-скорость диссипации энергии, в Вт/кг. Ур-ние справедливо для частиц с диаметром 1 > 100 мкм. Осн. трудность заключается в определении зависимости от расстояния от стенки у (в м). Обычно принимают у или у. Предложено много эмпирич. и полуэмпирич. зависимостей для определения [c.655]

Сравнение выражений ( .34) и ( .33) приводит к выводу, что физические свойства жидкости (V и /) ) одинаково влияют как на толщину диффузионного пограничного слоя в ламинарном потоке жидкости, так и на толщину диффузионного подслоя в турбулентном потоке жидкости. Если принять, что основное сопротивление массоотдаче от поверхности в обтекающую ее жидкость создается диффузионным подслоем, в котором перенос вещества происходит путем молекулярной диффузии, то поток вещества / можно выразить соотношениями [c.421]

Принимая во внимание, что в опытах по массоотдаче от вращающихся дисков из бензойной кислоты к турбулентному потоку жидкости П ==0,5 [1, 2], а в исследованиях массоотдачи от [c.89]

Предложена некоторая новая теория массоотдачи от внутренней стенки трубы к турбулентному потоку жидкости. Принимается, что полное сопротивление массоотдаче, 1/кс, может быть представлено суммой двух сопротивлений Г1 и г , и делаются три допущения [c.219]

Ru kensteinE., Berbente С., hem. Eng. S i., 25, 475 (1970). Влияние вращающихся ячеек у поверхности жидкости на массоотдачу в жидкой фазе (при наличии турбулентных пульсаций вблизи границы с газом, обусловленных как турбулентностью потока, так и поверхностным эффектом Марангони). [c.288]

Предполагается постоянство продольной составляющей скорости жидкости вблизи поверхности раздела фаз. Введением эффективной скорости переноса, а в конечном итоге использованием физического коэффициента массоотдачи в жидкой фазе, который определяют экспериментально или рассчитывают с помощью нолуэмппрических зависимостей. Предлагается учитывать увеличение скорости массопередачи с химической реакцией произвольной скорости за счет турбулентности потока (турбулентных пульсаций) в одномерном приближении. [c.221]

Дифференциальное уравнение массоотдачи (конвективной диффузии). В основу рассмотрения явления конвективной диффузии положена теория диффузионного граничного слоя. Согласно этой теории (рис. 11.11), распределяемое вещество переносится из ядра потока жидкости к границе раздела фаз непосредственно потоками жидкости и молекулярной диффузией. В рассматриваемой системе поток можно считать состоящим из двух частей ядра и граничного диффузионного слоя. В ядре перенос вещества осуществляется преимущественно токами жидкости и в условиях достаточной турбулентности течения концентрация распределяемого вещества в данном сечении в условиях стационарного режима сохраняется постоянной. По мере приближения к граничному диффузионному слою турбулентность и, следовательно, турбулентный перенос затухают, с приближением к границе начинает превалировать перенос за счет молекулярной диффузии. Соответственно этому появля- [c.246]

Определение же скорости жидкости относительно взвешенных в турбулентном потоке частиц принадлежит к числу сложных задач, для которых еш,е нет надежных решений гидродинамика перемешй-ваемого объема изучена пока недостаточно. Однако и в том случае, когда нам известна относительная скорость потока, применение формулы (3.18) к взвешенным в потоке частицам не является бесспорным. Так, Шварцберг и Трейбал [33] установили, что коэффициенты массоотдачи, рассчитанные по уравнению Фрослинга с учетом относительной скорости потока, оказались меньше экспериментальных значений. Расхождение тем больше, чем меньше относительная скорость потока (т. е. чем меньше размер частиц и разность плотностей твердой и жидкой фаз). [c.53]

Харриотт [65] рассмотрел пульсации жидкости, которые выходят из основного турбулентного потока, приводя к замене среды, расположенной на разных расстояниях Я от стенки. Массоотдача к стенке и от нее осуществляется за те промежутки времени, которые проходят между двумя последовательными пульсациями. Принимая различные частотные функции распределения расстояния Н и времен пребывания на глубине Н, Харриотт сопоставил рассчитанные зависимости между k .HlD и Я/j/ Di и зависимости, выведенные по пленочной модели и модели проницания. Найденная связь k с В находится в лучшем соответствии с результатами экспериментов, чем связь, вытекающая из большинства других моделей. [c.180]

Большая часть данных по массопередаче между жидкостью и стенкой трубы получена при применении колонн со смоченными стенками. Этот аппарат состоит из вертикального отрезка трубы круглого сечения, по которой газ обычно движется вверх. Легколетучая лшдкость стекает по внутренней поверхности трубы и испаряется в поток газа. Основной причиной, по которой колонны со смоченными стенками используются для изучения массопередачи, является определенность межфазной поверхности. Это позволяет определить истинный коэффициент массоотдачи, например кд, вместо произведения кда. Газ обычно слабо растворим в жидкости, так что последняя па границе раздела почти чиста. Шидкость мояшо подавать при адиабатической температуре насы-п] ения Если колонна работает в адиабатических условиях, то жидкость сохраняет свою температуру, когда она стекает вниз по колонне, поэтому концентрация диффундирующего компонепта в газовой фазе у границы раздела постоянна. Колонну со смоченными стенками можно применить как в случае ламинарного, так и в случае турбулентного потока газовой фазы, но требуется осторожная работа во избежание образования волн на границе раздела пар — жидкость, так как волны затрудняют определение межфазной поверхности. [c.518]

Сравнение с жспсраментальиь/.ми данными. Сопоставление экспериментальных данных по коэффициентам тепло- и массоотдачи для одиночной сферы в потоках воздуха и жидкостей, полученных различными авторами [37—43], с зависимостью (22) нока.чано па рис, 9. Данные нескольких анторои, получеппые для области 5-10 <Не(< <10 , свидетельству юг о нлиятн1и на теплоотдачу низкой степени турбулентности, Ма рис, 10 представлены результаты работы [39], авторы которой измеряли коэфф ци-енты теплоотдачи нри обтекании сферы воздухом при различной степени турбулентности в потоке, [c.247]

Стенание тонкой пленки жидкости в пленочных абсорберах происходит при непрерывном воздействии газового потока. При этом возможен противоток газа и жидкости, нисходящий и восходящий прямоток. Для каждого случая следует находить по литературным данным уравнения для расчета коэффициентов тепло- и массоотдачи. При этом следует помнить, что при течении пленок жидкостей возможны два гидродинамических режима ламинарный (при Непл < 1600) и турбулентный (при Непл > 1600). Для каждого из этих режимов существуют свои уравнения для расчета как средней толщины пленки, так и коэффициентов теплоотдачи. Примерную схему расчета пленочных абсорберов можно представить следующим образом. [c.345]

Выражение (4.82) является достаточно общим, и позволяет рассчитать коэффициенты массоотдачи на основе коэффициентов молекулярной диффузии, а также известного характера изменения коэффициента турбулентной диффузии 0] у) и относительного диффузионного потока / у) в пофаничном слое [1,34 - 37]. Для массоотдачи через свободную (подвижную) поверхность контакта фаз в системах газ - жидкость, жидкость - жидкость на сегодняшний день не существует универсальных методов нахождения коэффициентов турбулентной диффузии. Поэтому для определения коэффициента массоотдачи удобно воспользоваться упрощенными моделями. Наиболее простой является пленочная модель, где предполагается, что [c.146]

В большинстве случаев обтекание частиц как реальной, так и правильной геометрической формы происходит при таких численных значениях критериев Рейнольдса, когда имеет место отрыв пограничного слоя от поверхности частиц (см. рис. 1.3) и характеры движения вязкой жидкости вблизи лобовой части и в кормовой области частицы оказываются существенно различными. Если частица мала, то пограничный слой на ее поверхности не успевает турбулизироваться до точки его отрыва, и поток целевого компонента поперек ламинарного пограничного слоя на лобовую часть частицы может быть определен по соотношениям для ламинарного пограничного слоя (1.28). Ниже точки отрыва (6 я/2) течение вязкого потока носит неупорядоченный, вихревой характер анализ массообменных процессов в этой области теоретическими методами затруднителен. Для приближенной оценки массоотдачи в кормовой зоне можно воспользоваться соотношениями, справедливыми для турбулентного режима обтекания поверхности, при зтом в качестве характерной скорости принимается скорость набегающего потока. Расчетные оценки показывают, что количества целевого компонента, поступающие на частицу округлой формы в лобовой и кормовой ее частях, сравнимы по величине. По мере увеличения скорости набегающего потока интенсивность массоотдачи в кормовой области увеличивается, поскольку зависимость интенсивности массообмена от скорости для турбулентного режима более значительная, чем для ламинарного (показатель степени при критерии Рейнольдса 0,8 против 0,33, соответственно), [c.41]

Известно очень большое число данных по испарению жидкостей из лотков, расположенных на дне небольшой аэродинамической трубы. Плюэс и др. [19, 169] измеряли скорости сублимации некоторых органических твердых веществ, осуществляемой с нижней поверхности квадратного канала, через который при ламинарном режиме пропускали поток воздуха. Для этого случая исследователи вывели теоретическое уравнение, которое является разновидностью соотношения Грэтца, установленного для тепло- или массоотдачи в круглых трубах при ламинарном течении среды. Досон и Трэсс [38] опубликовали данные по массоотдаче от дна квадратного канала в воду при ее турбулентном движении. [c.232]

В настоящее время при исследовании одно- и двухфазных течений большое распространение получил электродиффузионный (электрохимический) метод измерения поверхностного трения [202, 203 ], принцип действия которого во многом схож с термоанемометрическим. В отличие от термоанемометра, в основе которого лежит связь между коэффициентом конвективной теплоотдачи нагретой проволочки или пленки и скоростью набегающего потока, в данном случае подобная зависимость связывает со скоростью течения коэффициент массоотдачи помещенного в поток датчика. Наиболее существенным ограничением электродиффу-зионного метода является необходимость применения в качестве рабочей жидкости раствора электролита специального состава, к которому предъявляются весьма жесткие требования. Кроме того, частотная характеристика используемых датчиков существенно хуже, чем у термоанемометров, и, как правило, ограничена величиной порядка 1—2 кГц. Это обстоятельство, а также некоторые другие накладывают ряд серьезных ограничений на использование таких датчиков для измерения турбулентных пульсаций скорости. К основным достоинствам метода относятся возможность применения датчиков очень малых размеров, отсутствие принципиальной необходимости в калибровке датчика, простота первичной электронной аппаратуры, доступность проведения измерений в непосредственной близости от твердой поверхности. Относительная простота изготовления датчиков и электронной аппаратуры открывает возможность применения многоканального варианта метода, когда измерения осуществляются одновременно во многих точках потока. [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология