Градиент скорости при движении жидкости

Молекулярно-кинетическая теория также позволяет делать предсказания относительно диффузии, вязкости и теплопроводности газов, т.е. так называемых транспортных свойств, проявляющихся в явлениях переноса. Каждое из этих явлений может условно рассматриваться как диффузия (перенос) некоторого. молекулярного свойства в направлении его градиента. При диффузии газа происходит перенос его массы от областей с высокими концентрациями к областям с низкими концентрациями, т.е. в направлении, обратном градиенту концентрации. Вязкость газов или жидкостей (иногда их обобщенно называют флюидами) обусловлена диффузией молекул из медленно движущихся слоев в быстро движущиеся слои флюида (и их торможением) и одновременной диффузией быстро движущихся молекул в медленно движущиеся слои (и их ускорением). При этом происходит перенос механического импульса в направлении, противоположном градиенту скорости движения флюида. Теплопроводность представляет собой результат проникновения молекул с большими скоростями беспорядочного движения в области с малыми скоростями беспорядочного движения молекул. Ее можно описывать как перенос кинетической энергии в направлении, противоположном градиенту температуры. Во всех трех случаях молекулярно-кинетическая теория позволяет установить коэффициент диффузии соответствующего свойства и дает наилучшие результаты при низких давлениях газа и высоких температурах. Именно эти условия лучше всего соответствуют возможности применения простого уравнения состояния идеального газа. [c.150]

Третий механизм массопереноса — конвекция, т. е. перенос вещества вместе с потоком движущейся жидкости. В естественных условиях конвекция возникает в результате градиента плотности раствора, который, в свою очередь, является следствием концентрационных изменений в поверхностном слое или связан с разогреванием приэлектродного пространства при прохождении электрического тока. Естественная конвекция может быть вызвана также выделением газообразных продуктов электродных реакций. Искусственную конвекцию создают перемешиванием электролита или вращением самого электрода. Конвекция не может устранить диффузию, так как по мере приближения к электроду скорость движения жидкости относительно его поверхности падает, а градиент концентрации возрастает. Поэтому чем ближе к поверхности, тем большую роль в процессе массопереноса играет диффузионный механизм. [c.172]

И разрушение структуры, тем больше, чем выше градиент скорости движения жидкости, причем каждому градиенту скорости соответствует определенная степень разрушения структуры или деформации и ориентации молекул или элементов структуры. Вследствие этого в неньютоновских жидкостях существует более сложная зависимость между напряжением сдвига и градиентом скорости, чем для обычных жидкостей. [c.127]

Согласно теории Нернста, концентрация диффундирующего вещества изменяется линейно внутри полностью неподвижного диффузионного слоя. Однако теоретически не существует четкой границы между неподвижным диффузионным слоем и движущимся раствором электролита появление градиента вязкости всегда влечет за собой возникновение градиента скорости движения жидкости. Во внешней части диффузионного слоя конвекция вещества, как правило, совмещается с его диффузией. Изменение концентрации в зависимости от расстояния от поверхности электрода х схематически изображено на рис. 56. При ламинарном течении жидкости распределе- [c.283]

В жидкости, находящейся в состоянии покоя или движущейся с постоянной по сечению скоростью, нормальные напряжения во всех направлениях одинаковы (ожх = Оуу = Огг) и численно равны давлению. Деформации элементарного объема за счет нормальных напряжений в данном случае не происходит. Наличие градиентов скорости движения жидкости приводит к продольной деформации. При этом часть нормального напряжения расходуется на создание давления р, а часть ст, пропорциональная скорости деформации растяжения или сжатия, — на преодоление сил вязкого трения. Поэтому [c.89]

Предположи - , что все находящиеся в жидкости твердые шарообразные частицы радиуса г расположены на одинаковом расстоянии т друг от друга (в верщинах куба с ребром т). При движении жидкости частицы сдвигаются, причем скорость сдвига пропорциональна радиусу частиц и градиенту скорости движения жидкости [c.76]

Исходя из этих положений, Гельмгольц теоретически установил связь между скачком потенциала в двойном электрическом слое, градиентом потенциала внешнего электрического поля и скоростью движения жидкости в капилляре. Вывод, данный Гельмгольцем для одиночного капилляра, Смолуховский обобщил для случая многих капилляров (например, диафрагмы, пронизанной большим числом пор). [c.49]

Наконец, в явлениях массопереноса необходимо учитывать конвекцию, т. е. перенос вещества вместе с потоком движущейся жидкости. Этот механизм переноса можно создать искусственно, применяя размешивание, но он может возникнуть и в естественных условиях, так как изменение концентрации приводит к изменению плотности раствора и возникновению потоков жидкости. Изменение плотности происходит также тогда, когда протекание реакции сопровождается выделением тепла и разогреванием приэлектродного слоя. При образовании газообразных продуктов размешивание раствора вызывают пузырьки газа, отрывающиеся от поверхности электрода. Конвекция не может устранить диффузию, так как, согласно законам гидродинамики, при приближении к поверхности электрода скорость движения жидкости падает и, с другой стороны, одновременно возрастает градиент концентрации. Поэтому всевозрастающую роль начинает играть перенос вещества диффузией. [c.148]

Толщина диффузионного слоя б зависит главным образом от того, находится ли раствор в покое или перемешивается, а также от того, каков режим (ламинарный или турбулентный) и какова скорость движения жидкости по отношению к поверхности кристалла. В спокойном растворе толщина диффузионного слоя максимальна. Чем интенсивнее перемешивание, тем тоньше слой раствора, прилегающий к неподвижной поверхности кристалла и остающийся в покое благодаря сцеплению молекул растворителя с поверхностью кристалла. В этом неподвижном слое перемешивание отсутствует и растворяемое вещество распространяется от слоя, прилегающего к кристаллу, к его наружной поверхности только в результате диффузии. Чем тоньше этот слой, тем больше градиент [c.407]

Рассмотрим жидкость, находящуюся между двумя большими параллельными пластинами (рис. 23, а), одна из которых неподвижна, а другая движется в направлении л со скоростью V. Движению бесконечно тонкого слоя жидкости, прилегающему к каждой пластине, препятствует трение. Движущаяся пластина заставляет жидкость двигаться в направлении х со скоростью, приблизительно равной V, а слой, прилегающий к неподвижной пластине, движется очень медленно. Если представить, что жидкость состоит из большого числа слоев, то каждый слой будет скользить вдоль соседнего и сопротивление за счет трения между прилегающими слоями приведет к появлению градиента скорости. Деформация жидкости, вызванная градиентом скорости, называется сдвигом. И. Ньютон показал, что сила сопротивления между слоями / пропорциональна площади слоев 5 и градиенту скорости между ними Av Ay . [c.39]

Полученное выражение позволяет рассчитать величину коэффициента охвата пласта процессом фильтрации по результатам определений динамической проницаемости при фильтрации жидкости с различными градиентами давления. Однако выражение (4) справедливо для случая равномерной плотности распределения интегрального параметра V или, что то же, для равномерной плотности распределения проницаемости и средней истинной скорости движения жидкости в пористой среде. Как известно, средняя истинная скорость движения идкости в пористой среде подчиняется закону распределения, полученному М. М. Саттаровым для проницаемости . [c.92]

Здесь Шх — скорость движения жидкости на расстоянии г от оси трубы а ср — средняя скорость движения жидкости / — радиус трубы п — индекс течения, т. е. показатель степени в реологической зависимости ат = К йт1(1г) , где ат — напряжение сдвига йгю/йг — градиент скорости К — показатель консистенции жидкости. После подстановки этого выражения в предыдущее уравнение получаем [c.310]

Ламинарный режим движения имеет место при малых числах Рейнольдса, следовательно, при малых скоростях движения жидкости. С увеличением скорости потока возрастают градиенты скоростей вблизи стенки, что ведет к увеличению внутренних напряжений трения и возрастанию тенденции к скручиванию частиц. [c.52]

Рассмотренное в предыдущем разделе движение раствора через слой геля представляет собой движение через пористую среду. При малых числах Рейнольдса такое движение характеризуется тем, что градиент давления пропорционален скорости движения жидкости (фильтрации) U (закон Дарси) [c.136]

При этом. механизме растворения существенную роль играет величина градиента скорости жидкости, создаваемая у поверхности набухшего полимера, поскольку эффективная вязкость концентрированных растворов полимеров резко зависит от градиента скорости (напряжения сдвига), причем ири определенном критическом значении скорости движения жидкости относительно поверхности полимера должно достигаться наиболее сильное падение вязкости (на несколько десятичных порядков), что существенно ускоряет процесс растворения. [c.232]

Появление градиента скорости жидкости обусловлено ее взаимодействием с твердыми поверхностями. Если канал неподвижен, то непосредственно на стенке скорость движения жидкости равна нулю. Тормозящее влияние стенки уменьшается по мере удаления от нее. В связи с этим градиент скорости, а следовательно, и касательное напряжение имеют наибольшее значение на границе жидкости с твердой поверхностью. [c.56]

Интересным способом интенсификации теплообмена является создание пульсаций потока жидкости путем наложения на поток периодического возвратно-поступательного движения с помощью поршневого или пневматического пульсатора. Частота пульсаций составляет от одной десятой до нескольких десятков герц. Наложение пульсационного движения на основной поток увеличивает поперечную пульсационную составляющую скорости движения жидкости, что обеспечивает повышение коэффициентов теплоотдачи, Одновременно возрастают градиенты скорости вблизи стенки, причем они изменяются во времени. Это благоприятствует уменьшению отложений на поверхности теплообмена. При испытании многоходового теплообменника поверхностью 60 после 72 суток непрерывной работы при использовании пульсационного устройства толщина слоя накипи была в 13 раз меньше, а коэффициент теплопередачи в 2,5 раза выше, чем без такого устройства. [c.366]

Всякая жидкость обладает определенной вязкостью т], которая представляет собой коэффициент пропорциональности между напряжением сдвига о и градиентом скорости движения жидкости. Если этот градиент не равен нулю лишь в одном направлении (х), то для такого однонаправленного течения [c.226]

Строго говоря, в различных по длине канала поперечных сечениях его локальные градиенты скорости будут неодинаковы. Однако нас вполне удовлетворяет среднее значение величины градиента скорости на стенке, при использовании которого вычисленные значения потери давления по заданным величинам расхода или средней скорости движения жидкости совпадают с найденными экспериментально, т. е. многомерную гидродинамическую задачу мы [c.115]

Распределение скорости и давления, определяемое уравнениями (1.1), зависит от формы частицы и от невозмущенного потока, в котором находится частица. Однако лишь для немногих примеров найдены точные аналитические решения. Сводка результатов для потока с заданной не зависящей от координат скоростью движения жидкости представлена в [13]. Для потоков с постоянным градиентом скорости известны решения для возмущения скорости, вносимые шаром [14] (см. также [1], 22), эллипсоидом [15], слегка деформированной сферой [16]. и длинным, тонким телом [17]. В следующем параграфе рассмотрим решение [15] для эллипсоидальной частицы в потоке с постоянными градиентами скорости. [c.22]

Примером систем, довольно хорошо подчиняющихся уравнению Бингама, могут служить пасты из глины и консистентные смазки. Однако для большинства структурированных коллоидных систем зависимость йи с1х от Р выражается не прямой, а кривой (рис. X, 6). Причи1 а такого явления заключается в том, что при достижении предела текучести структура разрушается не сразу, а постепеннр по мере увеличения градиента скорости движения жидкости. Очевидно, можно различать три критических напряжения сдвига I) 9/ — первый, или минимальный, предел текучести, соответствующий началу течения (началу разрушения структуры) 2) 0Б — предел текучести по Бингаму, отвечающий отрезку на оси абсцисс, отсекаемому продолжением прямолинейного участка кривой 3) 0макс — максимальный предел текучести, соответствующий значению Р, прй котором кривая переходит в прямую линию. [c.329]

В процессе ультрафильтрации вблизи входа в пору возникает градиент скорости движения жидкости через мембрану (рис. 5-14). Как показали Доуди и Брошар [224], макромолекула деформирует в том случае, когда градиент скорости на расстоянии от входа в мембрану превышает некоторое критическое значение. Градиент скорости связан с временем релаксации соотношением [c.139]

В случае пластичных или псевдопластичных жидкостей вязкость зависит от скорости движения мешалки (от градиента скорости в жидкости). Для бингамоБских пластичных жидкостей (см. рис. II-74) вязкость велика при медленном перемешивании и уменьшается при повышенных скоростях. Это указывает на обязательность сохранения некоторой минимальной скорости перемешивания. [c.192]

В соответствии с оиисаниым механизмом фильтрации жидкости при различных градиентах давления в работе [4] вводятся понятия средней абсолютной и средней динамической скоростей движения жидкости, а также понятия абсо- [c.90]

Имеется несколько механизмов, приводящих к сближению частиц. Первым механизмом является броуновское движение. Коагуляция в этом случае называется также перикинетической. Механизм броуновской коагуляции лежит в основе коагуляции частиц, размер которых меньше одного микрона. В основе второго механизма лежит относительное движение частиц в поле градиента скорости несущей жидкости. Эта коагуляция называется градиентной, сдвиговой, а также ортокинетической. Она характерна для частиц, размер которых превосходит один микрон. Возможна также коагуляция частиц за счет разной скорости их движения в покоящейся жидкости под действием силы тяжести (при седиментации). Такая коагуляция называется гравитационной. [c.214]

Ориентация частиц сказывается на вязкости дисперсной системы благодаря тому, что при этом прекращается свободное вращение частиц в потоке [45]. Схематично механизм возникновения вязкостного эффекта вращения выглядит следующим образом частица, как щарик, зажатый между двумя параллельными и движущимися в разные стороны плоскостями, почти не оказывает сопротивления их движению, поскольку линейные скорости плоскостей и поверхности частиц в точках их соприкосновения совпадают. В таких условиях отсутствует проскальзывание движущихся с разными скоростями тел (плоскости и щарика) в точках контакта, и поэтому отсутствует трение скольжения. В ща-рикоподшипниках используется именно этот принцип. Если любым способом предотвратить свободное вращение щарика, то относительное движение плоскостей будет возможно только за счет их проскальзывания относительно поверхности щарика и соответствующего увеличения силы трения. Применительно к суспензии в этой модели плоскости нужно заменить слоями жидкости, прилегающими к поверхности частиц, проскальзывание — локальной величиной градиента скорости течения жидкости и трение скольжения — внутренним трением жидкости. При этом проскальзывание (градиент скорости течения) имеется как при свободном вращении частицы, так и при ее полном торможении, но величина его во втором случае несколько больще, и, соответственно, повыщается вязкое сопротивление обтеканию частицы потоками среды. Количественно это различие выражается в том, что при полном торможении вращения частиц вращательная составляющая вязкости возрастает до величины [c.688]

Подробно процессы, происходящие в шнековых центрифугах, и условия возникновения в них локальных градиентов скорости и турбулентных пульсаций рассмотрены М. А. Борцем, Ю. П. Гупало [3]. Эти авторы вычислили градиенты скорости в различных точках ротора одной из центрифуг. При растетах учитывались отставание жидкости при ее вращении от стенок ротора и пульсации, возникающие при движении жидкости через ротор. Увеличение частоты вращения ротора — фактора разделения и скорости движения жидкости через центрифугу — приводит к возрастанию градиентов скорости. [c.143]

При электролизе согласно представлениям Бруннера—Нерн-ста у поверхности электрода, помещенного в перемешиваемый раствор электролита, образуется некоторый диффузионный слой практически неподвижной жидкости. Внутри этого слоя, толщина которого б зависит от условий перемешивания, возникает градиент концентрации взаимодействующих с электродом частиц или продуктов этого взаимодействия. На внешней границе этого слоя их концентрация все время поддерживается равной концентрации в толще раствора электролита. На внутренней границе слоя (у электрода) концентрация минимальна и определяется скоростью электродного процесса. На рис. 26 показано распределение скоростей движения жидкости и падения кон-центрации по Бруннеру—Нернсту в приэлектродпом слое. [c.71]

Член ЛУс в уравнении Джонса—Дола учитывает силу, тормозящую вязкое течение и возникающую при электростатическом взаимодействии растворенных ионов. Это взаимодействие можно вычислить на основании теории сильных электролитов Дебая — Хюккеля [70] (ом. разд. 5.1). В соответствии с этой теорией, одновременное действие сил электростатического притяжения и отталкивания и теплового движения приводит к тому, что каждый ион окружен избыточным числом ионов противоположного знака. Ионное облако вокруг данного покоящегося иона, находящегося в положении равновесия, статистически в среднем имеет сферическую симметрию (рис. 2.14,а). Следовательно, результирующая всех сил, действующая на ион, находящийся в центре ионного облака, будет равна нулю. Однако если жидкость течет и градиент скорости в жидкости, например, постоянен, то ионное облако дефо рмируется (рис. 2.14,б,в). Это можно объяснить тем, что для восстановления формы ионного облака необходимо некоторое время время релаксации). Если распределение скоростей в потоке жидкости будет таким, как на рис. 2.14,6, то ионное облако вокруг положительного иона будет содержать избыточное по сравнению со сферически симметричным число отрицательных ионов в правом верхнем и левом нижнем квадрантах. В двух других квадрантах число ионов будет меньше, чем в случае сферической симметрии. Это приводит к появлению тангенциальной силы, направленной против движения и увеличивающей вязкость. Радиус электростатического взаимодействия между раство- [c.158]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология