Турбулентное неньютоновских

Турбулентный режим течения неньютоновских жидкостей в прямых трубах круглого сечения. [c.414]

Приведенная методика расчета гидравлического сопротивления прп ламинарном режиме применяется и при турбулентном течении неньютоновских жидкостей в гладких трубах. [c.414]

Для расчета гидравлического сопротивления при турбулентном течении неньютоновских жидкостей в шероховатых трубах предложена формула [c.414]

При турбулентном движении, когда градиенты скорости достаточно велики, кажущаяся вязкость стационарных неньютоновских жидкостей стремится к значению х , и онн по своему поведению при течении приближаются к ньютоновским жидкостям. [c.93]

При турбулентном движении вязких неньютоновских жидкостей в гладких трубах [c.94]

Уравнение Пуазейля применимо в области невысоких давлений, где течение жидкостей ламинарно. Оно показывает, что для нормально вязкой жидкости скорость истечения из капилляра прямо пропорциональна напряжению сдвига. Графически это показано на рис. 23.8, У, из которого видно, что течение ньютоновской жидкости в координатах скорость течения — давление изображается прямой линией, проходящей через начало координат. В области турбулентного течения закон Пуазейля не выполняется (участок бв кривой 1 рис. 23.8). Неньютоновские системы не подчиняются закону Пуазейля (рис. 23.8, 2) ни в области малых, ни в области больших давлений, за исключением участка де. Из закона Пуазейля следует, что для ньютоновской жидкости справедливо выражение [c.382]

Необходимым условием использования уравнения Пуазейля для расчета вязкости является ламинарность движения жидкости в капилляре. Турбулентности потока избегают путем соответствующего подбора диаметра и длины капилляра вискозиметра. В вискозиметрах, применяемых для определения вязкости растворов полимеров, условия течения жидкости в капилляре при обычных перепадах давления соответствуют числам Рейнольдса, меньшим 200. Отклонения от закона Пуазейля возможны также вследствие того, что, строго говоря, растворы полимеров представляют собой неньютоновские жидкости, вязкость которых зависит от скорости их истечения через капилляр. Для того чтобы свести к минимуму этот источник ошибок, для измерений вязкости растворов полимеров принято использовать вискозиметры, время истечения жидкости в которых достаточно велико и составляет 100—200 с. [c.140]

В первых семи главах описаны наиболее простые фундаментальные механизмы процессов, возникающих в стационарных и нестационарных внешних течениях, вызванных переносом тепла и массы. Гл. 8 и 9 характеризуют более высокий уровень сложности, при котором учитывается влияние существенных или аномальных изменений физических свойств жидкости. В гл. 10 рассматривается смешанная конвекция во внешних и внутренних течениях. Гл. 11 и 12 посвящены неустойчивости, переходу и турбулентному переносу во внешних течениях. Гл. 13, в которой изучаются неустойчивые стратифицированные слои жидкости, является подготовительной для гл. 14, где рассматривается перенос в замкнутых и частично замкнутых емкостях. В гл. 15 обсуждаются внешние и внутренние течения в пористой среде. В гл. 16 представлены явления, связанные с поведением неньютоновских жидкостей. Наконец, в гл. 17 собрана информация о центробежных и других силовых полях, о влиянии хаотических воздействий и излучения, а также изучены сопутствующие эффекты и производство энтропии. [c.10]

Турбулентная конвекция. Все приведенные выше результаты относятся к случаю ламинарного течения. Для поверхностей большой вертикальной протяженности при значительных числах Грасгофа наблюдались систематические отклонения скоростей теплопередачи от ламинарного случая. Эти отклонения объясняются возникновением турбулентности в потоке в определенной. точке вниз по течению. Как отмечалось в гл. 11, вопросы неустойчивости, переходные процессы и процессы турбулентного переноса для ньютоновских жидкостей исследованы довольно подробно. В то же время действие указанных механизмов течения в неньютоновских жидкостях изучено пока недостаточно. В работе [49] был использован интегральный метод для анализа полностью развитого турбулентного переноса в жидкости около изотермической поверхности, который соответствовал интегральному методу, развитому в работе [13] применительно к ньютоновской жидкости. Для подчиняющейся степенному закону псевдопластической жидкости с разрежением сдвига была получена следующая корреляционная зависимость [c.431]

В предшествующих главах подробно рассматривались различные, чаще всего встречающиеся на практике случаи свободноконвективного переноса, которые привлекают наибольшее внимание исследователей как при проведении экспериментов, так и в теоретических расчетах. Действие свободной конвекции при этом определялось взаимосвязью силы земного тяготения с изменением плотности в жидком объеме. Были проанализированы проблемы переноса в таких течениях, включая различные физические механизмы переноса, а также влияние соответствующих граничных условий. При этом исследовалось влияние сильно или аномально меняющихся свойств жидкой среды, переходных режимов, турбулентности и особенностей, связанных с неньютоновским поведением жидкостей. [c.455]

I — ламинарное течение 2 — турбулентное течение ньютоновской жидкости 3 — турбулентное течение неньютоновской жидкости [c.201]

Рис. 5.33. Сравнение экспериментальных и расчетных коэффициентов трения при турбулентном течении неньютоновской жидкости для различных диапазонов значений п (зачерненные значки для суспензий, светлые значки для полимерных гелей)

Поскольку неньютоновские жидкости имеют большую кажущуюся вязкость, обычно для них характерно ламинарное движение. Вместе с тем при определенных условиях ламинарное движение неньютоновских жидкостей может переходить в турбулентное. Однако определение условий перехода является очень сложной задачей. Это объясняется тем, что вследствие изменения напряжения сдвига от нуля по оси канала до максимального - у его стенки-изменяется также и вязкость, от которой зависит критерий Ке. [c.146]

Перемешивающие устройства, применяемые в мешалках, разнообразны по конструктивному оформлению и условно разделяются на быстроходные и тихоходные (рис. 41). Первые работают преимущественно при турбулентном и переходном режимах движения жидкости, вторые — при ламинарном и применяются для перемешивания высоковязких неньютоновских жидкостей. К быстроходным относятся лопастные, турбинные открытого и закрытого типов, пропеллерные, [c.109]

Подробные расчеты при турбулентном режиме течения неньютоновских жидкостей, а также вопросы прессования и проката пластичных материалов см. [1-14]. [c.414]

При перемешивании высоковязких неньютоновских жидкостей в аппаратах с мешалками полезное течение обеспечивается в сравнительно небольшой части объема жидкости, прилегающей к мешалке. В этой области тангенциальные скорости сдвига имеют максимальное значение. Под воздействием высоких сдвиговых напряжений вблизи мешалки происходит снижение вязкости, что способствует возникновению турбулентности, которая исчезает на близком расстоянии от мешалки. [c.54]

Наиболее распространенным примером ньютоновской жидкости является вода. Вода необходима всем, она легкодоступна, именно поэтому наибольшее число исследований в области реологии посвящено воде, а не какой-либо другой жидкости. Именно с водой экспериментировал Исаак Ньютон, устанавливая те закономерности, которые мы сейчас называем законами ньютоновского течения. Другие низкомолекулярные жидкости, например минеральное масло и этиловый спирт, практически также ведут себя как ньютоновские жидкости. Когда говорят практически , это значит, что, применяя особо тонкие методы исследования, можно наблюдать отклонения от закона Ньютона при течении даже этих простых жидкостей. В ньютоновских жидкостях проявляются временные эффекты, возникающие вследствие сил инерции. Это может подтвердить каждый, кому случалось терять равновесие и неожиданно падать в воду. Вода инерционна, она не расступится достаточно быстро и упавший может чувствительно удариться. Однако, когда идет речь о неньютоновских временных эффектах, то подразумевают нечто иное, ведь свойства воды не изменятся от того, сколько взбалтывать ее в стакане—минуту или час. Не изменится и вязкость, если, конечно, не поднимется температура воды. Однако, если перемешивание столь интенсивно, что силы инерции преобладают над силами вязкости, то возникнет течение иного характера режим течения изменится от ламинарного к турбулентному. Для ламинарного течения характерны гладкие параллельные линии тока, тогда как при турбулентном течении в жидкости образуются вихри и водовороты. Мера отношения сил инерции и вязкости, действующих в потоке, называется числом Рейнольдса в честь Осборна Рейнольдса, который много занимался изучением условий перехода ламинарного течения в турбулентное, наблюдая за движением под- [c.16]

В связи с тем, что неньютоновские жидкости чаще всего имеют значительную кажущуюся вязкость, для них характерно ламинарное движение даже при относительно больших перепадах давления. Однако при определенных условиях ламинарное движение переходит в турбулентное. Установление условий этого перехода — один из наиболее трудных вопросов гидродинамики неньютоновских жидкостей. [c.132]

Своеобразие перехода неньютоновских жидкостей от ламинарного режима движения к турбулентному заключается в том, что вследствие изменения напряжения сдвига от нуля по оси канала до максимального значения на стенке меняется также зависящая от этого напряжения вязкость, а следовательно, и значение Re. С. С. Кутателадзе с сотрудниками предложили метод определения условий перехода неньютоновских жидкостей от ламинарного режима движения к турбулентному, основанный на использовании следующего выражения для описания реологических свойств жидкости [c.132]

Интересно отметить, что по сравнению с чистой жидкостью в дисперсиях волокон или растворах полимеров с длинными молекулами гидравлическое сопротивление при турбулентном режиме движения понижается. Это объясняется тем, что содержащиеся в жидкости длинные частицы уменьшают турбулентные пульсации и, таким образом, способствуют сохранению ламинарного пограничного слоя. При исследовании реологических свойств волокнистых суспензий выявлены три области различного их поведения. В первой области, характеризующейся низкой объемной концентрацией частиц, свойства потока определяются вязкостью сплошной фазы. С увеличением объемной концентрации частиц их инерционные и упругие свойства оказывают существенное влияние па поведение суспензий наряду с вязкостью сплошной фазы (вторая область). При больших объемных концентрациях частиц определяю- щим фактором становится взаимодействие их друг с другом, что приводит к структурированию, характерному для неньютоновских жидкостей. Более низкий коэффициент трения по сравнению с его значением для однородной жидкости наблюдается во второй области. Граница между областями зависит от формы частиц, характеризуемой отношением длины к диаметру/ = L/D, и их объемной [c.151]

Гидравлическое сопротивление при движении газожидкостных смесей в пузырьковом режиме рассчитывается на основании модели гомогенного течения. Коэффициент трения вычисляется по формулам, используемым для однородных жидкостей. При небольших газонаполнениях вязкость определяется по уравнению (II. 155). При турбулентном режиме движения удовлетворительные результаты получаются при использовании значения X 0,02. При больших газонаполнениях газожидкостные смеси ведут себя как неньютоновские жидкости и их эффективная вязкость уменьшается с возрастанием скорости движения. [c.167]

Изложенные выводы относятся к ламинарному движению неньютоновских жидкостей. В противоположность ньютоновским для неньютоновских жидкостей нельзя указать определенное значение критерия Ке р, соответствующее переходу к турбулентному режиму движения. Это значение различно для разных жидкостей (см. гл. И). Для псевдопластичных и дилатантных жидкостей Кекр возрастает с уменьшением п. Так, при п = 0,38 Кекр = 3100. Для неньютоновских жидкостей с большой кажущейся вязкостью турбулентный режим движения практически трудно достижим. [c.197]

Измерения профилей скоростей в турбулентных потоках неньютоновских жидкостей показали, что они подобны профилям скоростей ньютоновских жидкостей и что характер турбулентного потока неньютоновской жидкости полностью определяется свойствами вязкого подслоя. Поэтому для определения коэффициента трения можно использовать уравнение (П1.14), полученное для ньютоновских жидкостей, если критерий Рейнольдса рассчитывать по так называемой дифференциальной вязкости при напряжении сдвига у стенки. Дифференциальная вязкость определяется выражением [c.198]

ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ НЕНЬЮТОНОВСКИХ ЖИДКОСТЕЙ [c.101]

В обычных производственных условиях для неньютоновских жидкостей наиболее характерно ламинарное течение, турбулентное — встречается реже. Видимо по этой причине оно менее изучено, В табл. 19 приведены значения величин а и й в формуле дл= =а Ке по данным некоторых авторов. [c.101]

Здесь предлагается математическое моделирование различных аспектов работы неизотермического трубопровода, основанное на численном решении классических нестационарных нелинейных уравнений движения и энергии, описывающих ламинарное течение неньютоновских жидкостей, а турбулентный режим описывается при помощи полуэмпирических формул Блазиуса, Кутателадзе и их модификагщй. Одним из граничных условий принята гидравлическая характеристика одного или двух, трех, установленных последовательно, насосов. При этом удалось учесть различие в статических и динамических реологических свойств перекачиваемой жидкости. [c.136]

Вследствие очень большой вязкости большинства концентрированных растворов полимеров и их расплавов на практике чаще всего реализуются ламинарные режимы течения. Именно ламинарным течениям и уделяется основное внимание в данном параграфе. В п. В содержится опнсанне экспериментальных методов исследования неныотоновских жидкостей в н. С рассмотрены некоторые их модели, в п. D приведены конкретные примеры расчета паиболее важных для инженерных приложении параметров. В п. Е обсуждаются турбулентные течения неньютоновских жидкостей в трубе. [c.166]

Е. Турбулентные течения неныотоновских жидкостей. В этом пункте рассматривается зависимость объемного расхода от градиента давления прн турбулентном течении в трубе неньютоновских жидкостей. Вследствие очень больнюй вязкости большинства неньютоновских жидкостей турбулентный режим их течения не является типичным. Исключение составляют сильно разбавленные растворы полимеров, для которых наблюдается эффект умень- [c.174]

Коэффициент трения Фэннинга и число Рейнольдса могут быть также использованы для определения поведения турбулентного потока неньютоновских жидкостей, если при этом известны необходимые параметры течения. В прошлом стоял вопрос о том, какой параметр следует использовать в качестве вязкости в выражении для числа Рейнольдса. Для ньютоновских жидкостей такой вопрос вообще не возникает, так как их вязкость не меняется с изменением скорости сдвига следовательно, вязкость, определенная при ламинарном режиме течения, может быть использована и для турбулентного режима. [c.199]

Однако на самом деле вязкость неньютоновских жидкостей меняется в зависимости от скорости сдвига, которую для турбулентного течения определить невозможно. Метцнер и Рид показали, что эту трудность можно обойти, если эффективную вязкость оценивать по входящим в обобщенный степенной закон константам п и К, которые определяются по данным измерения [c.199]

Следует обратить внимание на то, что течение в капиллярном вискозиметре должно быть ламинарным. Для проверки достоверности обобщенного числа Рейнольдса Ке Метцнер и Рид определили его по результатам большого числа экспериментов, в которых различные исследователи изучали течение неньютоновских жидкостей в трубах, и построили зависимость коэффициента трения Фэннинга от найденного числа Рейнольдса (рис. 5.31). Они выявили хорошее совпадение полученных данных с графиком классической зависимости для ньютоновских жидкостей /=16/Ке, удовлетворительное согласование с критическим числом Рейнольдса, равным 2100, но плохое согласование с уравнением фон Кармана для турбулентного режима течения. [c.200]

Для того чтобы уравнение фон Кармана сделать пригодным для турбулентного течения неньютоновских жидкостей Додж и Метцнер привели его к обобщенному виду. [c.200]

На рис. 5.34 видно, что для неньютоновской жидкости с п = = 0,4 турбулентность не развивается до тех пор, пока число Рейнольдса не станет равным 2900, в то время как для ньютоновской жидкости критическое значение равно 2100. Это различие весьма существенно, поскольку при прочих равных условиях скорость течения неньютоновской жидкости должна быть на 38 % выше. Эти цифры свидетельствуют о важности использования обобщенного числа Рейнольдса вне зависимости от зежима течения неньютоновской жидкости. Обобщенное число ейнольдса для системы может быть определено из уравнения (5.54) или (5.55), его критическое значение — из рис. 5.34 при известном значении п для конкретной жидкости. [c.204]

Райан и Джонсон ввели альтернативный критерий — параметр стабильности Z, определяющий точку, в которой возникает турбулентность. Главное преимущество такого подхода заключается в постоянстве критического значения, независимо от п. По теории Райана и Джонсона турбулентное течение возникает в точке r R, в которой параметр Z максимален, а локальное число Рейнольдса составляет 2100. Максимальное значение Z для всех жидкостей равно 808. Для ньютоновских жидкостей при максимальном Z г// — для неньютоновских жидкостей r R возрастает с уменьшением п. Таким образом критическое значение Z, равное 808, не зависит от п, но средняя скорость течения, необходимая для возникновения турбулентности, возрастает со снижением п, что не противоречит выводам Доджа и Метц-нера. Райан и Джонсон подтвердили свою теорию экспериментальными данными. [c.204]

ВИСКОЗИМЕТРИЯ (от лат. vis osus-клейкий, вязкий и греч. metreo-измеряю), совокупность методов измерения вязкости жидкостей и газов. При абс. измерениях проводят независимые параллельные определения касательного напряжения т и скорости сдвига у при течении исследуемой среды вязкость г] вычисляют по ф-ле г] = т/у. При относит, измерениях результаты определения параметра, зависящего от вязкости, сравнивают с результатом, полученным при аналогичной процедуре определения того же параметра для жидкости (или газа) известной вязкости. В случае неньютоновских жидкостей определяемая величина Т1 наз. эффективной или кажущейся вязкостью (т.к. она зависит от X и 7). При этом измерения необходимо выполнять при разл. скоростях деформации. Ниж. предела изменения скорости не существует верх, предел связан с возникновением неустойчивости потока, напр, для маловязких сред-с появлением инерц, турбулентности, для полимерных си-стем-с упругими деформациями. [c.376]

Коэффициент теплоотдачи для турбулентного потока реологически стационарных неньютоновских жидкостей, подчиняющихся степенному закону, определяют по формуле [c.291]

В свете этих данных рассмотрим механизм влияния высоты трубки над поверхностью жидкости, отмечавшегося рядом исследователей. При высокоскоростном турбулентном режиме выгорание сорванной с поверхности жидкости взвеси капель вдали от нее, например в объем бомбы (короткая трубка), приводит к потере части энергии потока продуктов сгорания, количество вновь поступающих в пламя капель ограниченно. Увеличение длины трубки над поверхностью позволяет полнее использовать энергию потока на срыв капель с поверхности исходной жидкости, а при нарушении равновесия — привести к взрыву каплегазовой смеси ( 48). Чем более реакционноспособна система, чем выше ее температура горения, тем выше энергия газового потока, тем меньше критическая величина длины трубки над поверхностью горения, тем легче возникает взрыв нри интенсивном поджигании. Понятна также роль вязкости когда загущение смеси повышает предельное напряжение сдвига до величины, превышающей срезающее напряжение турбулентного потока продуктов сгорания, сверхскоростной режим турбулентного горения становится невозможным. Для неньютоновских систем необходимо также учитывать зависимость механических характеристик от скорости нагружения. [c.253]

Для перемешивания маловяаких ньютоновских жидкостей применяют турбулентный режим. Перемешивание высоковязких и неньютоновских сред осуш,ествляют главным образом в ламинарном режиме, так как переход к турбулентности потребовал бы большого расхода энергии. [c.180]

Для определения критических значений этих безразмерных комплексов, отвечающих переходу от ламинарного режима движения к турбулентному, использовано наблюдаемое экспериментально равенство коэффициента трения как для ньютоновских, так и для неньютоновских жидкостей при турбулентном режиме. На основании совместного решения уравнения движения жидкости в круглой трубе с реологическим уравнением (И.105) выявлена зависимость критического значения критерия Рейнольдса Кеокр от безразмерных комплексов а и 0. Оказалось, что для дилатант-ной жидкости решения приближенно описываются формулой [c.133]

С. С. Кутателадзе обобщил теорию турбулентности Прандтля на случай движения неньютоновской жидкости, исходя из того, что в ядре потока турбулентные напряжения не зависят от молекулярной вязкости и что толщина вязкого подслоя мала по сравнению с характерным размером. Поэтому напряжения сдвига и текучести в пределах вязкого подслоя практически равны их значениям на стенке фст и Огст. Отсюда следует, что на турбулентное движение неньютоновской жидкости можно распространить универсальное распределение скоростей, определяемое уравнениями [c.133]

Условия перехода неньютоновской жидкости от ламинарного режима движения к турбулентному значительно сложнее, чем для ньютоновских жидкостей. Критическое значение критерия Рейнольдса Рбкр для неньютоновских жидкостей зависит от индекса течения п. Так, Ке р = 2100 при п = 1 уменьшается до Кекр = = 1400 при п = 0,65. [c.312]

При турбулентном режиме движения к неньютоновской жидкости применимы уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи, полученные для ньютоновских жидкостей с учетом характера изменения их кажущейся вязкости в зависимости от определяющих факторов. Как известно, для ньютоновских жидкостей безразмерный коэффициент теплоотдачи Ни является функцией критериев Ке и Рг. Для неньютоновской жидкости критерий Ке определяется выражением (IV. 51). Значение кажущейся вязкости [Хк можно найти из равенства /Зшсрр/цк = где т = [c.312]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология