Концентрация в турбулентных потоках

Рис. 15.5. Профиль концентраций турбулентном потоке

Благодаря увеличению скоростей гаэа и повышению степени турбулентности потока при олефиновом режиме синтеза улучшаются условия теплоотвода, снижение концентрации реагирующих компонентов, т. е. [c.111]

Возникновению процесса догорания способствует усиление турбулентности потока газа при входе его в циклоны и внутри их. На установках флюид модели IV (см. стр. 2С4),- в регенераторах которых газы движутся с повышенной скоростью и в циклоны поступает газ с высокой концентрацией катализатора, в систему пылеулавливания (рис. 85) впрыскивается вода [191]. Впрыск воды, предохраняет циклоны от перегрева, но при этом увеличиваются потери катализатора и снижается его активпость. [c.168]

Горение топлива в тепловых двигателях обычно происходит в сильно турбулизованном потоке. Турбулентный поток характеризуется неупорядоченным движением частиц газа, при котором скорость в каждой точке потока меняется по направлению и по величине. Для турбулентного потока характерно наличие пульсаций скорости, давления, температуры и концентрации вещества. Молекулярный механизм передачи тепла и массы вещества интенсифицируется пульсациями и перемешиваниями отдельных объемов газовой смеси. Параметрами, характеризующими турбулентность потока, являются путь перемешивания (масштаб турбулентности) и коэффициент турбулентного обмена. [c.138]

При недостаточной турбулентности потока в реакторах вытеснения возникает разница во времени пребывания реакционной смеси по поперечному сечению аппарата. При ламинарном потоке профиль скоростей по сечению реактора является параболическим с максимумом скорости в вершине параболы, превышающей вдвое среднюю скорость скорость постепенно уменьшается по направлению к стенке, у которой она равна нулю. Несмотря на то что среднее время пребывания смеси в аппарате при параболическом профиле скоростей такое же, как и при равномерном профиле" , степени превращения в обоих случаях неодинаковы. Более продолжительное время пребывания некоторых молекул в реакторе не всегда компенсируется менее продолжительным временем пребывания других молекул. Кроме того, положение усложняется наличием диффузии. Вследствие более длительного времени пребывания у стенок образовавшиеся там продукты реакции обладают сравнительно высокой концентрацией и диффундируют к центру реактора, в то время как исходные веш,ества [c.150]

Полное перемешивание раствора в поперечном направлении (развитый турбулентный поток), произвольные концентрации растворенного вещества. В этом случае проницаемость и селективность являются функциями только концентрации разделяемого раствора, и выражения ( .24) и ( .25) можно записать так [c.232]

Функцию y=f x) определяют экспериментально одним из двух следующих методов фотографируя расположение капелек нерас , творимой жидкости в турбулентном потоке или измеряя концентрации растворимой жидкости. При втором методе распределение кон-, центраций в любом сечении характеризуется законом ошибок, который приводит к уравнению [104] [c.51]

Развитие вихревого движения приводит к интенсивному поперечному переносу, к развитию турбулентности и, следовательно, интенсивному перемешиванию в потоке. В то же время для осуществления процессов массопередачи необходимо наличие градиента концентраций вдоль потока от входа до выхода нз аппарата, которые должны непрерывно изменяться. Интенсивное перемешивание в турбулентном потоке вызовет и продольное перемешивание, что снизит продольный градиент концентраций и ухудшит разделение. Чем больше будет коэффициент вихревой диффузии тем больше будет влиять эффект перемешивания. В этом смысле коэффициент служит характеристикой интенсивности перемешивания в диффузионных процессах. [c.197]

Для систем сравнительно простой геометрии (например, ламинарный или турбулентный поток в трубе) можно аналитически рассчитать неравномерность распределения частиц по времени пребывания, исходя из известного профиля распределения скоростей по сечению аппарата. В более сложных случаях для обнаружения возрастной неравномерности элементов потока необходимо каким-либо способом пометить частицы в момент их входа в аппарат, а затем, анализируя меченые частицы, произвести их распределение по возрастам. Обычно это осуществляется введением в поток небольшого количества индикатора, чтобы не нарушить общую гидродинамическую картину течения жидкости (газа), и затем последующим анализом концентрации потока в определенном месте системы. [c.212]

Скорость обмена бесконечно велика а -> оо. При этом концентрация индикатора в застойных и проточных зонах выравнивается (Л г i 2) и выражения для первых двух моментов кривой распределения переходят в соответствующие выражения для обычной диффузионной модели. В насадочной колонне этот случай имеет место практически вблизи точки инверсии, где скорость обмена резко повышается за счет развития турбулентности потоков. [c.372]

Рассмотрим кинетику быстрой агрегации за счет движения мелких частиц под действием турбулентных пульсаций [81]. Пусть частицы в турбулентном потоке со средней концентрацией частиц п, увлекаемые турбулентными пульсациями, хаотически перемещаются по объему несущей фазы, так что их движение сходно с броуновским. Пульсационное движение частиц можно поэтому охарактеризовать некоторым коэффициентом D . Задачу об агрегации частиц, как и задачу о броуновском движении в неподвижной среде, можно свести к некоторой диффузионной задаче. Можно считать, что в сфере радиуса йп происходит диффузия частиц, распределение которых характеризуется диффузионным уравнением [c.90]

Теория диффузионного пограничного слоя. Эта теория в основном справедлива для случая твердой фиксированной границы раздела фаз. В основе теории лежит гипотеза о постепенном затухании турбулентного движения по мере приближения к твердой границе раздела со стороны жидкой или газовой фазы. Физическая схема турбулентного потока в соответствии с данной моделью показана на рис. 2.14 [141. Ядро потока (область I) характеризуется режимом развитой турбулентности и постоянной концентрацией растворенного вещества. В области II, расположенной [c.153]

Полагая в (5.16) концентрацию частиц, равной единице, и переходя к их объемам, получим выражение для асимптотического поведения ядра коалесценции в турбулентном потоке в области близких по размерам частиц [c.92]

Поведение диспергированных частиц в турбулентном потоке жидкости в значительной степени определяется их концентрацией и отношением размера частиц к внутреннему масштабу турбулентности. При высокой концентрации частиц вследствие их взаимодействия и дополнительной диссипации энергии, обусловленной относительным движением частиц и жидкости, турбулентность подавляется. В предельном случае — при приближении концентрации частиц к их концентрации при плотной упаковке — турбулентность может даже полностью выродиться, или, как говорят, вымерзнуть . [c.180]

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]

Все это убедительно свидетельствует о необходимости при детальном исследовании процессов химического превращения в турбулентных потоках учитывать влияние флюктуаций температуры и концентраций реагентов на скорость протекания процессов. [c.178]

При рассмотрении реакций в турбулентных потоках выделяют случаи предварительно перемешанных или неперемешанных реагентов. В первом случае на скорости химических реакций влияют пульсации температуры и концентраций реагентов, обусловленные, например, неопределенностью в начальных условиях. Во втором случае турбулизация потоков, кроме того, влияет на скорость процессов химического превращения через изменение скорости процесса смешения. Пульсации температуры и других параметров и переменных сами порождаются в процессе смешения. Рассмотрим вначале случай предварительно перемешанных реагентов. Зто позволит в дальнейшем лучше разобраться во всем многообразии взаимосвязанных явлений, возникающих в случае предварительно неперемешанных реагентов [413]. [c.180]

В качестве высокомолекулярных добавок используют полиокс, полиакриламид, некоторые спирты (пропиловый, глицерин, поливиниловый и др.). Эти соединения обеспечивают "эффект Томсона" - снижают сопротивление трения в турбулентном потоке при концентрации 0,001-0,03%. Кроме снижения гидравлического сопротивления, уменьшаются поперечные пульсации и увеличивается толщина пограничного слоя, что благоприятно изменяет режим течения пристеночного слоя раствора. Отмеченные свойства позволяют повысить компактность и удельную мощность водяной струи, содержащей полимерные добавки, на значительном удалении от сопла (3-4 м). Выполненные авторами эксперименты по разрушению образцов нефтяного кокса струей водного раствора полиакриламида концентрацией 0,02% на опытном стенде позволили установить общую зако- / номерность повышения эффективности разрушения по сравнению с чистой струей воды. [c.194]

В данном случае, в отличие от молекулярной диффузии, не является физической константой и зависит от гидродинамических условий, определяемых в основном скоростью и масштабами турбулентности потока. Непосредственно у поверхности стенки трубы конвективный перенос из-за турбулентности потока сильно замедляется и в диффузионном подслое перемещение частиц возможно лишь за счет броуновского движения, являющегося следствием теплового движения. Направленное движение частиц за счет диффузии будет наблюдаться при разности их концентраций в различных точках системы. При этом среднее значение перемещения частицы в направлении движения за определенное время выражается уравнением Эйнштейна-Смолуховского /34/ [c.59]

Для систем с относительно крупными частицами при их небольших расходных концентрациях можно считать [24], что Др/g Дро, где Дро— потери на трение, которые имели бы место при течении одного газа при тех же условиях. Однако при течении взвесей с мелкими частицами в трубе малого диаметра величина Др/g может быть меньше, чем Дро [25], из-за того, что частицы подавляют турбулентность потока (см. разд. 8.5.1). [c.179]

Минимум числа Нуссельта наблюдается при сравнительно небольших массовых концентрациях и при использовании достаточно крупных частиц. Последние могут способствовать увеличению степени турбулентности потока, тогда как лишь малоинерционные частицы приводят к ускорению вязкой диссипации. Однако именно для них, как правило, не получают минимума Nu Поэтому подавлением турбулентности мелкими частицами вряд -ли можно объяснить наблюдаемое в ряде случаев снижение интенсивности теплообмена с дисперсным потоком. — Прим. ред. [c.239]

Поскольку в этих работах использовались весьма мелкие частицы при малых концентрациях, предполагалось, что при ударе они будут полностью прилипать к стенке без последующего отскока. Накапливаемые таким образом отложения могут считаться непосредственной мерой скорости соударения частиц со стенкой. Скорость турбулентного потока частиц к стенке определяется следующим образом [c.347]

Число Шервуда. Сравнение с экспериментом. Для определения поля концентрации вблизи сферической частицы, взвешенной в турбулентном потоке, и числа Шервуда теперь достаточно воспользоваться результатами 3, в которых под величиной Е , характеризующей интенсивность осевого растяжения (сжатия) в деформационном течении, следует подразумевать среднюю скорость растяжения вихревых линий <- со>, определяемую через локальную скорость диссипации энергии б по формуле (5.1). Выражение (3.8) для числа Шервуда принимает вид [117] [c.107]

В том случае, когда вода движется по стальным трубам, скорость коррозии постепенно снижается из-за снижения концентрации кислорода. В турбулентном потоке речной воды к поверхности стали подводится количество кислорода, достаточное для того, чтобы обеспечить пассивацию стали и уменьшить скорость коррозии. [c.10]

Турбулентность ветрового потока зависит от шероховатости подстилающей поверхности, термической стратификации атмосферы, а также вихрей, образующихся при обтекании препятствий. Изменение интенсивности турбулентности потока сказывается на распределении скоростей за препятствиями и на распределении концентрации примеси, что учитывается при расче- [c.106]

Обсуждение результатов. Значительные концентрации окиси углерода в газовой смеси указывают на то, что диффузионное горение пропана, вдуваемого через проницаемую стенку в турбулентный поток воздуха, в среднем не завершается целиком во фронте пламени — поверхности, на которой в результате взаимной диффузии устанавливается стехиометрическое соотношение [c.35]

Влияние концентрации исследовано еще недостаточно не до конца вскрыты причины этого явления не ясно, насколько влияет увеличение концентрации на изменение профиля скоростей потока по сечению, а также на изменение степени турбулентности потока. [c.35]

Применение принципа нсовдоожиженного слоя к адсорбции газообразных или растворенных веществ из потока позволяет использовать высокодисперсный адсорбент, поскольку потеря напора потока во взвешенном слое практически не зависит от дпснерсности частиц. С повышением дисперсности частиц в кипящем слое определяющую роль в кинетике адсорбции начинает играть скорость внешней диффузии адсорбата к поверхности адсорбента. Это открывает возможность интенсификации адсорбционного процесса путем использования гидродинамических факторов — интенсивности перемешивания частиц в слое, их концентрации, турбулентности потока, проходящего через слой адсорбента, и т. д. [c.105]

Массообмен. Перенос массы в направлении поверхности соприкосновения фаз может происходить в результате молекулярной диффузии и конвекции, вызва.нной гидростатическими силами, течением потока или использованием перемешивающих устройств. Отдельный случай представляет собой движение турбулентного потока, в котором можно различить две зоны ламинарную (слой около поверхности соприкосновения фаз — пограничный слой) и турбулентную (в глубине фазы — ядро потока). В ламинарном слое вещество переносится главным образом молекулярной диффузией, а в турбулентной зоне в основном вследствие завихрений и флуктуаций локальной скорости движения потока. Считая, что в турбулентной зоне концентрация практически выравнивается, перенос массы в такой системе можно представить как молекулярную диффузию через пограничный ламинарный слой с эффективной (приведенной) толщиной. Перенос вещества до границы раздела фаз называется массоотдачей. [c.244]

Артор не совсем точно излагает основные концепции, лежащие в основе модели Кинга, а также выводы в отношении характера зависимости от В а, вытекающие из нее. В основу модели положена возможность одновременного действия двух механизмов переноса вещества от свободной поверхности вглубь жидкости в турбулентном потоке. Один из них соответствует постепенному затуханию коэффициентов турбулентного обмена с приближением к межфазной границе. Этот механизм Кинг считает относящимся к вихрям сравнительно небольшого масштаба. Другой механизм связан с обновлением поверхности сравнительно крупными вихрями (их размер должен быть больше толщины слоя, в котором происходит затухание по первому механизму и где соответственно происходит основное изменение концентрации). Таким образом, модель Кинга, по существу, включает представления теорий пограничного диффузионного слоя (см. выше) и обновления поверхности (см. ниже). Что касается возможного характера зависимости от О а, то на основании собственных экспериментальных данных, полученных в ячейке с мешалкой и в насадочной колонне и анализа результатов, полученных другими исследователями, Кинг приходит к выводу о более узком интервале практически возможного изменения показателя степени при Оа от 0,5 до 0,75. Прим. пер. [c.102]

Оба исследователя наблюдали переход от псевдоожиженного к слабо псевдоожиженному или непсевдоожиженному движущемуся слою и инверсию перепада давления. Движущийся псевдоожиженный слой формировался в верхней части трубы, где градиент давления был для этой цели достаточным. Процесс протекал плавно, в общем с равномерным распределением частиц, опускавшихся по трубе. По-видимому, движение частиц сопровождалось перемешивапием, но не столь бурным, чтобы можно было говорить о турбулентном потоке скорее оно было ближе к ламинарному. Однако, па нижних участках трубы нисходящее движение частиц приобретало скачкообразный характер. Рассчитанная по перепаду давления концентрация твердого материала рр изменялась от 0,7 г/см в верхней части трубы до 0,85 г/см в ее основании. [c.587]

Бензин каталитического крекинга очищают с применением гомогенного катализатора. Бензин из приемной емкости перекачивается в аппарат предварительной промывки, где с раствором едкого натра (с концентрацией 1-6%) удаляют кислоты и сероводород. Предварительно в бензин добавляют нерастворимый в щелочи антиокислитель - ионол - из расчета 0,01-0,06 кг на 1 тонну сырья. После предварительной промывки бензин смешивают с 1,5-2-х кратным количеством воздуха и с 0,12-0,15 объемами раствора едкого натра концентрацией 6-10% и подается в смеситель. Смеситель оборудован 9-ю вертикально расположенными одна над другой расходомерными диафрагмами. За счет турбулентности потока, создаваемого при прохождении бензина, щелочи и воздуха через отверстия диафрагм, обеспечивается хороший контакт между этими тремя составляющими. Меркаптан экстрагируется в щелочную фазу и окисляется до дисульфидов, а дисульфиды переносятся назад в бензиновую фазу. Из смесителя смесь поступает в отстойник, в котором раствор едкого натра отделяется и поступает обратно в смеситель. Раствор едкого натра, циркулирующий через смеситель, содержит 0,01-0,2% катализатора. Катализатор периодически добавляют через специальный бачок. Давление в системе 0,8 - 1,0 МПа. [c.39]

Из теории турбулентности известно [25], что перенос взвешенных в потоке частиц осуществляется главным образом крупномасштабными вихревыми образованиями, присущими турбулентному потоку. Величина образований обусловлена порядком размера потока и поэтому перенос частиц осуществляется по всей глубине потока. Крупные вихри (крупномасштабная турбулентность) захватывают и переносят взвешенные частицы различных размеров. При отсутствии центробежных сил (на поворотах, ответвлениях и т. п.), а также специфических особенностей пылегазовой смеси (уплотнение пыли в местах поворота, залипание ее на поверхностях, комкование и 1. д.), поля концентрации (запыленности) должны меняться незначительно в сравнительно широком диапазоне изменения скоростей и размеров частиц и при сравнительно небольших концентрациях (хд < < 0,3 кг/кг) и мало влияют на характер полей скоростей всего потока. Это подтверждается опытами ряда исследователей [45]. (Вопросы осаждения аэрозольных частиц на стенках сравнительно длинных труб и каналов в соответствии с миграционной теорией осаждения [97 ] здесь не рассматривается.) В проведенных опытах [45] изучалось распределение концентрации (х, кг/кг) и плотности пылевого потока [ , кг/(м -с) ] в рабочей камере модели аппарата при различных условиях подвода и раздачи потока по сечению. Для запыливаиия потока воздуха применялась зола тощего угля с фракционным составом, приведенным ниже, и плотностью р = = 2,16 г/см . [c.312]

При малой концентрации частиц, когда их взаимодействием можно пренебречь, поведение каждой из частиц можно рассматривать как если бы в турбулентном потоке она была единственной. Если при этом частицы крупные, по сравнению с внутренним масштабом турбулентности, то они будут увлекаться в основном только крупномасштабными пульсациями. Если же частицы меньше Яо, что характерно для рассматриваемых нами задач, то основное лияние на их движение будут оказывать пульсации порядка внутреннего масштаба турбулентности. Увлекаемые этими пульсациями капли дисперсной фазы движутся вместе с ними. При этом вследствие неполного увлечения возникает относительное движение капель и жидкости. Для определения закономерностей этого относительного движения мы будем исходить из уравнения медленного относительного движения сферической частицы, выведенного Бассэ, Буссинеском и Озееном для случая покоящейся жидкости и обобщенного Ченом для случая жидкости, движущейся с переменной скоростью [153] [c.180]

Процесс массопередачи теснейшим образом связан со структурой турбулентного потока в каждой фазе. Как известно из гидродинамики (см. стр. 47), при турбулентном движении потока у твердой стенки образуется пограничный слой. Аналогично в каждой фазе различают ядро, пли основную массу фазы, и пограничный слой у границы фазы. В я д р е вещество переносится преимущественно турбулентными пульсациями и концентрация распределяемого вещества, как показано на рнс. Х-5, в ядре практически постоянна. В пограничном слое происходит постепенное затухание турбулентности. Это выражается все более резким изменением концентрации по мере приближения к поверхности раздела. Непосредственно у поверхности перенос сильно замедляется, так как его скорость уже определяется скоростью молекулярной диф4)узии. В этой области наблюдается наиболее резкое, близкое к линейному, изменение концентрации вплоть до границы раздела фаз (см. рис. Х-5). [c.395]

Критерий 51 характеризует подобие полей концентраций и скоростей при массоотдаче в турбулентных потоках, подобных друг другу. [c.405]

Распространение реакции в турбулентном потоке происходит так же, как и в ламинарном, в виде осредненной по времени волны повышения температуры, концентрации гтродуктов и т. д., которая движется нормально к поверхности, разделяющей свежую смесь и продукты реакции. Из общих соображений очевидно, что осреднен-ные кривые температуры и концентрации для турбулентного пламени имеют тот же характер, что и для ламинарного, хотя в деталях они могут различаться (например, положением точки перегиба, относительной длиной зоны догорания и т. д.). [c.134]

С возрастанием скорости течения коррозия усиливается, особенно в турбулентном потоке. Движущаяся морская вода может разрушать слой ржавчины и усиливать приток кислорода. Ударное водействие воды ускоряет разрушение металла. Кавитация обнажает свежую поверхность стали и тем самым усиливает коррозию Повышение температуры среды способствует ускорению коррозии. Вместе с тем нагрев морской воды может приводить к выпадению защитного осадка или уменьшать концентрацию растворенного кислорода [c.36]

Используя теорему Г. И. Тейлора [39] о поведении частицы в изотропном турбулентном потоке и предполагая, что распределение концентрации в облаке совпадает с нормальным распределением Гаусса, О. Г. Сэттон получил следующее рещение для стационарного точечного источника [c.69]

Из-за резких деформаций занятого примесью объема в турбулентном потоке образуются очень искривленные и запутанные слои с резко различающилшся значениями концентрации. Это приводит к ускорению молекулярной диффузии, т. е. к более быстрому выравниванию концентрации в молекулярных дшсштабах. Однако смешение до молекулярных масштабов отстает от смешения в среднем однородность средних ио времени концентраций далеко ие означает однородности мгновенных концентраций. Прп расчете диффузионного горения необходимо знать не только закономерности турбулентного перемешивания, но и степень смешения до молекулярной однородности. [c.18]

Таким образом, имеется такая область протекания процесса горения—ее принято называть диффузионной, — в которой существенными и решающими для скорости процесса становятся физические факторы, как, например, характер течения газо-воздушного потока, распределение скоростей, концентраций и температур в этом потоке, форма и размеры обтекаемых тел (камеры, горелки и т. п.), характер общей и местной турбулентности потока, соотношения между молекулярной и молярной (турбулентной) диффузией, перераспределение тепла внутри потока (особенно в зоне горения), а также между потоком и внешней средой (теплообмен, вызванный неадиабатич-ностью системы). Не говоря о некотором, еще возможном воздействии кинетических факторов, чисто физическая картина процесса становится столь сложной, что задача не может получить общего решения либо не удается составить замкнутую систему дифференциальных уравнений с четким определением граничных условий, либо при наличии такой системы уравнений их не удается проинтегрировать без грубых упрощений, не отвечающих истинному ходу процесса. [c.65]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология