Жидкости распределение скоростей и температур

При турбулентном движении газа вдоль поверхности испарения жидкости распределение скорости в пограничном слое близко к линейному. Толщину пограничного слоя А в этом случае можно определить величиной отрезка, отсекаемого касательной к кривой ы (х) на продолжении прямолинейного участка этой кривой (рис. 1-12). Аналогичные кривые получаются для распределения полей температуры и парциальных давлений (Af и Ар). [c.46]

Большинство нефтяных и синтетических масел при обычных температурах и давлениях подчиняется закону Ньютона и относится к ньютоновским жидкостям. Вязкость определяет течение жидкости только в ламинарном потоке. При увеличении скорости ламинарный поток завихряется, послойный сдвиг разрушается. Переход от ламинарного к турбулентному потоку определяется критическим значением числа Рейнольдса Ре= = бус /т), где (1 — диаметр трубы или величина зазора. Распределение скоростей в ламинарном и турбулентном потоке заметно различается (рис. 5.12). В первом случае для вязкой жидкости устанавливается параболическое распределение скоростей с ярко выраженным максимумом у оси трубы. При турбулентном режиме скорости по сечению потока за счет его завихрения выравниваются. Отметим, что для пристенного слоя в цилиндрической трубе характерны значительные градиенты скоростей. Критическое значение Ке близко к 2500. Вследствие достаточно высокой вязкости масел и небольшой величины зазоров для смазочных масел, как правило, реализуется ламинарный поток. [c.267]

Рис. 1.7. Распределение скоростей и температур при охлаждении жидкости [96]

Указанные выражения, имеющие вид дифференциальных уравнений, помогают найти размеры реакторов, необходимые для получения данного количества продукта. Очевидно, что при этих расчетах кинетические уравнения, записанные в дифференциальной форме, интегрируют по объему реактора. При этом часто возникают трудности, поскольку температура и состав реакционно"й смеси могут различаться по длине аппарата в зависимости от термодинамических характеристик реакции, а также от скорости теплообмена с окружающей средой. Кроме того, реальная геометрия реактора будет определять характер прохождения жидкости через аппарат, и, следовательно, распределение скоростей потока в реакторе, приводящее к перераспределению вещества и тепла, должно учитываться гидродинамической моделью движения жидкости. Таким образом, для расчета характеристик реактора необходимо принимать во внимание большое число различных факторов. [c.102]

Наличие конвективного теплообмена изменяет распределение скоростей в потоке по сравнению с распределением в случае изотермического потока. Вместе с тем распределение температур определяется полем скоростей. Это обстоятельство взаимного влияния температурного и скоростного полей необходимо учитывать при точном решении задачи о конвективном теплообмене, если вязкость жидкости сильно изменяется с температурой. [c.162]

Гораздо труднее оценить влияние числа Прандтля. Если удельная теплоемкость и теплопроводность теплоносителя обычно мало изменяются с изменением температуры, то вязкость, особенно жидкости, изменяется довольно заметно. С изменением вязкости по толщине пограничного слоя меняется и распределение скорости, как это показано на качественной картине распределения скорости, приведенной на рис. 3.15. Так как вязкость жидкости обычно уменьшается с температурой, то при нагревании жидкости пограничный слой утончается по сравнению со случаем изотермического течения, а коэффициент теплоотдачи увеличивается. При охлаждении жидкости справедливо обратное утверждение. Принимая во внимание эти эффекты, часто заменяют показатель степени при числе Прандтля в уравнении (3.22) (вместо 0,4 берут 0,3) для случая охлаждения жидкостей. [c.57]

В реакторах с довольно сложной конструкцией топливных элементов, при которой возможна асимметрия, распределение потока в каждом канале, очевидно, не будет равномерным. Например, в электрически обогреваемой полномасштабной сборке топливных элементов экспериментального реактора с газовым охлаждением, изображенной на рис. 6.27, наблюдаются большие колебания местной температуры газового потока и температуры поверхности топливного элемента, обусловленные асимметрией. На рис. 6.28 показано распределение скорости, преобладающее в типичном сечении Ц71. Проблемы перегрева в реакторе с газовым охлаждением гораздо сложнее, чем в реакторах с водяным охлаждением, так как в последнем случае допустимо кипение с недогревом. В реакторах с газовым охлаждением или с охлаждением органическими жидкостями нельзя ожидать каких-либо благоприятных эффектов связанных с кипением. [c.136]

Для обеспечения должного распределения скорости и температур жидкости необходимо предусмотреть установку дистанционирующих вставок. [c.275]

В случае нагревания температура жидкости возле стенки будет выше, чем в центральной части потока, а вязкость жидкости возле стенки будет ниже. Это вызывает увеличение местной скорости. При установившемся расходе рост скорости у стенки должен вызвать уменьшение ее в центральной части потока. Кривая распределения скоростей 2 станет более плоской по сравнению с кривой / для изотермического потока (рис. 1-25). При охлаждении вязкость жидкости у стенки увеличивается, а линейная скорость уменьшается. Это приводит к удлинению кривой скоростей 3. [c.48]

Рис. 1-25. Влияние температуры жидкости на распределение скоростей потока

Разумеется, для практического использования выражения (11.3-19) необходимо располагать данными о поле температур и распределении скоростей, а также знать реологические свойства жидкости. [c.382]

Скорость перехода компонента из одной жидкости в другую, не смешивающуюся с ней (например, из стали в шлак), часто определяется величиной конвективного перемешивания в обеих фазах, возникающего в результате разницы температур, выделения пузырьков газа и пр. В таких случаях распределение скоростей течения и концентраций на границе двух жидкостей представляется более сложным, чем при движении жидкости относительно твердого тела. В связи с этим изложенные выше представления о пограничном слое могут быть использованы лишь для качественного рассмотрения кинетики реакций в системе, состоящей из двух жидкостей. [c.376]

В (УП.б) нет указаний о величине периода времени А/, требующегося для установления максвелловского распределения скоростей в таких элементах объема, к которым применимо макроскопическое описание. Величина А/ зависит от плотности и температуры системы. Для очень разреженных газов период времени А может быть большим. Экспериментальные и теоретические исследования показывают, что для жидкостей нри комнатных температурах Д по порядку величины составляет около с. Для классических (т. е. неквантовых) жидкостей Д / Т). [c.131]

При течении же, сопровождающемся нагреванием жидкости, обусловленным притоком тепла через стенку, пристенные слои жпдкости будут иметь более высокую температуру и пониженную вязкость, вследствие чего градиент скорости у стенки будет более высоким, Таким образом, вследствие теплообмена через стенку трубы между жидкостью и внешней средой происходит нарушение упоминаемого выше параболического закона распределения скоростей. [c.88]

Рис. 12.1. Плоское течение Пуазейля с поперечным градиентом температур, а —параболическое распределение скоростей б —жидкость, нагреваемая сверху (ДГ > 0) в —однородный температурный поток г —жидкость нагреваемая снизу (АГ < 0).

В разд. 12.3 будет выведено общее выражение для избыточного локального потенциала, позволяюш ее рассмотреть, в частности, два предельных случая. Первый случай, когда = О, соответствует проблеме Бенара (гл. 11). Второй случай, когда 52а = 0, соответствует переходу от ламинарного к турбулентному течению в потоке постоянной температуры. В разд. 7.3 было показано (в связи с теоремой Гельмгольца), что предположение о постоянстве температуры допустимо при достаточно медленном потоке, так как в этом случае диссипативные члены, входяш.ие в уравнение баланса энергии (1.42), имеют второй порядок малости и ими можно пренебречь. Мы будем считать это допуш.ение справедливым для всей области ламинарных потоков, вплоть до начала турбулентности. Это также означает, что в задачах с 5 а ф О мы считаем, что поперечный градиент температуры остается постоянным, т. е. таким, как и в покоящейся жидкости (вязкость V и теплопроводность X постоянны). Распределение скоростей и температур в основном потоке показано на рис. 12.1. [c.177]

Кроме того, приведенные законы распределения скоростей верны лишь для изотермического движения жидкости, когда температура ее во всех точках потока одинакова и постоянна. [c.36]

Неопределенная постоянная р в выражении (5.6.2) зависит от распределений скорости и температуры, которые при выводе выражения (5.6.1) считались функциями числа Прандтля и закона стратификации окружающей жидкости. Точная величина р неизвестна. Но ее можно оценить следующим образом. [c.294]

Это распределение выталкивающей силы при Я = 0 соответствует самому высокому распределению средней температуры жидкости и самым низким скоростям течения (рис. 9.3.3 и 9.3.4). Когда Я равно 1/2, т. е. нижнему граничному значению, при котором во всей области течения выталкивающая сила направлена вниз, выталкивающая сила равна нулю на стенке и имеет максимум при т) = 0,3. Напомним, что величина / всегда отрицательна при Я > 1/2 (течение направлено вниз) и положительна при Я <С О (течение направлено вверх) и что [c.520]

Эти дифференциальные уравнения в частных производных не образуют замкнутую систему, как это было показано в гл. 11. Чтобы преодолеть возникающие вследствие этого трудности, можно воспользоваться интегральными методами. На основании результатов экспериментальных исследований выбирается форма профилей скорости, температуры и концентрации (обычно в виде распределения Гаусса). Затем исходные уравнения интегрируются поперек рассматриваемой области течения для получения обыкновенных дифференциальных уравнений. И наконец, делаются предположения о скорости вовлечения жидкости из окружающего пространства (обычно в виде зависимости от локальной скорости на центральной линии факела). [c.171]

ЖИДКОГО слоя с1 = 2 ) менялась со временем. На рис. 14.2.2 приведены соответствующие распределения скоростей в зависимости от времени, полученные численно для двух значений числа Прандтля. При этом, по мере того как характерная разность температур в жидкости уменьшается со временем, происходит- [c.245]

Неустановившийся режим рассчитывался также для трех других типов граничных условий, причем начальная температура жидкости в полости принималась равной г. Был рассмотрен случай разных температур 1 в диапазоне 4—10°С, когда температуры четырех граничных поверхностей внезапно падали до 0°С [273]. Приведены примеры развития картин течения и процесса теплопередачи. Эти же авторы [233, 234] рассчитали также переходный режим конвекции для случая, когда все четыре ограничивающие стенки полости конвективно охлаждаются за счет внешней среды, поддерживаемой при постоянной температуре, а также для случая, когда температура стенок линейно убывает во времени от значения При этом были получены распределения скоростей и нестационарные температурные характеристики для некоторых типичных граничных режимов. [c.338]

Для ньютоновской жидкости характерно линейное распределение скоростей, как показано на рисунке. При этом градиент скорости йи/йу (скорость сдвига поперек слоя жидкости) остается постоянным. Угловой коэффициент графика зависимости напряжения сдвига от градиента скорости соответствует коэффициенту вязкости жидкости 1. Он зависит только от температуры и давления и не зависит от скорости сдвига. [c.412]

Рис. 5.29. Распределение скоростей в турбулентном потоке ньютоновской жидкости (Ке=20 ООО, с(=25 мм, вода при температуре 20 °С)

Рис. 7-17. Искажение кривой распределения скорости в нагреваемой или охлаждаемой трубе, когда вязкость жидкости зависит от температуры.

Докажите, что кривая распределения скорости идентична по форме с кривой распределения температуры для ламинарного потока жидкости с числом Рг-1, с постоянной скоростью над плоской пластиной. [c.252]

Нарисуйте по памяти максвелловский график распределения молекул жидкости по скорости. Затем, полагая, что 10% жидкости испарилось, нарисуйте новую кривую распределения для оставшихся 90% жидкости. Поясните, как изменилась температура жидкости в результате испарения части молекул. [c.199]

Выделим в жидкости, находящейся в движении, произвольный объем V, ограниченный поверхностью 5. Объем V жидкости расположен в неоднородном поле физического потенциала переноса ф. Задача сводится к выводу дифференциальных уравнений, описывающих распределение скоростей, концентраций и температур во времени и пространстве, что необходимо для решения многих задач гидродинамики, тепло- и массообмена. Если объемные силы консервативны, т. е. не изменяются во времени, то их можно заменить потенциалом переноса. [c.45]

Опыт показывает, однако, что в рабочем колесе наблюдается еще добавочная потеря напора Л/г, вызываемая неравномерным распределением скорости с, во входном сечении колеса и различием относительных скоростей гю в каналах между соседними лопатками. Это обстоятельство может повлечь за собой понижение давления ниже соответствующего температуре кипения жидкости н, как следствие, ее испарение и выделение растворенных газов. Образовавшиеся пузырьки пара и газа увлекаются потоком жидкости в область более высокого давления, где они конденсируются. В освобождающийся при этом объем устремляется жидкость, создавая множество местных гидравлических ударов большой силы, приводящих к повреждению или даже разрушению Насоса. Описанное явление, называемое кавитацией, сопровождается резким шумом, треском, а иногда даже сотрясением всей машины, не говоря уже о падении производительности и гидравлического коэффициента полезного действия. [c.121]

Некоторые из перечисленных величин связаны с N лекулярной структурой жидкости. Это относится в п( вую очередь к кинетическим коэффициентам, теплое кости, уравнению состояния жидкости. Переменность I нетических коэффициентов, как и плотности жидкое в зависимости от температуры и давления, приво/] к изменению распределения скоростей, температур концентраций в потоке жидкости и тем самым вли5 на интенсивность процессов переноса импульса, теп. вещества. [c.28]

Рассмотрим теперь, в какой мере следует учитывать эти эффекты ири расчете реактора. Возыйем вначале реактор вытеснения цилиндрической формы, заполненный только реакционной смесью. В таком реакторе иоток может быть либо ламинарным, либо турбулентным. В нервом случае действуют обычная молекулярная диффузия и конвекция, вызванная неравномерностью распределения температур. Если длина реактора значительно больше его диаметра, как это обычно имеет место в действительности, молекулярная диффузия в продольном направлении, как правило, почти не сказывается на работе реактора. Тем не менее, поперечная молекулярная диффузия может оказаться существенной, по крайней мере, в газах. Как уже указывалось, она будет снижать влияние распределения скоростей, приводящего к отклонению от режима идеального вытеснения. К этому вопросу, рассмотренному в работе Босворта 18], мы вернемся в 2. 7. Конвективный перенос в радиальном направлении может иметь аналогичный эффект, т. е. способствовать приближению к модели идеального вытеснения. Продольный конвективный перенос, который может наблюдаться в вертикальных цилиндрических аппаратах при сильном нагревании жидкости или газа, оказывает противоположное воздействие и может значительно снизить производительность реактора по сравнению с рассчитанной на основе модели идеального вытеснения. Этого можно избежать, правильно выбрав конструкцию реактора, например, использовав перегородки, либо горизонтальный реактор вместо вертикального. [c.60]

Если вязкость теплоносителя суш,е- ственно меняется с изменением температуры от значения на стенке до значения в центре потока, то распределение скорости меняется, как показано на рис. 3.15. На практике это может привести к увеличению коэф( зициеита теплоотдачи па 40%, если горячая поверхность охлаждается жидкостью или если холодная поверхность обогревается газом. [c.55]

При небольших скоростях течения (Х< i) величина X не является определяющим параметром. В этом случае коэффициент теплоотдачи будет изменяться лишь за счет изменения температуры газа вдоль канала. Тогда уравнение энергии (175) интегрируется и определяется распределение температуры торможения вдоль канала. Распределение скорости находится из уравнения количества движения (174). Именно такой подход обычно пспользуется при рассмотрении движения несжимаемой жидкости в канале постоянного сечения. При изучении движения сжимаемого газа раздельное интегрирование уравнений энергии и количества движения невозможно, так как коэффициент теплоотдачи в этом случае зависит от скорости газа. Вводя газодинамические функцин и безразмерную температуру торможения е = Т 1Т , получим [c.355]

Процесс растворения газов в жидкостях может осуществляться двояко либо путем распределения молекул газа в среде растворителя (например, растворение О2, N2 СН4 в воде), либо за счет химического взаимодействия между ними (растворенне КИз в воде). По мере насьпцення молекулы газа способны. постепенно выделяться из раствора. Если скорость выделения газа из жидкости равна скорости растворения, то при постоянных давлении и температуре устанавливается [c.111]

На рис. 5.7.8 показаны две расположенные на одной плоскости изотермические поверхности, находящиеся на расстоянии 5 друг от друга. Эту конфигурацию исследовали Спэрроу и Фагхри [159]. Имеются три разных режима течения. Течение около нижней поверхности, температура которой и, такое же, как течения, рассмотренные в разд. 3.3. В зазоре между поверхностями след стремится превратиться в факел. Условия отсутствия скольжения и изотермичности при у = 0 заменяются условиями симметрии. В жидкости, притекающей к передней кромке верхней поверхности, существуют распределения скорости и температуры. В этих притекающих динамическом и температурном слоях начинают развиваться новые пограничные слои. [c.305]

Кривая распределения температур, которая имеет форму параболы для изотермического потока, меняет свою форму в зависимости от вязкости. Па рис. 7-17 даны кривые распределения скоростей по Кивилу и Мак-Адамсу 1Л. 87]. Если теплоотдача происходит от стенки трубы к жидкости, то кривая распределения скорости (кривая й) более полога, чем парабола (кривая а), так как слои жидкости около стенок теплее и поэтому обладают меньшей вязкостью, чем жидкость близ оси трубы. Если теплоот-д.ача происходит от жидкости к Стенке, [c.247]

Расчеты, выполненные. в разделе 7-7, обычно дают хорошие сведения по теплообмену в жидкости или газе, если Рг О, проходящем по трубе, когда параболическая кривая распределения скорости, использованная для ламинарного потока в разделе 7-7, заменяется кривой распределения скорости в турбулентном потоке. Достаточно хороший результат получается, когда кривая распределения скорости Б турбулентном потоке аппроксимируется кривой постоянной скорости (slug — поток), при установившихся тепловых условиях и постоянном тепловом потоке у стенки эта операция приводит к соотношению Nud = 8 при постоянной температуре стенки —к соотношению Nud = 5,8. Более подробные сведения по теплообмену в жидких металлах будут представлены в разделе 10-4. [c.262]

Если в системе остался газообразный мономер, то после прекращения кипения будет идти разогрев всей системы, при этом несколько меняется теплоемкость смеси газ-жидкость и существенно возрастает теплота полимеризации Яжж м- Соответственно, наклон кривой АТ от АМ в этой области будет равен aз q J / p (при Т>Т , если мономер остался в жидкой фазе) или о з (Яжж+ мУСр (при Т>Т, , если мономер перешел в газовую фазу). Здесь Ср-средняя теплоемкость газожидкостной смеси. Схематическая кривая АТ от АМ во всем возможном диапазоне изменения температур представлена на рис. 3.26. Графическая зависимость позволяет определять распределение средних температур по зонам реактора с многоступенчатой подачей катализатора, если известно количество хюлимера, получающегося в каждой зоне, которое однозначно связано с количеством подаваемого катализатора. В частном случае, когда константы скорости роста и гибели активных центров полимеризации не зависят от температуры, а кинетическая схема полимеризации соответствует быстрому инициированию и первому порядку скорости реакции роста цепи по мономеру и гибели активных центров по их концентрации, имеем выражение для выхода полимера в виде [c.162]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология