Однофазные потоки структура

Уравнения гидродинамики реальных потоков обычно очень сложны (например, уравнения Навье-Стокса для однофазных потоков) или даже вообще не могут быть записаны в общем виде (например, для двухфазных потоков типа газ—жидкость ) из-за отсутствия возможности задания граничных условий на нестационарной поверхности раздела фаз. Поэтому на практике прн составлении математических описаний обычно используют приближенные представления о внутренней структуре потоков. С одной стороны, это облегчает постановку граничных условий для уравнений, а с другой— позволяет наметить определенные экспериментальные исследования, необходимые для нахождения параметров уравнений движения потоков. [c.56]

Исходя из блочного представления математической модели элемента технологической схемы, описание явлений, характеризующих перенос и распределение субстанции по координатам и по времени и базирующихся на фундаментальных законах гидромеханики многокомпонентных многофазных систем, составляет основу будущей модели. Учет реального распределения температур, концентраций компонентов и связанных с ними свойств, например плотности, вязкости и т. д., по пространственным координатам аппарата и во времени позволяет оценивать степень достижения равновесности тепломассопереноса, химического превращения, т. е. эффективность конкретного аппарата. Описание гидродинамической структуры потоков основано на модельных представлениях о гидродинамической обстановке в аппарате, использующих ряд идеализированных типовых моделей. Аппарат такого представления достаточно развит для однофазных потоков, разработаны и методы идентификации параметров отдельных моделей применительно к реальным условиям протекания процесса. Математическое описание типовых моделей структуры потоков приведено в табл. 2.1. [c.84]

Увеличение коэффициента сопротивления в 2,75 раза по сравнению со случаем движения однофазного потока связано с тем, что при течении газожидкостной смеси в калачах происходит перестройка структуры потока и профиля скоростей, а также ускорение в верхнем и замедление в нижнем калаче истинных скоростей течения жидкости. [c.117]

Структура однофазного потока [c.42]

Следуя работам [111, 140], будем считать, что такими параметрами в псевдоожиженном слое являются величины, характеризующие диссипацию части энергетического потока, поступающего в слой. Иначе говоря, предположим, что псевдоожиженный слой представляет собой диссипативную структуру [28, 31], т.е. особенности его гидродинамического режима определяются главным образом процессом диссипации. Как известно, основная характеристика процесса диссипации энергии в псевдоожиженном слое (как и в любом турбулентном однофазном потоке [119])—это скорость диссипации энергии. Покажем, что, используя условие сохранения во времени среднего значения такой интегральной характеристики псевдоожиженного слоя, как Г, можно в ряде случаев получить количественное описание флуктуаций относительной скорости движения фаз в псевдоожиженном слое. [c.220]

При высоких интенсивностях пульсации изменение характера зависимости Е от интенсивности пульсации для однофазного потока связано с изменением структуры потока. [c.113]

В последние десятилетия для расчета турбулентных однофазных потоков стали широко применяться более глубокие по физическому содержанию дифференциальные модели турбулентно сти. Данные модели включают в себя кроме уравнений для осредненных величин дополнительные диференциальные уравнения переноса важнейших характеристик структуры турбулентности. Дифференциальные модели разделяют на однопараметрические, двухпараметрические и т. д. по количеству дополнительных к осредненным уравнениям. [c.16]

На рис. 4.20 показано сравнение зависимости (4.3.26) с экспериментальными данными [17] для крупных частиц по распределению интенсивности турбулентности, отнесенной к соответствующему значению в однофазном потоке, по сечению трубы при подъемном течении. Так как в [17] измерялся только осевой компонент пульсаций скорости, то ее относительное значение полагалось равным относительной турбулентной энергии. Из рис. 4.20 видно, что в соответствии с (4.3.26) турбулизирующее влияние крупнодисперсной фазы возрастает с повышением объемной концентрации и размера частиц, а также с увеличением расстояния от стенки. Таким образом, как и в случае мелкодисперсной примеси, пристеночная область оказывается более консервативной (менее чувствительной) по сравнению с ядром течения в отношении воздействия дисперсной фазы на турбулентную структуру несущего потока. [c.127]

На основании визуальных наблюдений и фотографирования структур двухфазного потока, а также на основании анализа кривых изменения локального коэффициента теплоотдачи по высоте щелевого канала при различных сочетаниях режимных параметров были выявлены следующие режимы течения однофазное течение жидкости, пузырьковый режим, режим, сходный с пробковым, и стержневой (рис. УП-2). Некоторые из этих режимов при детальном рассмотрении могут быть также разделены. В начале зоны пузырькового режима имеется участок, где на стенке действуют центры парообразования, т. е. существует поверхностное кипение. Далее следует участок, где они отсутствуют и наблюдается только движение мелких пузырьков пара в виде вертикальных колонн. [c.168]

Применительно к каждой движущейся фазе двухфазных потоков справедливо все изложенное ранее о гидродинамике однофазных потоков. Однако для двухфазных систем основное влияние на характер движения потоков будет оказывать взаимодействие между фазами. Перенос вещества в двухфазных системах происходит через поверхность раздела фаз и в объеме движущихся потоков. К основным процессам, происходящим при движении капель жидкости одной фазы в сплошной жидкой среде другой фазы можно отнести 1) процессы на атомно-молекулярном уровне 2) процессы в масштабе надмолекулярных или глобулярных структур 3) физико-химические процессы, связанные с движением единичной капли и сопровождающиеся энерго- и массопереносом 4) физико-химические процессы, имеющие место при движении и взаимодействии дисперсной фазы в слое сплошной фазы другой жидкости 5) процес- [c.52]

Структуру потока в таком аппарате описывали по аналогии процесса перемешивания с процессом диффузии, то есть использовали диффузионную модель. Исследования вели на модельных жидкостях в однофазном и двухфазном потоке, используя импульсное возмущение 8 — функции Дирака [3]. [c.64]

Типичные структуры газожидкостных потоков иллюстрируются рис. II.22 на примере кипения жидкости в вертикальной трубе. Внизу имеется однофазный жидкостный поток, который переходит в двухфазную систему и пузырьков пара, распределенных в жидкости. Затем по мере увеличения расхода пара отдельные пузырьки сливаются, образуя крупные снаряды , и возникает пузырьково-снарядная, а затем снарядно-кольцевая, дисперсно-кольцевая и капельная структуры двухфазного потока. Распределение дисперсной фазы в сплошной, характерное для каждой из них, показано на рис. 11.22. Условия образования двухфазного потока определенной структуры и переход одной структуры в другую зависит от совокупности физико-механических характеристик системы (физических свойств фаз, скоростей движения фаз, геометрических характеристик системы). [c.160]

Предложено критериальное уравнение для расчета коэффициента теплоотдачи а при кипении в условиях вынужденного движения. Расчетные значения а удовлетворительно согласуются с опытными данными, полученными при кипении различных жидкостей в широком диапазоне изменения теплового потока д, скорости циркуляции Юа и паросодержания р. Режимы ухудшенной теплоотдачи формулой не охватываются. Структура формулы определена на основе известных фактов при развитом кипении а д"- и не зависит от диаметра трубы и вязкости жидкости. В качестве безразмерной формы коэффициента теплоотдачи принято число Стантона. Показано, что при формировании безразмерного значения п выбор в качестве масштабной величины б.к не совсем корректен. Формула не содержит в себе диаметр трубы и вязкость жидкости, однако проведенный анализ показывает, что она правильно отражает влияние этих величин на явление перехода от конвективного теплообмена в однофазной среде к развитому кипению. Лит. — 16 назв., ил. — 2, табл. — 1. [c.212]

Влияние капиллярных сил на фильтрационные процессы сказывается двояким образол . Движение каждой из фаз многофазной системы зависит от сил давления, вызывающих движение, и от взаимного расположения фаз в поровом пространстве. Распределение фаз в порах определяет фор.му области течения каждой из фаз и тем самым величину сопротивления, испытываемого этой фазой при движении, так же как структура порового пространства определяет гидравлическое сопротивление при однофазном течении. Капиллярные силы влияют как на распределение давления в фазах, так и на взаимное расио-ложепие фаз в поровом пространстве. Соответственно и процессы фильтрации многофазной жидкости идут по-разному в зависимости от характерного времени фильтрационного процесса и от размеров области течения. Капиллярные силы создают в пористой среде перепад давления, величина которого ограничена и не зависит от размера области. Перепад внешнего давления, создающего фильтрационный поток между двумя точками, пропорционален скорости фи."1ьтрации и расстоянию между этими точками. Если раз.меры области малы, то при достаточно медленном движении капиллярные силы могут превзойти внешний перепад давления. Поэтому в такой области время [c.147]

Аналогичная структура двухфазного потока в камере вихревой трубы образуется и в случае, когда в сопловой ввод подается однофазная газовая смесь, а конденсат образуется непосредственно в самой камере. Как и при работе вихревой трубы на влажном воздухе, об- [c.131]

Гидродинамическая структура двухфазных потоков изучается на основе статистических методов исследования, использующих функции распределения времени пребывания (РВП) частиц в потоке. Основное содержание этого метода исследования заключается в следующем. Гидродинамический поток, однофазный или двухфазный, рассматривается как статистическая система частиц, обладающих различным спектром времени пребывания. Действительно, экспериментальным путем, можно показать, что любая система при введении в нее на входе метящего нелетучего вещества (трассера) будет давать на выходе кривые изменения концентраций трассера во времени (кривые отклика), являющиеся отображением функций распределения времени пребывания частиц в потоке. Обычно трассер подается в виде мгновенного импульса, ступенчатой или периодической функции, При ступенчатой [c.124]

Динамическая скорость в потоке. При турбулентном течении однофазных потоков в каналах постоянного сечения касательные напряжения позволяют легко найти пульсационные ско-юсти и у в направлении, перпендикулярном к стенкам канала. 3 экспериментальной работе [42], посвященной изучению структуры турбулентного газового потока в плоском канале, показано, что в конце участка стабилизации среднеквадратичное значение пульсационной скорости практически не зависит от расстояния от стенки у Ь 2Ь — ширина канала) и от числа Рейнольдса и примерно равна 1/т/р (рис. 10), где т— касательное напряжение [c.20]

Для структуры однофазного газового потока в насадочных колоннах максимальное значение числа секций полного перемешивания п определяется при больших значениях Rbg как отношение высоты слоя к диаметру насадки [57]. Если воспользоваться теоретическим соотношением между параметрами диффузионной и секционной моделей, то при больших числах п параметр Рее становится равным 2. Это же значение Рес получается при экспериментальном изучении дисперсии газового потока в слое насадки (рис. 4.12). [c.155]

Характеристиками структуры потока являются длина участка стабилизации и отношение радиуса ядра потока Яй к радиусу трубы R. Эти параметры исследованы в работе [38] применительно к восходящему потоку гидросмеси при ро < р, т. е. при двухфазном ядре и однофазном периферийном слое. В табл. II. 2 приведены полученные экспериментальные данные жидкой фазой являлись водные растворы, а твердой — уголь, канифоль и карболит. Эксперименты [37] показали, что участок стабилизации сокращается при росте вязкости жидкости и диаметра трубы и при уменьшении концентрации твердой фазы. [c.111]

Потери на трение при вертикальном гидротранспорте зависят от структуры потока. Когда плотность жидкости меньше плотности твердого материала (практически это наиболее интересный случай) и режим движения жидкости ламинарен, у стенок трубы образуется однофазный кольцевой слой жидкости (см. табл. II. 1, стр. 109), и потери на трение можно определять так же, как для потока жидкости в трубе. [c.234]

Если рассмотреть схему кипения жидкости в трубе (рис. 18), то можно увидеть, что при движении жидкости вверх непрерывно меняется гидродинамическая структура потока, увеличивается паросодержание его и уменьшается количество жидкой фазы. По мере продвижения вверх происходит смена режимов течения от однофазного течения (зона подогрева) до зоны влажного пара. В трубе наблюдаются последовательно зоны пузырькового кипения, эмульсионного, пробкового и стержневого, или кольцевого режимов. Длина зон зависит от величины удельного теплового потока д, скорости циркуляции, длины трубы, температуры на входе. При этом установлено, что коэффициент теплоотдачи вдоль трубы меняется. [c.84]

В работе с помощью компьютерного кода АМСОК-2В, разработанного авторами, численно моделировался сценарий охлаждения активной зоны ВВЭР-1000 парожидкостной смесью. Расчеты полей скорости и температуры в сборке проводились на основе двумерной гомогенной термически равновесной модели двухфазного течения. Теплообмен между стержнями и теплоносителем рассчитывался с учетом структуры двухфазного потока в сборке. Рассмотрены режимы однофазной конвек- [c.69]

Осмотические явления. Предпосылка о миграции однофазного флюида как единого целого может заметно нарушаться в тонкопористых слабопроницаемых средах. Если структура пористой среды такова, что подвижность растворенного вещества существенно меньше, чем растворителя, то исходное соотношение между объемами пор и заполняющего их флюида нарушается с соответст-вующим изменением исходного распределения гидростатического давления. При этом, наряду с диффузией, включаются два дополнительных механизма переноса. Во-первых, под влиянием градиента химического потенциала (вызывающего, как мы знаем, диффузионный перенос растворенного вещества) возникает осмотическое течение — объемный поток всей массы флюида интенсивность его (на единичное поперечное сечение) выражается в виде [20] [c.53]

Использование вычислительных машин для расчета процессов разделения смесей, описанное в первом издании, получило дальнейшее развитие и позволило применить метод математического моделирования как основной прием анализа диффузионных процессов. Метод математического моделирования дает возможность глубже изучить структуру потоков в однофазных и двухфазных системах. [c.3]

Получение указанного комплекса свойств, иногда даже противоречивых, практически невозможно в однофазном однокомпонентном и даже многокомпонентном сплаве, но вполне осуществимо в гетерогенном. При этом следует также учитывать, что для различных условий воздействия изнашивающих нагрузок оптимальная износостойкость создается при различных, но характерных для каждого конкретного случая структурных состояниях материала. Например, установлено, что при микроударном характере воздействия абразивных частиц и незначительной глубине изнашиваемых слоев (гидропесчаная смесь и средние скорости потока) структура металлов должна быть однородной, а также может содержать частицы упрочняющей фазы, равномерно распределенные в объеме металла [31]. [c.28]

Это распределение касательных напряжений заметно отличается от линейного профиля для однофазного потока. Так как в (2.33) содержатся два конкурирующих члена, то в зависимости от структуры потока возможны профили с максимумами и минимумами, переменного знака и кривизны. Анализ уравнения (2.33) в общем виде представляет значительные математические трудности. Иногда оказывается достаточным ограничиться наиболее простым случаем, когда значение фд постоянно по сечению аппарата ф(л) = фд = onst. [c.95]

Параметры двухфазности Фс и Фд являются функциями структуры потока и физических свойств фаз. Простейшая модель, используемая для установления вида этих функцмй, основана на представлении, что обе фазы движутся в двух раздельных цилиндрах диаметрами О,, и 0, , причем суммарная площадь поперечных сечепий этих цилиндров равна площади поперечного сечения трубы диаметром О, по которой движется двухфазная смесь. Принимается также, что градиенты давления в каждом цилиндре обусловлены только трением и численно равны градиенту давления в реальном потоке. Значения градиентов давления рассчитываются по уравнениям, используемым для однофазных потоков. Согласно изложенным представлением, объемное содержание дисперсной фазы в двухфазной системе определяется выражениями [c.154]

В двух последуюгцих главах рассматриваются основные подходы и методы математического и физического моделирования гетерогенных потоков. Вся история развития естествознания подтверждает обоюдную значимость и взаимодополнение теоретических и экспериментальных методов исследования. В построении теории любого физического явления (каким бы сложным или простым оно ни казалось при первоначальном рассмотрении) нельзя преуменьшать роль тех или иных методов исследования. Вышесказанное хорошо подтверждает вся история развития теории турбулентных однофазных и многофазных течений. В последние годы в связи с бурным развитием вычислительной техники большую роль в развитии теории двухфазных потоков начали играть методы математического моделирования (численные методы). Использование этих методов позволяет решать системы сложных дифференциальных уравнений и получать детальную информацию о тонкой структуре гетерогенных потоков. Интенсивный прогресс вычислительных машин дал также мошный импульс развитию методов экспериментального исследования. Использование быстродействующих процессоров позволяет проводить измерения тонких структурных характеристик гетерогенных потоков в реальном времени. [c.6]

Визуальное наблюдение за струями и вихрями непрерывной фазы проводили, заменив шарообразные частицы цилиндрическими. Установлено, что вихри образуются в промежутках между частицами периодически, Ф. е. их существование ограничено во времени. Ярко выраженная турбулентность возникает по периферии струй, обтекающих решетку из частиц. Можно предполагать, что геометрические параметры системы обтекаемых частиц оказывают сильное влияние на турбулентность. На рис. 3.16 показана зависимость степени турбулентности ТЦд от безразмерной координаты у а для одномерного потока, обтекающего решетку из моподисперсных шаров. Вершины профилей соответствуют краевым областям струй, долины — вихревым зонам между сферическими частицами. Максимальные значения Ти находятся в области 50—60 %, тогда как для однофазных потоков в трубах и каналах степень турбулентности была на порядок меньше (2—5 %). Замечено, что структура турбулентности мало отличается от рейнольдсовской. [c.86]

Для многих приложений, в первую очередь для систем аварийной защиты АЭС, требуется рассчитывать скорость истечения двухфазного потока через отверстия или насадки. Наиболее важной является задача об истечении насыщенной или не до-гретой до температуры насыщения жидкости. Истечение такой жидкости сопровождается падением давления ниже локального давления насыщения, что приводит к парообразованию внутри канала. Наличие в потоке сжимаемой фазы создает возможность появления критического режима. Критические режимы истечения двухфазных потоков значительно отличаются от аналогичных режимов при истечении однофазной сжимаемой среды, где наступление критического режима связано с достижением в критическом сечении локальной скорости звука (см. п. 1.10.5). Так, если при однофазном критическом истечении в критическом сечении устанавливается давление, отличное от противодавления рпр и не изменяющееся при дальнейшем снижении противодавления, то в двухфазном потоке достижение максимального критического расхода смеси не обязательно сопряжено с установлением в критическом сечении давления, не зависящего от противодавления [46]. При достижении максимального расхода /ыакс хотя и устанавливается давление рср, отличное от противодавления, но оно зависит от последнего в некотором диапазоне его изменения (рис.1.100). Само определение скорости звука в двухфазном потоке не является однозначным, ибо оно зависит как от действительной структуры потока, так и от принятой физической модели процесса распространения волйьг возмущения, причем согласно [46] расчетные значения скорости звука в зависимости от принятой модели могут отличаться на порядок. [c.111]

При кипении жидкостей в выпарных и дистилляционных аппаратах образуются дисперсии, состоящие из жидкости и пара, структура которых зависит от соотношения их расходов, а также от технологических и конструктивных факторов. При интенсивном кипении в трубах структура парожидкостной смеси проходит последовательные фазы превращений от дисперсий газовых пузырьков в жидкости до дисперсий жидких частиц в паровом потоке. В зависимости от размеров и формы частиц дисперсной фазы, а также ее агрегатного состояния структуры парожидкостных потоков делят на несколько видов, схематически показанных на рис. VI.5 применительно к кипению жидкости в трубе. Внизу трубы имеется однофазный жидкостный поток /, который переходит в двухфазную систему из пузырьков пара 2, распределенных в объеме жидкости. По мере увеличения объемного расхода пара пузырьки сливаются друг с другом и укрупняются. Часть из них приобретает форму снарядов с вытянутой головкой и уплощенной кормовой поверхностью. В результате возникает пузырьковоснарядная структура парожидкостной смеси 3, характеризующаяся 190 [c.190]

Особенностью развития хроматографии в последние 10—15 лет является не только усовершенствование известных ее вариантов, но и разработка принципиально новых, что позволило не только в значительной степени расширить круг исследуемых объектов, но и принципиально по-новому рассматривать хрома-тографию как научную дисциплину. Действительно, разработка таких вариантов, как хроматография в потоке в поле сил (однофазная хроматография), гель-хроматография, хромадистил-ляция и т. д., показывает, что по мере развития хроматографии некоторые элементы, которые считались ее непреложными атрибутами, перестают быть таковыми и остаются характерными лишь для частных случаев. Это относится даже к необходимости наличия двух фаз и к сорбционным явлениям. Все шире хроматографическому разделению подвергаются не только молекулы или ионы, но также неорганические и органические надмолекулярные структуры (вплоть до вирусов). В то же время традиционные варианты хроматографии ни в коей степени не утратили своих позиций. Прежде всего тот высокий теоретический, методический и аппаратурный уровень, которого достигла газовая хроматография, во многом послужил основой для развития жидкостной молекулярной хроматографии, которая за самое последнее время прошла огромный путь, превратившись Б высокоэффективный автоматизированный метод. То же в определенной степени можно сказать о тонкослойной хро-.матографии и ряде других вариантов. [c.9]

Рис. 5.28 показывает, что продольная скорость частиц больше скорости газа по всему пограничному слою, причем при ж < 1 (Stkf > 1) она отлична от нуля на поверхности пластины. Это происходит вследствие инерции частиц. Различие в скоростях между фазами ведет к интенсивному обмену импульсом, следствием которого является большая наполненность профиля скорости газовой фазы по сравнению со случаем однофазного течения. В [17] отмечается, что релаксация скоростей фаз практически заканчивается при ж = 5 (Stkf = О, 2), а структура течения при различных значениях массовой концентрации частиц М однотипна. Профили продольных скоростей обеих фаз при больших ж (малых Stkf) становятся автомодельными. Данные предельные профиля могут быть получены из решения уравнений Прандтля для однофазного газа с увеличенной плотностью ре = р + Ф рр = = р(1 + М). Таким образом после релаксации скоростей данное течение опять (как набегающий на пластину поток) становится квазиравновесным. [c.153]

В монографии И. Я. Городецкого и др. Вибрационные массообменные аппараты [76] детально рассмотрены особенности конструкций колонных и емкостных аппаратов различных типов, перемешивающие устройства (насадки), секционирующие устройства колонных аппаратов. Применение секционирующих устройств позволяет повысить массообмен путем снижения продольного перемешивания рабочих сред, правда, при некотором падении пропускной способности аппарата и усложнении его конструкции. Приведены результаты исследований величины энергозатрат при вибрационном неремешивании, предельных нагрузок и удерживающей способности для систем газ — жидкость, жидкость — жидкость и др. Изложены основы гидродинамики двухфазных систем, дан анализ структуры однофазного и многофазного потоков, а также эффективности массопереда-чи в двухфазных системах при воздействии вибрации. В книге приведены данные об использовании вибрационных аппаратов в различных технологических процессах химических производств и сравнительная оценка их экономической эффективности. [c.215]

Нри синтезе NbN из хлорида в СВЧ-плазме наблюдается зависимость фазового состава продуктов реакции от начальной температуры плазменного потока. При 1500 К получается двухфазный порошок, содержащий кубическую и гексагональную фазы в соотношении, близком к 1 1. При 3000 К это соотношение близко к 10 1, а при 4500 К получается рентгеновски однофазный порошок, отвечающий формуле NbNo,93 с удельной площадью поверхности 23 м г (средний размер частичек 30 нм) и кубической структурой [153]. [c.300]

Иную структуру имеет поток при кипении жидкости, иедогретой до температуры насыщения (рис. 13-11). В этом случае двухфазное состояние наблюдается лишь в пристенной области. Поверхностное кипение начинается при температурном напоре 1ццч, при котором тепловой поток может быть иайден из условий конвекции однофазной жидкости. С другой стороны, тепловой поток < иш может быть определен из условий кипения жидкости (см. ниже). Уравнение теплового баланса позволяет выразить искомое значение температурного напора [c.308]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология