Диффузионная модель течения газа

Диффузионная модель течения газа. Распространение газа в продольном и поперечном направлениях происходит аналогично и может быть описано моделью диффузионного типа. Можно назвать, по крайней мере, три экспериментальных методики, базирующиеся на таком подходе. [c.158]

Для уяснения сущности диффузионной модели удобно рассмотреть (рис.8.19) стационарное течение жидкости или газа (расход V) в канале с равномерной по сечению РЗ эпюрой осредненных во времени скоростей IV (жирные стрелки на эпюре). Это течение осложнено обратным перемешиванием (мгновенные локальные — пульсационные — скорости, показанные на эпюре тонкими стрелками), повышающим или понижающим в некий момент времени истинные абсолютные) локальные скорости элементов потока в следующий момент картина истинных локальных скоростей в общем случае будет иной. Интенсивность обратного перемешивания (в данном случае — продольного перемешивания в целом) будем характеризовать коэффициентом эффективной диффузии (продольного перемешивания) Е, так что поток вещества, по анало- [c.634]

В данной статье, являющейся продолжением предыдущих публикаций 2, представлены результаты экспериментального изучения влияния физико-химических свойств жидкости на продольное перемещивание последней при гравитационном пленочном течении по вертикальной стенке без противотока газа. Результаты обсуждаются на основе диффузионной модели перемешивания, правомерность которой для случая пленочного течения подтверждена авторами ранее с помощью статистического анализа функций распределения времени пребывания [c.56]

В объемных моделях пористой среды наблюдалась аналогичная структура потока жидкости и газа, заключающаяся в существовании проточных и непроточных (застойных) зон [Иоффе И. И., Письмен Л. П., 1972 Гидродинамическая обстановка..., 1972]. В непроточных зонах при достаточно большой скорости течения существуют вращающиеся и пульсирующие вихри, которые как бы запираются в этих зонах и не могут из них выйти из-за малого диаметра соединительных каналов. Образование застойных зон, как отмечал еще Л. С. Лейбензон [1947], происходит в результате отрыва обтекающей жидкости от поверхности тела, причем за местом отрыва образуется область застойной жидкости, не участвующей в общем течении . Характер массообмена между проточными и застойными зонами при малых скоростях потока обычно предполагается диффузионным, а при больших — вихревым. [c.24]

В двухфазных моделях, рассмотренных выше, перемешивание газа в кипящем слое описывается коэффициентом продольного перемешивания в плотной фазе О диффузионного типа. Впервые он был введен в работе [190]. При этом предполагалось, что продольная диффузия газа в плотной фазе равна продольной диффузии частиц. При турбулентном режиме коэффициент О имеет физический смысл, если перемешивание рассматривается в достаточно большом относительно величины турбулентных пульсаций объеме. Принимается, что наличие пузырей в слое в определенных условиях может приводить к существенно неравномерному профилю скоростей псевдоожижающего газа в радиальном направлении и появлению вихревых циркуляционных течений, масштаб которых в некоторых случаях становится соизмеримым с размерами аппарата (251]. В работе [252] предложена более сложная модель, которая описывает появление вихревого движения в неоднородном кипящем слое как результат обмена газом и материалом между двумя фазами первой, где частицы, увлекаемые пузырями, движутся вверх, и второй. [c.120]

Теоретическое описание элементарных актов массопередачи в системах жидкость — газ и жидкость — жидкость при наличии объемных химических реакций обычно основывается на так называемой модели проницания [1]. В этой модели рассматриваются весьма малые времена контакта фаз, в течение которых процесс массопередачи является существенно нестационарным, а конвективный перенос вещества в фазе, лимитирующей скорость процесса, не играет заметной роли. Очевидно, что такая модель правомерна только в тех случаях, когда время контакта фаз мало по сравнению с характерным временем релаксации диффузионного процесса, т. е. с временем установления стационарного диффузионного потока при заданном значении движущей силы. [c.145]

Предложена математическая модель двухскоростной и двухтемпературной механики смесей для описания процессов, протекающих при взаимодействии ударных волн и волн сжатия с областью перемешивания двух газов. В рамках упрощенной математической модели построено решение, описывающее формирование диффузионного слоя перемешивания. В общем случае для полной модели смеси численно решена задача о взаимодействии этого слоя с ударными волнами и волнами сжатия в одномерном нестационарном течении. Дан анализ возникающих волновых картин течения как при переходе ударной волны из легкого газа в тяжелый, так и из тяжелого в легкий. Обнаружено, что при прохождении ударной волны из тяжелого газа в легкий слой оказывается пересжатым, что приводит к его расширению после сжатия за фронтом преломленной ударной волны. Получено удовлетворительное совпадение с данными экспериментов по изменению ширины слоя перемешивания. [c.21]

На рис. 237 показана модель камеры для воспроизведения космических условий, откачиваемой конденсационным насосом. В этом случае требуется обеспечить большую скорость откачки в течение продолжительного времени. В камере этой модели температура конденсирующей поверхности должна быть равна 20° К, а газы, не конденсирующиеся при этой температуре, можно откачивать диффузионными насосами. Для защиты конденсационного насоса от потерь тепла излучением предусмотрены радиационные экраны с прорезями, охлаждаемые жидким азотом. [c.301]

С учетом последнего замечания результаты верификации математической модели можно считать удовлетворительными. Они показали корректность описания основных теплофизических процессов конвективного и диффузионного переноса вещества, импульса и энерпш вдоль ровной поверхности земли в условиях действия гравитационных сил и достаточную точность выбранного алгоритма численного решения задачи. Поскольку в работе проводилось моделирование течений в различных погодных условиях, можно также полагать достаточно корректным физическое описание турбулентной диффузии газов при различных состояниях атмосферы. [c.89]

Поскольку структура потоков в аппаратах не соответствует одномерной диффузионной модели, при отношениях высоты колонны к диаметру Я/с/с 7 10 (что характерно для промышленных аппаратов) коэффициент диффузии зависит от высоты барботажного слоя. Увеличение расчетного значения В не связано с интенсификацией перемешивания в более высоких слоях, оно объясняется неадекватностью используемой модели. В этом случае целесообразно применение модели, учитывающей совместное действие поперечной неравномерности средней скорости и поперечной диффузии, или модели с конечным временем релаксации. По данным экспериментальных исследований, профиль скорости потока в колонне близок к параболическому, причем с увеличением приведенной скор ости газа восходящее течение жидкости в осевой части колонны может наблюдаться и в противоточном режиме (рис. 8.5). Скорость циркуляции ц жидкости в объеЛ1е колонны слабо зависит от ее расхода и поэтому может определяться при ог = 0 по эмпирической формуле иц = Кlgd (vg — фИo)] / где /С=1,18-ь 1,4. Если выполняется соотношение Мц>ш/(1 — ф), то средняя скорость жидкости вблизи осевой линии колонны направлена вверх, что нежелательно для флотационного разделения, так как при этом резко возрастают механический вынос частиц и загрязнение пенного продукта. [c.174]

В гл. 4 рассматривается пристеночная область слоя, получены некоторые алгебраические соотношения, отвечающие куэттовской модели течения, подробно рассмотренной в 1.4. Срраведливость этих соотношений проверяется на экспериментальных данных, в том числе на результатах опытов, выполненных одним из авторов. Имеется в виду исследование влияний массопереноса через стенку на диффузионный перенос индикаторного газа в радиальную пристенную струю. Детали опытов приведены в приложении П. [c.23]

Верификация разработанной модели в области струйного течения осуществлялась сравнением результатов расчета с данными экспериментальных исследований различных типов струйных течений, а именно затопленных неплавучих струй, вертикальных струй в сносящем потоке, наююнных струй, нагретых сгруй и струй газа с отличной от воздуха плотностью. Сравнительный анализ показал, что представленная струйно-диффузионная модель рассеивания обеспечивает хорошее согласование с экспериментальными данными [5]. [c.54]

В качестве неизвестных помимо искомых функций вводятся потоки искомых функций и их интегралы. Обычно в задачах аэродинамики не требуется определять интегралы от искомых функций, за исключением ириведенной функции тока /. Однако их использование в качестве новых неизвестных позволяет упростить вычислительный алгоритм и ограничиться запоминанием меньшего количества прогоночных коэффициентов. Введение потоков в качестве искомых величин позволяет предложить алгоритм, не требующий предварительного разрешения соотношений Стефана Максвелла (уравнений переноса компонентов) относительно диффузионных потоков. Это существенно уменьшает объем вычислений ири исследовании течения диссоциированной и частично ионизованной многокомпонентной смеси с разными диффузионными свойствами комнонент, так как время счета становится ироиорциональным числу компонент, а не его квадрату. Рассмотренный маршевый алгоритм использовался для расчета неравновесных течений многокомнонентных смесей газов у каталитических поверхностей в рамках моделей пограничного слоя, тонкого и полного вязких ударных слоев. Проведенные методические расчеты на разных сетках, сравнение с экспериментальными данными и с результатами расчетов, проведенных другими методами, показали [c.198]

Методы расчета диффузионных процессов и аппаратов химической технологии излагаются более подробно в специальных курсах (например, [11, 121), снабженных обширной библиографией. Изложенная в настоящей главе стационарная модель, строго говоря, соответствует случаю пленочного течения жидкости. Для интенсивных процессов, где жидкость разбивается на отдельные капли, физическая картина явления ближе к нестационарной модели обновляющейся поверхности, развитой Кишиневским [81 и другими авторами. То же относится и к процессам, в которых газ разбивается на отдельные пузырьки, пробулькивающие сквозь жидкость (барботаж). Работу Кишиневского, который пользовался операторным методом (преобразованием Лапласа), мы уже излагали в главе II. Более подробные сведения по этому вопросу с указанием соответствующей литературы можно найти в книге Кафарова [И]. [c.168]

Инженерные принципы построения каскада для разделения газов методом проникания аналогичны принхщпам построения гаао-диффузионного каскада для разделения изотопов урана. Эти при -ципы были разработаны в течение второй мировой войны и изложены в работе /53/. Математическая модель каскада с непористыми мембранами в качестве разделительного элемента и модель газодиффузионного барьера с пористыми мембранами различаются между собой только величиной коэффициента разделения. Принципы устройства газоразделительного каскада рассмотрены в работах /47,54,55/. В работе /55/ для вычисления градиентов концентраши многокомпонентной системы, устанавливающихся в каскаде, применялся простой метод расчета, изложенный ниже. [c.338]

Трудность, связанная с нриведенным выше подходом, в котором, согласно принятой условной модели, учитываются параметры течения и диффузии, заключается в том, что эти допущения не вполне строго соответствуют реальной картине, наблюдающейся в кипящем слое. Весьма сомнительно, чтобы перемешивание твердых частиц или смешение газа можно было рассматривать как диффузионное течение. Более того, время контакта вещества в слое не очень хорошо описывается заданной комбинацией членов в уравнении (183). Как было показано, движение твердых частиц вокруг газовых пузырьков подобно течению идеальной жидкости вокруг твердых сферических частиц. [c.436]

Кинетика процесса абсорбции в течение многих лет служила объекто.м самого глубокого и детального изучения [28]. Для объяснения механизма абсорбции газов раствором были разработаны различные модели процесса (двухпленочная модель, модель пограничного диффузионного слоя, модель обновления поверхности). К сожалению ни, одна из моделей не позволяет довести до конца аналитический расчет процесса и в основу расчета кладутся экспериментальные значения коэффициентов массоотдачн, введенные в расчет на основе наиболее простой двухпленочной модели. Согласно этой модели сопротивление массопередачи создается ламинарными пленками газа и раствора, расположенными у поверхности фазового контакта, сквозь которые диффундирует поглощаемый газ. [c.73]

Существуют два граничных класса течений (см. раздел 1.5), а именно течения с частицами, обладающими предельно малой инерционно стью (случай равновесного течения) и течения с предельно малой концентрацией дисперсной фазы (режим одиничных частиц, когда их присутствие не оказывает влияния на течение несущего газа). Указанные классы течений позволяют использовать упрощенные математические модели, а именно односкоростную однотемпературную диффузионную (эйлеров подход) для малоинерционных частиц и приближение одиночной частицы (лагранжев подход) для слабоконцентрированного течения. [c.36]

Для объяснения экспериментальных данных по гидродинамиче-скому перемешиванию был выдвинут ряд моделей зернистого слоя. Наиболее удачной оказалась дискретная ячеистая модель, которая согласуется с описанной выше гидродинамической картиной течения в слое. Первоначальным вариантом дискретной модели была модель ячеек идеального смешения [12, 16], хорошо объяснившая данные по продольному перемешиванию в потоках газа. Для описания про- дольного перемешивания в потоках жидкости, где наблюдаются более сложные зависимости эффективного коэффициента продольной диф-, фузи от скорости потока, были выдвинуты различные варианты моделей с застойными зонами. Первой моделью этого типа была модель Тернера—Ариса [17]. Согласно этой модели зернистый слой рассматривали как канал постоянного поперечного сечения, характеризующийся определенными значениями линейной скорости по- тока и коэффициента продольной диффузии, от стенок которого отходят тупиковые каналы-ответвления, где по предположению, конвекция отсутствует и перенос вещества осуществляется только путем молекулярной диффузии. В последующих работах [18] застойные явления рассматривали в рамках ячеистой модели. Метод анализа таких систем, использующий аппарат характеристических -функций, был указан в работе Каца [19]. Расчеты но различным вариантам моделей с застойными зонами позволили объяснить наблюдаемые в потоках жидкости пониженные значения числа Ре ц и наличие хвостов у функций распределения времени пребывания в слое. Недостатком этих работ является, однако, то, что физический смь л застойных зон в них не конкретизируется вследствие этого оказалось невозможным выявить непосредственную связь характеристик продольного перемешивания с параметрами зернистого слоя и провести количественное сравнение теории с экспериментом. Готтшлих [20], пытаясь придать модели Тернера—Ариса физиче- ское содержание, предположил, что роль тупиковых каналов или застойных зон играет диффузионный пограничный слой у поверхности твердых частиц. Оценка толщины диффузионного слоя, необходимой для объяснения экспериментальных данных по продоль-) ному перемешиванию, не совпала, однако, с толщиной диффузионного пограничного слоя, оцениваемой на основе измерения коэффициента массопередачи (см. раздел VI.3). Это несоответствие было отнесено автором на счет влияния распределения толщины диффузионного слоя на неравнодоступной поверхности твердых частиц. Экспериментальное исследование локальных коэффициентов массопередачи в зернистом слое показывает [7 ], что в нем имеются области, массопередача к которым резка затруднена — зоны близ точек соприкосновения твердых частиц. Расчет по модели ячеек с застойными зонами близ точек соприкосновения твердых частиц [21 ] позволил [c.220]

На основе представлений об определяющей роли смешения при горении неперемешанных газов некоторые исследователи проводили теоретический анализ закономерностей развития ламинарного и турбулентного диффузионного факела. Простейшая модель горения неперемешаннйх газов была подробно рассмотрена в известной работе Бурке и Шумана [Л. 1081, изучавших горение параллельных потоков топлива и окислителя, движущихся с одинаковыми скоростями. Полученные в предположении бесконечно большой скорости реакции зависимости, определяющие конфигурацию и длину факела, оказались в удовлетворительном качественном соответствии с опытом. Заметим, что основные результаты теории Бурке и Шумана могут быть с точностью до множителя получены из соображений размерности [Л. 21 881. Недостатком работы [Л. 108] является ограниченность ее в аэродинамическом смысле. Принятой постановке задачи отвечает течение, в котором отсутствует поперечный градиент скорости. Несмотря на это, проведенный авторами [Л. 1081 анализ явления и соп0ставление расчета с экспериментом позволили выявить ряд существенных особенностей диффузионного горения. [c.8]

В общем случае математическое описание турбулентного течения, возникающего в результате взаимодействия вытекающей из скважины или трубопровода струи газа с атмосферным потоком воздуха, требует рассмотрения полной системы уравнений Навье-Стокса. Для решения це]юго ряда практически важных задач указанная математическая постановка может быть упрощена. С точки зрения максимальных размеров зоны газовой опасности наибольший интерес для анализа представляют аварии, сопровождающиеся выбросом газа, ориентированным вертикально, горизонтально или наклонно в направлении скорости ветра. В этих случаях траектория результирующего потока оказывается в одной плоскости с направлением ветра, и можно предположить, что поперечная составляющая скорости результирующего течения пренебрежимо мала (у = о). Принимая во внимание, что для рассматриваемого класса турбулентных течений конвективный поток примеси в направлении ветра значительно больше соответствующего диффузионного, а распределение параметров течения в поперечном скорости ветра направлении подчиняется, как правило, нормальному закону, во ВНИИГАЗе разработана следующая математическая модель турбулентного течения и рассеивания с фуйных выбросов газа в виде системы двумерных дифференциальных уравнений [5] [c.51]