Ядро турбулентного потока

Тройная аналогия между переносом количества движения (импульса), тепла и вещества. Теоретическим анализом и многочисленными экспериментальными исследованиями установлено, что между механизмами переноса механической энергии, тепла и массы в определенных условиях существует приближенная аналогия. Известно, например, что в ядре турбулентного потока вследствие интенсивного перемешивания частиц происходит выравнивание их скоростей, а в процессах тепло- и массопереноса — выравнивание соответственно температур и концентраций. В пределах же пограничного слоя наблюдается резкое падение скоростей, температур и концентраций вследствие пренебрежимо малого действия турбулентных пульсаций. [c.152]

Как было показано выще, процесс переноса теплоты в движущейся жидкости определяется гидродинамической обстановкой. Для турбулентного потока характерно наличие вязкого подслоя, в котором течение определяется преимущественно действием сил вязкого трения, и турбулентного пограничного слоя с развитыми турбулентными пульсациями. За счет этих пульсаций в направлении, перпендикулярном направлению потока, перемещаются макроскопические элементы жидкости, являющиеся носителями энергии. Все процессы переноса в ядре турбулентного потока протекают с большой скоростью. Поэтому определяющую роль играют явления переноса в пристенной области. [c.299]

В ядре турбулентного потока определяющими являются сопротивления, обусловленные виртуальной вязкостью г], турбулентным обменом масс, а напряжение соответствует величине [c.80]

График профиля скорости (рис. 3-6) позволяет выявить несколько областей, на которые можно разделить течение в канале. В рассматриваемом частном случае течения в круглой трубе основные изменения скорости происходят в области, занимающей менее 15% радиуса трубы (потока). Размер области, непосредственно прилегающей к стенке, на рисунке дан в увеличенном масштабе. В действительности же толщина областей 1 и 2 составляет лишь очень малую часть радиуса - порядка 1% и менее. Несмотря на малую толщину, эти внутренние слои существенно влияют на весь поток, так как значительная доля изменения скорости происходит именно в них. При этом резко меняются условия протекания многих химико-технологических процессов, поскольку высокоскоростной макроскопический перенос субстанции в ядре турбулентного потока (из-за интенсивного перемешивания частиц жидкости по сечению потока) уступает место, как правило, довольно медленному молекулярному переносу в пристеночных слоях. На рис. 3-6 стенка трубы схематически изображена гладкой в действительности же поверхность обычно имеет неровности (шероховатость), высота которых сравнима с толщиной внутренних слоев. Как показано ниже, это обстоятельство значительно влияет на затрату энергии для создания необходимой скорости движения потока. [c.44]

В выражение для скорости изменения распределения капель за счет осаждения на стенке трубы входит среднее время жизни капли объемом V в потоке газа Его можно интерпретировать как время, за которое капля объемом V достигнет стенки трубы, усредненное по всем начальным положениям капли в поперечном сечении потока. Для определения необходимо сначала оценить скорость поперечного движения капли в потоке газа. В [67] показано, что поперечный дрейф капель в ядре турбулентного потока происходит за счет гравитационной силы и скорость дрейфа [c.549]

I — ядро турбулентного потока II — пограничный гидродинамический турбулентный слой [c.31]

Профиль локальных скоростей при турбулентном характере движения оказывается качественно отличным от параболического ламинарного профиля, который описывается одной сравнительно простой формулой (1.54). Во-первых, турбулентный поток (здесь и далее рассматриваемый как и в ламинарном случае установившимся, т. е. на расстоянии не менее 40-50 внутренних диаметров трубы) четко разделяется на основное ядро турбулентного потока, занимающего подавляющую часть (обычно более 95 %) от всего поперечного сечения трубопровода (рис. 1.12). В ядре потока происходит интенсивное турбулентное движение жидкости. Это означает, что в каждой точке турбулентного потока мгновенная скорость движущегося малого объема вещества (глобулы) хаотически изменяется по направлению. И лишь в среднем, т. е. за промежуток времени, достаточно большой по сравнению с интервалами изменения направления и величины пульсационных скоростей, скорость потока имеет величину, которая собственно и находится по показанию дифференциального манометра, подключенного к скоростной трубке. Следовате.ньно, с помощью скоростной трубки Пито - Прандтля можно измерять лишь осредненные во времени скорости движения турбулентных потоков. [c.53]

В последующих главах при рассмотрении очень важных для технологии процессов тепло- и массопередачи также будут очень существенны эффекты перемешивания (особенно в поперечном направлении) вещества внутри турбулентных потоков, поскольку от этого зависят толщины пристенных слоев, а значит, и интенсивность переноса теплоты и массы целевого компонента из основной части (ядра) турбулентного потока к твердой поверхности, с которой этот поток соприкасается. [c.59]

Для ядра турбулентного потока величины V и О пренебрежимо малы сравнительно суг и бд, и их можно исключить из уравнений (Х,37а) и (Х,38). После этого уравнения могут быть, проинтегрированы в пределах изменения переменных с и о) от их значений в ядре потока до значений на границе фазы, где с = Срр и ш = 0. [c.404]

В центре трубы ядро турбулентного потока движется почти [c.80]

Например, с помощью этой зависимости, придав ей логарифмический вид при Ре > 26, можно найти распределение численных значений по сечению ядра турбулентного потока (вне пограничного слоя), решая следующую замкнутую систему уравнений [c.33]

В жидкости, текущей в турбулентном режиме, происходят беспорядочные локальные флуктуации как по скорости, так и по направлению в то же время сохраняется средняя скорость, параллельная направлению потока. Средняя локальная скорость возрастает от нуля у стенки трубы до максимума у ее оси. Поскольку турбулизация течения начинается при превышении определенной критической скорости, в сечении трубы наблюдаются три разных режима, а именно, лам 1нарный в непосредственной близости к стенке, где скорость ниже критического значения, центральное ядро турбулентного потока и переходная зона, располагающаяся между ними. [c.197]

Каковы особенности ядра турбулентного потока и пограничного гидродинамического турбулентного слоя как основных областей развитой турбулентности [c.38]

Объяснить характер распределения вектора скорости воздуха в ядре турбулентного потока и вязком подслое пограничного гидродинамического слоя. [c.38]

Для ядра турбулентного потока величины V и О пренебрежимо малы сравнительно с и 8д, и их можно исключить из уравнений (X, 37а) и (л, 38). После этого уравне- [c.426]

Действие внешних факторов сказывается прежде всего на структуре течения в ядре турбулентного потока, но слабо проявляется вблизи стенки. К ним относятся, например, такие существенные в техническом отношении факторы как положительный или отрицательный продольный градиент среднего давления, кривизна обтекаемой поверхности, степень турбулентности набегающего потока, термическая стратификация жидкости. [c.206]

В турбулентных потоках имеет место так называемый турбулентьпяй перенос массы растворенного компонента, осуществляемый вместе с хаотически перемещающимися и пульсирующими малыми объемами вещества потока. При интенсивной турбулентности такой перенос может обладать значительной интенсивностью и приводить к практически полному выравниванию концентрации растворенного компонента в ядре турбулентного потока. Турбулентный перенос фактически является конвективным переносом, но некоторая аналогия хаотического движения молекул и малых объемов вещества в турбулентном потоке позволяет формально записать вектор турбулентного переноса компонента аналогично закону молекулярной диффузии (5.2.1.1) [c.268]

Вообразим какую-то массу жидкости Ат, обладающую в ядре турбулентного потока средней скоростью v и средней температурой Т, которая попадает в пограничный слой возле стенки и принимает там скорость и температуру Tj. Затем эта масса вытесняется другой, возвращается в турбулентное ядро, смешиваясь с основной мас- oil потока т, и вновь принимает скорость v, и т. д. [c.100]

Турбулентно пульсируюш,ие малые объемы вещества потока наряду с перенесом количества движения одновременно осуществляют перенос внутренней энергии и массы целевого компонента. Вследствие статистического характера пульсапнон-ного движения перенос массы компонента в ядре турбулентного потока считается аналогичным переносу массы за счет молекулярной диффузии. Это позволяет записать поток массы целевого компонента, вызываемый наличием градиента его концентрации в изотропном турбулентном потоке, в виде, аналогичном закону молекулярной диффузии [c.38]

Аналогия между переносом массы, тепла я механической энергии (количества движения). Сопоставляя рис.. УП-8 и Х-5, можно заметить принципиальное сходство между профилями изменения скоростей, температур и концентраций. Это указывает на то, что в определенных условиях существует аналогия между механизмами переноса массы, тепла в механической энергии. В ядре турбулентного потока, движущегося внутри трубы (канала), при перемешивании под действием турбулентных пульсйций происходит выравнивание скоростей частиц, а в процессах тепло- и массопереноса — выравнивание соответственно температур и концентраций. В пределах же пограничного подслоя, где действие турбулентных пульсаций становится пренебрежимо малым, наблюдается резкое падение скоростей, а также -температур и концентраций. При этом в общем случае толщины гидродинамического, теплового и диффузионного пограничных подслоев не одинаковы. Их толщины совпадают, когда равны величины кинематической вязкое V, коэффициента температуропроводности а и коэффициента молекулярной диффузии О. Как известно, значениям а п Е> пропорциональны соответственно количества переносимых массы, тепла и механической энергии в пограничном слое. Таким образом, аналогия между указанными процессами соблюдается при условия, что = а — О. [c.404]

Между вязким подслоем турбулентного потока толщиной бвязк и ядром турбулентного потока имеется переходная зона (рис. 48), в которой сказываются в той или иной мере как вязкие сопротивления, так и сопротивления, обусловленные турбулентным обменом масс. Таким образом, при турбулентном течении реальных жидкостей в трубе влияние вязкости проявля- [c.80]

В переходной зоне — между пристенным слоем и ядром турбулентного потока проявляют себя силы вязкости и силы инерции, обусловленные пульсацион-ными изменениями скорости. Наконец, в центральной части потока — в турбулентном ядре, где скорость частиц вдоль потока Рис. 49. Гидравлическая шерохо- Практически одинакова, жидкость ватость труб. ведет себя как невязкая и по- [c.84]

Дьяконовым с соавторами [10] при исследовании гидродинамики обтекания твердых частиц в аппаратах с мешалками разработана интересная методика голографической интерферометрии, с помощью которой можно экспериментально определить распределение скоростей и концентраций в пограничном слое жидкости, обтекающей частицу. В результате использования такого бесконтактного метода исследования движения мелких частиц неправильной формы в режиме реального времени можно определить механизм переноса и на его основе разработать математическую модель процесса. Исследования проводились при значениях КСц в пределах от О до 2000 (Кед = = пР/у, где п — частота вращения мешалки, с I — длина лопасти мешалки, м V — кинематическая вязкость, м7с). Для твердых частиц размером около 1 мм толщина пограничного слоя составляла величину порядка 10—100 мкм (в зависимости от исследуемой системы). При количественной обработке голографических интер-ферограмм (погрешность составляла приблизительно 6 мкм) было установлено, что механизм течения жидкой фазы соответствует двухслойной модели (ламинарный подслой и ядро турбулентного потока). "При Кец >2000 (до 4000) величина бдам сокращается, по-видимому, за счет проницания пограничного слоя турбулентными пульсациями. [c.150]

Величина р связана с гидродинамическими параметрами потока газа. Согласно Ворескову [5, 11], разность концентраций Ас (в моль/л) в ядре турбулентного потока газа и у поверхности зерна может быть оценена по формуле [c.89]

I область, называемая ядром турбулентного потока и составляющая основную часть его (определяемую ориентировочно по характеру изменения профиля скорости осредненного движения (w (г))) имеет переменную толщину бя. т. п, зависящую от интенсивности турбулентного переноса, который здесь господствует настолько, что коэффициенты турбулентной вязкости nt превышают обычные коэффициенты молекулярной вязкости ц на несколько порядков и движение в целях упрощения можно считать энергетически бездиссипативным, как в потоке идеальной жидкости (в модели Эйлера — Бернулли). Границы этой области турбулентного потока можно очертить логарифмиче- [c.30]

КеЖеУз— ядро турбулентного потока (I область), Явц< Ке <Яе ,2 — пограничный слой (II область), Ке < Ке [— вязкий подслой (ПВ подобласть). [c.33]

Шервудом было экспериментально подтверждено, что между турбулентной диффузией и градиентом концентрации существует связь tw -grad с (где w—скорость диффузии), а также, что скорость турбулентной диффузии не зависит от природы газа. Коэффициент турбулентной диффузии оказался постоянным в поперечном сечении канала на расстоянии 80—90% по ширине его особенно для больших чисел Re. Это позволило С. А. Гольденбергу принять усредненный коэффициент переноса по сечению трубы. Экспериментальными исследованиями было установлено, что ядро турбулентного потока оказывает значительное сопротивление турбулентному переносу. [c.61]

Действительно, от ядра турбулентного потока к диффузионному пограничному слою п от него к основно массе другой среды перенос вещества происходит за счет конвективно дпффузхш. Внутри же пограничного слоя, газового и жидкого, массоотдача происходит главным образом за счет молекулярной диффузии путем переноса вещества в молекулярном состоян 1И в направлении, перпендикулярном к траектории движения среды. [c.61]

Уравнения, выведенные Лайоном и Мартинелли на основе аналогии между переносом тепла и количества движения, уже упоминались в предыдущей главе. Их результаты указывают на то, что молекулярная теплопроводность играет роль как в ядре турбулентного потока, так и в ламинарном подслое. Ла110н [107] применил в своем уравнении данные по распределению скоростей, чтобы получить значения числа Нуссельта для расплавленных металлов. Его результаты могут быть представлены следующим приближенным уравнением для расчета средних коэффициентов [c.361]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология