Энергия турбулентный поток

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]

Внутренний масштаб Хо турбулентных пульсаций или размер наименьших вихрей, в которых энергия турбулентного потока диссипирует в теплоту для изотропной турбулентности определяется уравнением Эйнштейна [c.77]

Расчеты показывают, что в условиях длительной непрерывной эксплуатации затраты энергии на движение теплоносителя с повышенными скоростями и турбулентностью потоков вполне оправданы, так как обеспечиваются стабильные параметры работы аппарата и меньшая чувствительность к факторам, определяющим интенсивность рассеивания тепла. Эффективность эксплуатации систем воздушного охлаждения при использовании АВО в качестве сухой градирни также во многом определяется скоростью движения вторичного теплоносителя. Если при прямом охлаждении эффективность системы опреде- [c.148]

Размеры наименьших вихрей / , которые составляют турбулентный поток и в которых энергия турбулентного движения преобразуется (диссипирует) в теплоту, для изотропной турбулентности могут быть найдены из уравнения Эйнштейна [c.120]

Турбулентный теплоперенос энергии в потоке вязкого сжимаемого газа будет иметь место всегда, пока сохраняется градиент статического давления и отличное от адиабатного закона распределение термодинамической температуры. Доказательством несомненности возникновения вихревого эффекта за счет взаимодействия двух противоположных движущихся осевых потоков считается образование нагретого и охлажденного потоков в вихревой трубе при раскручивании периферийным потоком дополнительно вводимого в центр трубы потока со стороны вывода нагретого потока [17, 18]. Однако данный эксперимент, являясь сам по себе доказательством возникновения энергообмена между самостоятельными потоками, еще не подтверждает возникающее температурное разделение при образовании вторичного потока из исходного внешнего. В данной теории явно не учитывается такой важный фактор, как формирование термодинамических параметров исходного потока в каналах сопловых вводов. Как отмечается в работе [10], величина термодинамической температуры поступающего из сопловых вводов в вихревую трубу газа является наиболее важной, так как при прочих равных условиях именно она определяет в конечном счете среднюю термодинамическую температуру в сечении С, а следовательно, и температурный эффект вихревой трубы А1х . Под сечением С имеется в виду сечение соплового ввода Д1х = 1] - 1, где 1 — температура торможения исходного газа, [c.28]

Энергии Количества движения Вещества Энергии турбулентности Потока жидкости (газа) в слое Энтальпия А (температура Т) Скорость, м/ Масса /-того компонента Л// Степень турбулентности Кг Давление Фурье Навье-Стокса Фи ка Фика Дарси Коэффициент теплопроводности Динамическая вязкость Коэффициент диффузии Коэффициент диффузии вихрей Коэффициент проницаемости [c.413]

При введении жидкости в газовый поток дробление крупных капель на более мелкие за счет энергии турбулентного потока происходит, когда внешние силы, действующие на каплю, преодолевают силы поверхностного натяжения. Исходя из равновесия динамического давления на каплю и сил поверхностного натяжения Прандтль получил следующее выражение для диаметра получающихся капель й [c.381]

При молекулярном переносе (ламинарный поток) наблюдается лишь продольный перенос количества энергии, а также массы вещества, в то время как в турбулентном потоке существует не только продольный перенос, но и поперечный, что и приводит к возникновению дополнительного касательного напряжения и соответственно дополни- [c.116]

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]

На основании теории вихревого движения можно принять, что в сравнимых точках турбулентного потока, не ограниченного твердой стенкой, возникают вихри равной величины с одинаковыми скоростями циркуляции. Поскольку массообмен происходит на свободных поверхностях фаз и допускается турбулентная природа обмена, то перепад давления в двухфазной системе, который характеризует интенсивность образования вихрей, должен быть взят с учетом лишь той энергии, которая затрачивается на взаимодействие между потоками. [c.148]

При турбулентном потоке критерий Пекле для продольного перемешивания значительно вьппе, чем при ламинарном. Благодаря турбулентности ускоряется обратный перенос энергии и вещества, [c.108]

При турбулентном движении вязкой жидкости ее кинетическая энергия вследствие вязкого трения преобразуется в тепло. Поэтому турбулентный поток вязкой жидкости является диссипативным, и для его поддержания необходим постоянный подвод энергии извне. В противном случае турбулентность вырождается. С другой стороны, влияние вязкости как бы усредняет турбулентность по объему, делает ее более однородной. В предельном случае, когда структура турбулентности во всех точках исследуемого объема количественно одинакова, она называется однородной. [c.176]

В [35] применялся численный метод [36 для решения систем эллиптических дифференциальных уравнений в частных производных для задачи о потоке, падающем на поверхность из единичного щелевого сопла. Система уравнений должна быть замкнута с помощью более или менее произвольной гипотезы о взаимосвязи между корреляциями турбулентных пульсаций (например, и и, о р, v T ) и средними значениями скоростей, давлений, температур и т. д. Метод дает множество подробной информации о всем поле течения линиях тока, линиях равной завихренности, изотермах и линиях равной энергии турбулентности. К сожалению, расчеты были выполнены только для одного фиксированного относительного расстояния от сопла до пластины Я/В=8. Числа Нуссельта находятся в хорош ем согласии с данными измерений [20[. Однако их поперечное изменение значительно отличается от измеренных кривых, особенно для низких чисел Рейнольдса. [c.269]

В вихревых насосах приращение энергии перекачиваемой жидкости происходит в результате турбулентного обмена энергией основного потока на входе насоса и вторичного потока в рабочем колесе. [c.27]

Если капля имеет некоторый диаметр щ,. на нее могуг результативно воздействовать только пульсации с масштабом X = Деформация капли и. ее последующее, деление, происходит за счет кинетической энергии сплошной среда = Рси а12, обусловленной разностью пульсационных скоростей и действующих на расстоянии, щ,.- Крупномасштабные пульсации (X > увлекая за собой каплю, вследствие малой разности скоростей на расстоянии не могут быть причиной ее деформации. Точно-так же не могут воздействовать на каплю и пульсации с масштабами К < dц . Так как турбулентный поток имеет внутренний масштаб все капли в процессе дробления должны стремиться к максимальному устойчивому диаметру р о. которому в сплошной среде соответствует критерий Ке р = 1. [c.59]

Вполне очевидно, что размеры капель, дробящихся в турбулентном потоке сплошной среда (при d > о). не будут зависеть от ее вязкости, а также от вязкости дисперсной фазы Vд. Увеличение Vд только затормаживает сдвиг слоев жидкости в капле, что соответственно отражается на скорости ее деформации. При высоких значениях Уд, несмотря на наличие необходимой кинетической энергии А и, деление капли может и не произойти, если время воздействия на нее внешнего потока невелико [53]. Поведение капли в процессе дробления по существующим представлениям [45, 62 ] сводится к следующему. [c.59]

С увеличением турбулентности потоков теплоотдача возрастает. Однако для создания высокой турбулентности необходимы высокие скорости потоков, что не всегда может быть оправдано потребуются повышенный расход энергии на привод насоса, а та же толстостенные аппараты, работающие под давлением. [c.164]

Сопротивление трения, называемое также сопротивлением по длине, существует при движении реальной жидкости по всей длине трубопровода. На него оказывает влияние режим течения жидкости (ламинарный, турбулентный, степень развития турбулентности). Так, турбулентный поток, как отмечалось, характеризуется не только обычной, но и турбулентной вязкостью, которая зависит от гидродинамических условий и вызывает дополнительные потери энергии при движении жидкости. [c.85]

Мощность, затрачиваемая на перемешивание. Высокая степень перемешивания жидкости достигается в случае, если вся масса жидкости, заключенная в сосуде, находится в условиях турбулентного потока. Количество механической энергии, требующейся для турбулизации всей массы жидкости, зависит от конструкции сосуда и мешалки, а также от физических свойств перемешиваемых жидкостей. [c.17]

В жидкостях с вязкостью больше 10 И-с/м Создание турбулентного потока С помощью турбинных и пропеллерных мешалок затруднительно. Высокоскоростные жидкостные потоки очень быстро рассеивают свою энергию при преодолении сил трения в таких жидкостях. Как будет показано в главе IV, турбинные и пропеллерные мешалки неэффективны при перемешивании вязких жидкостей, что неоднократно отмечали и различные исследователи [5, 6, 8, И, 12]. Высокоскоростные жидкостные потоки, создаваемые этими мешалками, не проникают в глубь системы, что приводит к образованию застойных зон [51. [c.29]

При увеличении критерия Рейнольдса поток преобразуется из ламинарного в турбулентный. Для аппарата стандартной конструкции этот переход осуществляется постепенно, при значениях Re от 20 до 2000. Функция мощности Ф зависит от критерия Рейнольдса при значениях Re примерно до 300 (область ВС на рис. П-1). В точке С жидкости сообщается достаточная энергия, чтобы началось образование центральной вихревой воронки. Однако отражательные перегородки эффективно противодействуют образованию воронки, и функция мощности Ф в этом случае зависит от величины критерия Рейнольдса при Re до 10 ОСЮ (область D). Уравнение (П,4) справедливо для переходной области значений критерия Рейнольдса. Полностью турбулентному потоку соответствует горизонтальный участок кривой м()Щ-пости на рис. П-1 (область DE). Здесь Ф не зависит от величины критериев Фруда и Рейнольдса. В этом случае [c.35]

Числа Рейнольдса крупномасштабных пульсаций имеют порядок величины числа Рейнольдса всего потока. Для этих пульсаций силы вязкости не играют никакой роли. Наложение друг на друга крупномасштабных пульсаций порождает мелкомасштабные пульсационные движения, для которых Ре быстро снижается с уменьшением К. В крупномасштабных пульсациях заключена основная часть кинематической энергии турбулентного движения, которая постепенно переходит к пульсациям меньших масштабов, имеющих меньшие скорости их- Хотя число мелкомасштабных пульсаций весьма велико, они содержат лишь малую часть кинетической энергии потока. Тем не менее мелкие.пульсации играют очень важную роль в турбулентном потоке. [c.43]

В турбулентном потоке происходят пульсации скоростей, под действием которых частицы жидкости, движущиеся в главном (осевом) направлении, получают также поперечные перемещения, приводящие к интенсивному перемешиванию потока по сечению и требующие соответственно большей затраты энергии на движение, жидкости, чем при ламинарном потоке. [c.41]

Постепенный прогресс в проблеме моделирования турбулентности привел к созданию моделей, в которых потоки переносимых турбулентностью субстанций рассчитываются по локальным значениям двух скалярных характеристик кинетической энергии турбулентности к и скорости ее диссипации е. [c.89]

Сравнение с ламинарным режимом (для которого гу) показывает, что при переходе к турбулентному режиму влияние вязкости на сопротивление значительно уменьшается, и, напротив, значительно возрастает влияние скорости движения жидкости. Это объясняется тем, что в турбулентном потоке вязкостное сопротивление (пропорциональное первой степени скорости) сосредоточено лишь в пределах тонкого слоя у стенок. Основная часть сопротивления создаётся в результате перемешивания частиц жидкости в переходном участке и турбулентном ядре и связана с рассеиванием кинетической энергии [c.125]

Многие свойства турбулентности могут быть выражены через две величины. Одна из них — интенсивность турбулентности j — является мерой средней кинетической энергии турбулентного движения. щ — отклонение скорости потока // от ее среднего значения Uf в данном направлении, где Uf = Uf - -+ Uf. Вторая величина — физический размер (или, иначе, время жизни) рассматриваемых вихрей — связана с коэффициентом корреляции скорости Rf. Выраженные в форме Лагранжа (в системе, движущейся с элементом среды) скорости газа, разделенные промежутком времени т, связаны соотношением [c.79]

Применяя метод Рейнольдса к уравнению энергии однофазного потока, одну из форм уравнения ба--ланса турбулентной энергии [1, 2] можно представить в виде [c.270]

Предполагая, что частицы действуют в газе как континуум, Хинце [3] получил соответствующее уравнение турбулентной энергии для потока взвеси в об-щем виде [c.271]

Большой вклад в изучение в СССР вихревого эффекта внес А.П. Меркулов. В предложенной им гипотезе процесса энергетического разделения большое внимание уделено турбулентному энер-гообмену. Энергия турбулентности используется для осуществления работы охлаждения вынужденного вихря, так как за счет радиальной составляющей турбулентной пульсационной скорости элементарные турбулентные моли перемещаются по радиусу в поле высокого радиального градиента статического давления . При адиабатном сжатии или расширении турбулентные моли изменяют свою температуру, соответственно вызывая нафев или охлаждение газа при смешении со своим слоем. Передавая тепло из зоны низкого в зону высокого статического давления, они осуществляют элементарные турбулентные циклы. Охлаждение имеет место только в приосевом потоке, так как в нем и статическая температура, и окружающая скорость падают, обеспечивая снижение полной температуры . Основная доля кинетической энергии исходного потока зафачивается на закрутку вынужденного вихря и дисси-пирует в турбулентность. Энергия на закрутку передается до тех пор, пока не наступит равновесие со свободным вихрем в сопловом сечении . Считается, что формирование центрального потока происходит по всей длине фубы и завершается в сопловом сечении. Учет поля центробежных сил проводится через радиальный фадиент статического давления. Передача кинетической энергии направлена от периферии к оси, и часть ее расходуется на турбулентность. Термодинамическая температура в приосевой области ниже, чем в периферийной области вихревой трубы. [c.23]

Для турбулентного потока статистические свойства тензора градиентов скорости, а также старших производных от скорости определяются микромасштабными характеристиками турбулентности и описываются, согласно теории А. Н. Колмогорова [55], двумя размерными параметрами коэффициентом кинематической вязкости жидкости V и средней локальной скоростью диссипации энергии е. Отношение членов, содержащих вторые производные от скорости обтекания, к членам, пропорциональным градиентам скоростей, в разложении поля скоростей вблизи частицы в ряд Тейлора будет порядка или а Е /v) / где а — радиус частицы, Е = О (е /г /г) мера средней локальной скорости растяжения-сжатия, характеризующая поле турбулентного течения [13]. Величина 1/2 E Jv представляет собой число Рей- [c.104]

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]

Принято считать, что физический механизм превращения части механической энергии движения в турбулентном потоке состоит в постепенной передаче кинетической энергии пульса-ционного движения от наиболее крупных по размерам пульсирующих глобул к все меньшим и меньшим по размерам пульсирующим объемчикам вещества потока, где и происходит преобразование части механической энергии турбулентного потока в энергию хаотического движения молекул вещества, т. е. в теплоту. Напомним, кстати, что такого рода переход механической энергии вещества потока в теплоту (диссипация работы в теплоту) посредством работы потока против сил трения, согласно второму закону термодинамики, является необратимым процессом. [c.57]

Совершенствование технологии подачи объемных потоков СОЖ осуществляется нейтрализацией воздушных потоков и повышением кинетической энергии (турбулентности) потоков СОЖ. Воздушные потоки нейтрализуются подводом к вращающемуся кругу механических отсекателей, в качестве которых можно использовать прикрепляемые к защитному кожуху дуговые пластины применением гидравлических или пневматических заслонов заполнением пор круга (импрегни-рованием) легкоплавкими или пластичными веществами. Последний способ наиболее эффективен. Нейтрализация воздушных потоков чаще всего используется при скоростном шлифовании. На рис. 5 показано типовое устройство для подачи СОЖ при круглом наружном скоростном шлифовании с гидравлическим заслоном. В устройстве жидкость, вытекающая из сопла а, направляется перпендикулярно к рабочей поверхности круга 5 и выполняет роль гидравлического заслона, защищающего струю, вытекающую из сопла Ь, от воздушных потоков. Деталь 4 дополнительно охлаждается потоком СОЖ, подаваемым через сопло с. Расход СОЖ через каждое сопло регулируют с помощью заслонки одним из винтов 1, 2, 3. Способы повышения кинетической энергии потоков СОЖ до уровня, необходимого для преодоления отрицательного действия воздушных потоков, приведены в табл. И. [c.60]

Структуру турбулентного потока можно представить в виде совокупности турбулентных вихрей различного размера, или, как часто говорят, масштаба. Крупномасштабные вихри, обладающие значительной кинетической энергией, являются неустойчивыми образованиями и распадаются на более мелкие, распределяя между ними свою кинетическую энергию. За время жизни крупномасштабного вихря только незначительная часть его энергии расходуется на трение, ос-новная же часть передается более мелкомасштабным вихрям, которые в свою очередь также могут дробиться с образованием более мелких вихрей и т. д. Таким обазом, в турбулентном потоке идет непрерывная перекачка энергии от крупномасштабных вихрей к более мелким. [c.176]

На рис. 3 представлено распределение турбулентных интенсивностей в зависимости от соотношения гЩ для разных импеллеров. Турбулентная интенсивность является мерой энергии, распределяющейся между флуктуирующей скоростью, обусловливающей местное перемешивание, и средней скоростью, влияющей на перемещение жидкости или на смешение. Для т>1рбины с плоскими лопатками (рис. 3, а) значения интенсивности меняются от 0,35 уел. ед. вблизи ту рбины до 0,6 уел. ед. рядом со стенкой. Увеличение интенсивности с расстоянием происходит в связи с тем, что средняя скорость уменьшается быстрее флуктуирующей. Интенсивность не зависит от скорости вращения импеллера. Иными словами, когда достигается полное развитие турбулентного потока, дополнительная энергия постоянно распределяется между потоком и турбулентностью. [c.179]

Действительно, наличие частиц в газовом потоке уменьшает турбулентность самого потока за счет частичной диссипации энергии турбулентных вихрей, омывающих частицу. Следует предви- [c.32]

Скорости этих перемещений и т. Вследствие неустойчивости пульсации первого порядка на них накладываются пульсации второго порядка, имеющие масштаб X" < X, и пульсационные скорости и" < и. Такой процесс последовательного измельчения пульсаций происходит до тех пор, пока для пульсаций некоторого порядка I число Не,- = A,oM, /v не окажется достаточно малым, чтобы ощутимое влияние вязкости жидкости предупреждало образование пульсаций I + 1 порядка. Величина называется внутренним (минимальным) масштабом турбулентности. Число Не,-для внутреннего масштаба имеет порядок единицы. При этих значениях Йе энергия мелкомасштабных турбулентных пульсаций благодаря вязкости диссипируется в тепловую. Хотя энергия диссипации и обусловливается в конечном итоге вязкостью жидкости, ее величину Е характеризуют крупномасштабные пульсации. В частности, она равна потере энергии самых крупномасштабных движений на создание движений меньшего масштаба. Учитывая это, а также ничтожную роль вязкости, можно считать, что основными параметрами, характеризующими свойства турбулентного потока жидкости, являются ее плотность р и энергия диссипации Е. В соответствии с этим скорость турбулентных пульсаций по закону Колмогорова—Обухова , [c.58]

Основной эффект присадки заключается в снижении турбу-леетности в потоке жидкости. При введении DR снижается количество энергии, расходуемое на покрытие потерь в турбулентном потоке, что приводит к увеличению производительности насосов. Присадка может работать только в трубопроводах с турбулентным ре жимом течения при числах Рейнольдса более 5000. Эффективность ее использования возрастает при транспорте легких сырых нефтей вязкостью не выше 60 сСт. Рабочий раствор СВК целесообразно использовать при скорости течения жидкости от 0,9 до 3,9 м/с, причем лучше будет работать СВК в трубопроводах с меньшим диаметром из-за более высокой турбулентности. Небольшой объем присадки может значительно повысить производительность трубопровода. Использование присадки СВК в коли- [c.212]

Потери энергии при турбулентном течении жидкости в трубах постоянного сечения (т. е. потери напора на трение) также получаются иными, нежели при ламинарном. В турбулентном потоке потери напора на трение зяа Чйтельно больше, чем в ламинарном при тех же-р 1змерах трубы, расходе и вязкости жидкости, а следо-в1ггель1 0, при одинаковых Ве [c.97]

Очевидно, что для получения более четких представлений о механизме турбулентности потоков взвесей необходимо проведение более детальных исследований [6]. В частности, особое внимание необходимо уделить вопросу о роли члена VIII в уравнении (8.2), определяющего генерирование турбулентности. Например, когда т <С te, как принималось при выводе уравнения. (8.4), вклад турбулентной энергии частиц при течении со сдвигом, может быть весьма значительным. . [c.273]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология