Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Количество движения механизм переноса

    Если плотность газа в системе так мала, что средняя длина свободного пробега имеет тот же порядок, что п расстояние между плоскостями, или больше, то в такой системе изменяется и механизм переноса. Перенос в этом случае происходит не посредством столкновений между молекулами газа, а в результате столкновений молекул с плоскостями (так как в среднем молекула не претерпевает соударений на пути от одной пластины к другой). Можно подсчитать перенос количества движения непосредственно [c.161]


    Рис. 103 иллюстрирует взаимосвязь между гидравлическим сопротивлением насадки и ее разделяющей способностью. Линейная зависимость числа теоретических ступеней, приходящихся на 1 м рабочей высоты колонны, Пуд для насадки из спиралей (см. табл. 29) от гидравлического сопротивления при турбулентном движении паров показывает, что во всем интервале нагрузок для турбулентного режима между переносом количества движения, тепла и вещества в процессе ректификации существует аналогия. Механизм массообмена при этом остается неизменным. Выше линии изломов с—с (см. рис. 103) пар в виде пузырей барботирует через накопившийся слой жидкости, причем процесс массообмена протекает уже по другому закону [203, 206, 208]. [c.166]

    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]

    Возвращаясь к уравнению сохранения количества движения, рассмотрим снова контрольный объем . Заметим прежде всего, что количество движения — вектор, определяемый тремя независимыми координатами, и, следовательно, уравнение движения векторное уравнение, имеющее три компоненты. Количество движения может передаваться через поверхность, ограничивающую контрольный объем, двумя способами конвекцией или проводимостью. В первом случае рассматривается объем жидкости, протекающей через поверхность, и поток количества движения (т. е. количество движения на единицу поверхности в единицу времени), равный рос. Другой 8 механизм, с помощью которого количество движения переносится из некоторого элемента объема или вносится в него, связан с межмолекулярными силами, действующими с обеих сторон, ограничивающей элемент поверхности 5. [c.100]

    Совершенно так же можно вывести формулу для осредненного значения произведения и Т, если предположить, что механизм переноса тепла подобен механизму переноса количества движения. В этом случае Т = и поэтому [c.319]


    Для получения дополнительных сведений относительно струи, помимо ее формы, принимают допущение о природе турбулентного смешения. Это допущение обычно связано с механизмом переноса количества движения (или завихренности) в поперечном направлении потока жидкости. Так, необходимо постулировать, каким образом происходит процесс микромасштабного смешения. Так как процесс смешения непосредственно связан с турбулентностью, принимаемая система допущений должна одновременно -объяснить турбулентные колебания элементарных объемов жидкости. [c.298]

    Количественное выражение этих связей различно для различных режимов движения жидкости и обусловливается особенностями механизмов переноса субстанции (т. е. количества движения и теплоты). [c.6]

    Остановимся теперь на обзоре молярного механизма переноса теплоты и количества движения. Он возможен при турбулентном движении жидкости. Экспериментально и аналитически доказана неустойчивость ламинарной формы движения жидкости в трубах, пограничных слоях, струях, начиная с некоторого, предельного для данных условий движения, значения числа Рейнольдса [c.20]

    Местная величина этой выталкивающей силы зависит от местной температуры и (или) концентрации. Эта сила записывается как результат уравновешивания инерционных сил н сил вязкости. Справедливо также уравнение неразрывности. Уравнение энергии учитывает наряду с другими видами энергии диффузионный и конвективный перенос тепловой энергии. Наконец, для каждого химического компонента существует уравнение баланса диффузии, конвекции и производства или исчезновения данного компонента в результате химических реакций. Поскольку уравнения теплового и химического переноса вещества зависят от и С, они не разделяются, а входят совместно в последнее уравнение баланса сил и количества движения в виде члена В. Это главный источник сложности механизмов, управляющих течениями, вызванными выталкивающей силой. Такие же трудности возникают и в других случаях, в которых сила зависит от местной плотности, например во вращающемся объеме жидкости. [c.28]

    Эти вторичные осредненные течения вызывают в пограничном слое значительный перенос количества движения в поперечном направлении. В результате существенно изменяется основное осредненное течение. Продолжим анализ данных, представленных на рис. 11.3.2, а. Линии тока были получены для условий течения в точке В (рис. 11.2.1) она в соответствии с результатами экспериментов расположена непосредственно перед началом области перехода. При Ъг= 2п- - )п нижний вихрь переносит жидкость с высокой продольной составляющей количества движения из внутренней части пограничного слоя во внешнюю, низкоскоростную область течения. Одновременно в той же плоскости 2 верхний вихрь, вращающийся в противоположном направлении, переносит низконапорную жидкость из дальнего поля течения в область пограничного слоя. В результате действия этого механизма внешняя часть профиля средней скорости становится более крутой в плоскостях 02= (2п + 1)л и более пологой при 02 = 2ш. [c.29]

    Отдельной (важной ) проблемой являются границы (пределы) сохранения аналогии в переносе импульса (количества движения), теплоты и вещества. В общем, можно сказать, что тройная аналогия в процессах переноса сохраняется, пока остаются близкими механизмы переноса различных субстанций. [c.490]

    Как уже отмечалось, коэффициент вязкости зависит от температуры, но практически не зависит от давления. С ростом температуры вязкость газов увеличивается, а вязкость жидкости уменьшается. Подобное различие объясняется различными механизмами переноса количествами движения в газе и в жидкости. В газе молекулы находятся относительно далеко друг от друга и характеризуются средней длиной свободного пробега молекул I. Поэтому в газе [c.48]

    Кроме подобия между процессами диффузии и теплопередачи суш ествует еш,е глубокая аналогия между механизмом этих двух процессов и механизмом процесса переноса количества движения, которым определяется сопротивление движению газа или жидкости. В отсутствии турбулентности интенсивность всех трех процессов характеризуется коэффициентами молекулярного переноса. [c.26]

    Все три кинетических коэффициента, или коэффициента переноса, а, В и V, имеют одинаковую размерность —см ]сек. Для газов, где механизм переноса всех трех величин —тепла, вещества и количества движения — одинаков и связан с тепловым движением молекул, все три коэффициента а, В, V но численному значению — одного порядка. В случае жидкостей коэффициент кинематической вязкости может быть гораздо больше коэффициентов температуропроводности и, в особенности, диффузии. [c.27]

    Так как механизм внутреннего трения сводится к процессу переноса количества движения, который совершенно подобен процессам переноса тепла и вещества, то подобие между процессами диффузии и теплопередачи можно распространить и на сопротивление трения. Такое подобие между теплоотдачей (а следовательно и диффузией) и сопротивлением трения было впервые установлено Рейнольдсом и получило название аналогии Рейнольдса. Если сопротивление связано только с трением, то коэффициент сопротивления оказывается соответствующим критерию Стэнтона и между обеими величинами получается весьма простая численная связь  [c.38]


    Молекулярный перенос массы и энергии происходит вследствие беспорядочного теплового движения микрочастиц. Перенос массы по такому механизму называется диффузией, а энергии — теплопроводностью. Макроскопические количества массы и энергии переносятся лишь при наличии движущей силы, т. е. при отклонении системы от состояния равновесия. Как было показано выше, условием материального равновесия фазы является постоянство состава, а условием теплового равновесия — постоянство температуры во всем объеме фазы. [c.50]

    Величина Ох = ЦР выражает количество движения, переносимое через единицу поверхности Р в единицу времени в направлении перпендикулярном движению жидкости, т. е. поток количества движения. Этот поток создается соударяющимися молекулами и подобен потоку энергии, обусловленному молекулярным механизмом переноса, т. е. теплопроводностью. [c.56]

    При турбулентном режиме перенос количества движения и энергии происходит не только по описанному молекулярному механизму, но главным образом за счет переноса макроколичеств жидкости из более быстрых частей потока в более медленные и наоборот. Такой механизм подобен рассмотренному механизму молекулярной вязкости с той разницей, что вместо микрочастиц перенос количества движения осуществляется макрочастицами, в результате чего в жидкости возникает дополнительное трение. Подобно тому как при ламинарном режиме движения трение в жидкости связывают с молекулярной вязкостью, при турбулентном режиме его характеризуют турбулентной вязкостью. Для турбулентного режима движения жидкости формула (I. 132) записывается в виде  [c.57]

    Различают два механизма переноса энергии 1) молекулярный и 2) конвективный. По первому механизму передача энергии осуществляется в результате соударений микрочастиц (электронов, ионов, молекул и т. д.), т. е. путем молекулярной теплопроводности. При этом изменяется кинетическая энергия микрочастиц. Скорость молекулярного переноса зависит от физических свойств среды. По второму механизму энергия переносится макроскопическими количествами движущейся жидкости. Скорость конвективного переноса энергии тоже является функцией свойств среды, но основную роль при этом играют условия движения. Вывод уравнения, описывающего перенос энергии в движущейся среде, аналогичен выводу уравнений движения, и сводится к составлению энергетического баланса для элементарного объема жидкости [c.60]

    Приведенные уравнения тождественны по форме. Первые слагаемые в правой части этих уравнений, заключенные в круглые скобки, определяют, соответственно, скорость переноса количества движения, энергии и массы за счет конвективного механизма, вторые— за счет молекулярного механизма, а третьи характеризуют мощность внешнего источника. Одинаковая форма уравнений, описывающих рассматриваемые процессы, указывает на подобие полей скоростей, температур и концентраций в движущихся средах. Различие этих полей обусловливается разными мощностями внешних источников (если они имеются), а также значениями транспортных коэффициентов у, а я О для рассматриваемой среды. При [c.65]

    Критерий подобия тепловых процессов Рет называется критерием Пекле и представляет собой отношение скоростей переноса теплоты в движущейся среде за счет течения жидкости (конвективный механизм) и теплопроводности (молекулярный механизм). Он аналогичен критерию Рейнольдса, который можно рассматривать как отношение скоростей переноса количества движения по конвективному и молекулярному механизмам. Поскольку на конвективный перенос теплоты влияют условия движения жидкости, то условия подобия тепловых процессов помимо равенства критериев Пекле и Фурье для образца и модели должны включать равенство критериев гидродинамического подобия. Поэтому в соответствии со второй теоремой подобия тепловые процессы описываются обобщенной зависимостью  [c.76]

    В результате получается производный критерий, называемый диффузионным критерием Прандтля. Как и тепловой критерий Прандтля, он содержит только те величины, которые характеризуют свойства вещества, — транспортные коэффициенты, являющиеся мерой скорости переноса (по молекулярному механизму) количеств движения (V) и вещества (/)). Следовательно, критерий Ргд определяет, в каком соотношении находятся поля скоростей и концентраций в рассматриваемой подвижной среде (см. гл. V). [c.79]

    Как указывалось выше, механизм молекулярной вязкости состоит в переносе количества движения в потоке жидкости за счет теплового движения молекул. Механизм турбулентной вязкости заключается в переносе количества движения не отдельными молекулами, а комками жидкости, участвующими в турбулентных пульсациях. Молекулы переносят импульс (количество движения) со скоростью их теплового движения на длину свободного пробега, турбулентные же пульсации переносят количество движения со скоростью этих пульсаций на значительно большее расстояние, равное длине пути смешения. В связи с этим диссипация энергии в турбулентных пульсациях значительно превышает диссипацию энергии, обусловленную молекулярной вязкостью. [c.111]

    Потоки количества движения и энергии, учитывая единый механизм их переноса при турбулентном движении, можно выразить аналогичными выражениями  [c.300]

    Так как перенос количества движения, энергии и массы при турбулентном движении жидкости происходит по единому механизму, коэффициент турбулентной диффузии можно выразить через длину пути смешения I соотношением, аналогичным (11.60)  [c.420]

    Современный этап развития научных исследований в области основных процессов и аппаратов хими ческой технологии характеризуется широким использованием представлений и методов таких естественнонаучных дисциплин, как гидромеханика, термодинамика необратимых процессов, статистическая физика, а также других разделов физики. Это обусловлено тем, что основу теоретического анализа процессов химической технологии составляет описание процессов переноса массы, тепла, а также количества движения в одно- и многофазных средах. Закономерности, которым подчиняются эти процессы переноса, изучаются с помощью фундаментальных методов, разработанных в указанных выше разделах механики и физики. Без применения этих методов невозможно дальнейшее развитие научных представлений о механизме протекания тепло- и массообменных, а также химических процессов, которые осуществляются в химико-технологи-ческих аппаратах, а следовательно, и разработка более точных методов расчета этих процессов. [c.5]

    По рис. 4-8 видно, как меняется механизм переноса количества движения. [c.119]

    Необходимо отметить, что вязкость различных жидкостей при температуре окружающей среды колеблется в очень щироких пределах от 10 до пз [17], тогда как теплопроводность органических жидкостей изменяется (в зависимости от рода жидкости) не более чем в 5 раз. Из этого можно сделать вывод, что механизмы переноса количества движения и энергии различны. [c.413]

    Точные решения уравнений пограничного слоя довольно сложны, за исключением лишь самых простых случаев. Их применяют обычно к задачам ламинарной конвекции, основные характеристики которой хорошо известны, но область практического использования ограничена. Для решения задач как ламинарной, так и турбулентной конвекции получили распространение методы приближенного интегрирования, не требующие детального описания физического механизма процессов. Эти методы привлекательны тем, что позволяют значительно расширить круг задач, для которых может быть получено аналитическое решение. При анализе турбулентной конвекции широко используется аналогия между переносом тепла, массы и количества движения, подтвержденная большим объемом достоверных опытных данных. [c.30]

    Подобие процессов переноса не исчерпывается подобием между явлениями диффузии и теплопередачи. Существует еще и третий процесс переноса, в известной степени подобный двум указанным это перенос количества движения, которым определяется сопротивление, испытываемое потоком со стороны твердых поверхностей. Это сопротивление слагается из двух частей сопротивления трения и сопротивления формы (сопротивления давления). В случае плохо обтекаемых тел, например, пластинки, поставленной поперек потока, существенную роль играет сопротивление формы, связанное со срывом струй нри обтекании с образованием за телом мертвой зоны (зона обратной циркуляции). Эти явления не имеют, понятно, никакой аналогии в процессах переноса тенла и вещества. При течении вдоль шероховатой поверхности каждая неровность ведет себя, как плохо обтекаемое тело, на котором происходит срыв, так что механизм сопротивления также не сводится просто к переносу количества движения. Но при течении вдоль гладкой стенки, в гладкой трубе или вокруг хорошо обтекаемого тела сопротивление формы можно считать отсутствующим. В подобных случаях механизм сопротивления сводится целиком к сопротивлению трения, т. е. к переносу количества движения. Тогда возникает аналогия между этим процессом и процессами передачи тепла и вещества, [c.367]

    Идеальным было бы такое изучение процесса, при котором можщ) проектировать промышленную установку в любом масштабе на основе теоретических расчетов с использованием данных, полученных при лабораторных исследованиях. Развивающееся в последние годы изучение механизмов процессов переноса количества движения, массы и теплоты, а также кинетики химических превращений позволило разработать расчетные методы масштабирования (методы математического моделирования). [c.441]

    Один из возможных подходов к пониманию особенностей поведения вязкости жидкостей упомянут в /34, 82/. Он заключается в рассмотрении переноса тангенциального количества движения в жидкости механизмом флуктуационных сдвиговых движений, которые в области самых высоких частот спекура этих движений представляют собой сдвиговые гиперакустические волны, аналогичные поперечным фононам в твердом тепе. На пути анализа такого коллективного механизма переноса получаются соотношения, связывающие вязкость со скоростью гиперзвука ц . Одао из них имеет вид [c.60]

    В предыдущих главах было показано, что на основе статистической механики могут быть рассчитаны термодинамические функции идеальных гааов и охарактеризованы химические и фазовые равновесия. Статистическая механика позволяет также рассчитьвать скорости различных процессов. Наиболее простыми являются процессы переноса. Если в теле какое-либо свойство неодинаково в различных местах, то начинается процесс выравнивания этого свойства, перенос его от мест с большим значением к местам с меньшим. Если температура неодинакова, начинается перенос тепла (теплопроводность) если неодинакова концеиграция, начинается перенос компонента (диффузия) если различные части тела имеют различную макроскопическую скорость, начинается перенос количества движения (вязкость). Физический механизм переноса в газах, жидкостях и твердых телах различен. [c.184]

    Процессы тепло- и массопереноса через рассматриваемую поверхность 5 осуществляются двумя видами механизма переноса 1) молекулярным, т. е. переносом, возникающим в результате стремления системы к термодинамическому равновесию, отклонения от которого объясняются неоднородностью поля потенциала 2) макроскопическим-конъе.кплшыы переносом, вызванным наличием поля скоростей жидкости в объеме V. В случае переноса количества движения (импульса) к указанным двум видам переноса добавляется также перенос, вызванный наличием поля гидростатического давления, а при переносе теплоты - перенос за счет теплового излучения. [c.46]

    Хотя приведенное выше описание является до некоторой степени упрощенным, в нем отражены существенные характеристики процесса стабилизации пламени телами илохообтекаемой формы. К ним относятся следующие характеристики 1) наличие зоны рециркуляции 2) размер зоны рециркуляции, а также температура, скорость и концентрация активных частиц в горячих газах в этой зоне должны быть такими, чтобы втекающая в эту зону свежая горючая смесь воспламенялась и реагировала настолько быстро, чтобы зона рециркуляции находилась в условиях, необходимых для последующего зажигания 3) распространение пламени, которое может быть инициировано в зоне рециркуляции 4) независимо от того, угаснет ли в зоне рециркуляции иламя до того, как распространится по всей смеси, или оно вообще не будет инициировано, химическая реакция и перенос количества движения, тепла и массы на границе горючей смеси и продуктов сгорания, вытекающих из зоны рециркуляции, должны быть такими, чтобы смесь воспламенялась ниже ио потоку, инициируя таким образом другое пламя, способное распространиться по всей камере сгорания 5) распространение пламен должно происходить так, чтобы не нарушался указанный выше механизм инициирования пламени очевидно, что проскок пламени будет нарушать этот механизм. [c.90]

    Механизм жидкостного (вязкого) трения, согласно молекуляр-но-кинетической теории, заключается в следующем. Скорость движения молекул в потоке жидкости можно рассматривать как сумму усредненной скорости движения молекул, зависящей от температуры, и скорости потока в рассматриваемой точке. Следовательно, в слоях жидкости, движущихся с большей скоростью, находятся более быстрые молекулы. При наличии градиента скорости соударение быстрых и медленных молекул вызывает перенос некоторого количества движения от первых ко вторым. При отсутствии внешней силы такой процесс приводил бы к замедлению быстрых и ускорению медленных молекул до тех пор, пока скорости не усреднятся во всем объеме, т. е. пока не наступит состояние равновесия. Чтобы поддерживать градиент скорости, без которого невозможно движение жидкости, необходимо приложить внешнюю силу. В движущейся жидкости за счет этой силы создается касательное напряжение. Согласно второму закону Ньютона, сила / равна производной количества движения тхю по времени  [c.56]

    Прандтля для этих фаз имеют порядок единицы. Э "о означает, что в газовых и паровых потоках существует подобие мсждх процессом переноса количества движения и диАфузисниым переносом целевого компонента. Следовательно, в зонах потока, где основным является молекулярное (вязкое) трение, преобладает перенос целевого компонента за счет молекулярной диффузии, а области инерционного течения газов или паров соответствует преимущественный перенос целевого компонента за счет конвективного механизма. [c.26]

    Если предположить, что механизм турбулентного обмена количества движения массы и тепла одинаков, то при этом, как видно из сравнения выражений (6-34), (6-43) и (6-45а), одинаковыми получаются 8т, Ё5 и 8т- Однако ОПЫТЫ показзли, что коэффициенты турбулентного обмена при переносе количества движения и при переносе тепла или примеси не совпадают, в частности, в случае свободной турбулентности Ед1ет—2, а Ет=Ед. По теории переноса завихренности коэффициент турбулентного обмена получается больше, чем по теории переноса количества движения, поэтому теория Г. Тейлора дает лучшее совпадение с опытными данными по коэффициентам переноса. [c.97]

    Диффузионный механизм переноса субстанции имеет чисто молекулярную природу и является следствием беспорядочного теплового движения молекул вещества (в общем случае - структурных частиц, из которых состоит рассматриваемое вещество). Тепловое движение молекул равновероятно во всех направлениях, следовательно, количество молекул примеси какого-либо компонента, перемещающихся со скоростью теплового движения (сотни метров в секунду для молекул типа азота, кислорода при комнатной температуре) от точки с большей концентрацией компонента, превышает количество молекул компонента, перемещающихся в противоположную сторону от точки с меньшей концентрацией. Разность таких противоположных потоков молекул целевого компонента и составляет результирующий диффузионный поток компонента в среде молекул других веществ (в среде фазы-носителя)- При этом не имеет значения, неподвижна среда или движется (конвектирует) как целое с какой-либо скоростью. [c.16]

    Гелий-11 обладает, как это было замечено, очень малой вязкостью. Если заставлять колебаться в нем цилиндр и измерять его затухания, то обнаруживается, что затухания очень малые, и вязкость оказывается порядка 10 пуазов, т. е. приближается к вязкости газа. Далее, было установлено, что гелий в очень узких капиллярах обладает исключительно большой теплопроводностью. Противоречие- этих двух фактов (теоретически казалось, что в обоих случаях имеется механизм переноса количества движенхш) дало мне возможность предположить, что тот механизм теплопроводности, который предполагали для жидкого гелия-П, т. е. обычная теплопроводность, не настоящий механизм теплопроводности гелия, а механизм кажущийся. На самом деле можно было думать, что происходит конвекция, и гелий-П обладает исключительно большой текучестью. Те же эксперименты, которые были произведены с колебаниями цилиндров, являются ошибочными, потому что не было учтено, вихревое движение. Действительно, если рассмотреть результаты канадских авторов, то числа Рейнольдса у них были высоки, и движение было вихревое. [c.8]

    Работы Френкеля [1], Андраде [2] и других показали, что в механизме вязкости жидкостей существенную роль играет передача количества движения молекулами, колеблющимися около некоторых положений равновесия, которые время от времени смещаются в пространстве. Отвлекаясь от рассмотрения деталей того процесса, в отношении которых разными авторами делаются разные предположения, следует признать, что при таком толковании вязкость жидкостей в сущности сводится к переносу количества движения некоторыми колебаниями от одних молекулярных слоев к другим, находящимся в состоянии относительного движения. Таким образом, мы приходим к идее обмена количеством движения между слоями молекул жидкости при посредстве волн, соответствующих беспорядочным тепловым колебаниям молекул жидкости. Следует отметить, что в принципе этот механизм вязкости может включить в себя также и передачу количества движения, обусловленную поступательными движенжя ями молекул. Действительно, Джинс [3] показал, что в случае газа беспорядочные поступательные движения молекул могут быть также представлены в виде системы волн, наименьшая длина которых порядка среднего расстояния между молекулами. Поэтому тепловые движения молекул жидкости как поступательные, так и колебательные можно интерпретировать в виде некоторой системы волн, а вязкость жидкости как передачу количества движения этими волнами. [c.35]

Смотреть страницы где упоминается термин Количество движения механизм переноса: [c.156]    [c.468]    [c.148]    [c.53]    [c.19]    [c.194]    [c.234]    [c.15]    [c.227]   
Явления переноса (1974) -- [ c.23 ]



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Количество движения



© 2025 chem21.info Реклама на сайте