Режим свободной турбулентности

П. Пенный (режим свободной турбулентности) [c.44]

При дальнейшем увеличении скорости пара возникает пенный режим или режим свободной турбулентности. При [c.27]

В. В. Кафаров, который посвятил ряд работ изучению гидродинамики и массопередачи в контактных аппаратах [70, 71], отмечает, что высокая эффективность аппаратов может быть обеспечена только при развитой свободной турбулентности в контактной зоне. Кафаров отмечает, что режим свободной турбулентности в тарельчатых аппаратах, как и в насадочных, соответствует минимальному удельному весу газожидкостных эмульсий. При этом в тарельчатых аппаратах наблюдается максимальная высота пены. Этим условиям отвечают режимы струйный на границе с пенным и пенный. В насадочных колоннах этим условиям отвечает режим эмульгирования, открытый Кафаровым. Поэтому В. В. Кафаров именует соответствующий режим в тарельчатых аппаратах (ситчатых) также режимом эмульгирования. [c.136]

Практически в соответствии с обычными гидродинамическими режимами проведения диффузионных процессов показатель степени п при числе Прандтля должен меняться в пределах от 1/3 (ламинарный режиму, если условно допустить применение этого термина к двухфазному потоку, до 1-(режим развитой свободной турбулентности). [c.246]

Пенный режим как режим развитой свободной турбулентности [116] является автомодельным в нем влияние молекулярных характеристик потоков на перенос энергии становится несущественным. [c.33]

За переходной областью возникает турбулентный (автомодельный по отношению к Ке) режим (отрезок СО на рис. 6-15, а). При этом поток, непосредственно прилегающий к цилиндру, является фактически установившимся. Справа от цилиндра находятся два слоя, образующие вихри, которые неустойчивы и распадаются в беспорядочные структурные образования, типичные для турбулентности (Ке = 2 10 режим В на рис. 6-15,6). Такая свободная турбулентность развивается в течениях со сдвигом без непосредственного влияния твердых границ потока. [c.116]

Анализируя и сопоставляя работу насадочных и ситчатых колонн в режиме развитой свободной турбулентности, Кафаров приходит к весьма важному выводу о глубокой аналогии в работе этих различных по типу аппаратов. Он отмечает также, что в ситчатых колоннах режим эмульгирования наступает при меньших скоростях пара, чем в насадочных. В условиях развитой свободной турбулентности массообмен происходит весьма интенсивно. При этом роль молекулярной диффузии незначительна. Взаимное проникновение газовых и жидкостных вихрей настолько велико, что массообмен достигает максимального значения, не достижимого при всех прочих режимах. При этом роль физико-химических свойств системы не имеет существенного значения. [c.136]

Пульсация позволяет осуществить в колонне режим развитой свободной турбулентности , в котором скорость массопередачи не зависит от молекулярной диффузии в фазах, а целиком определяется турбулентной (коэффициент турбулентной диффузии примерно на 6 порядков выше коэффициента молекулярной диффузии ионов в растворе). Это, естественно, повышает эффективность колонны. [c.102]

Указанное выше третье условие оптимизации процесса растворения железных стружек может быть выполнено с помощью известных механических способов интенсификации перемешивания жидкости увеличением скорости движения жидкости, барботированием ее воздухом, вибрацией слоя железных стружек, пульсацией потока. Из перечисленных способов наиболее перспективным является пульсация потока, т. е. возвратнопоступательное движение жидкости в реакторе. Колебательное движение потока, скорость которого в несколько раз превышает линейную, создает в реакторе режим свободной развитой турбулентности, что интенсифицирует массообменные процессы растворения железных стружек и улучшает работу устройства в целом. [c.63]

Физическая картина зоны движения распыленных частиц, называемой факелом распыления, показана на рис. 31. Для большого количества практических случаев центробежного распыления факел можно квалифицировать как свободную турбулентную струю. Этот режим движения имеет место, когда расстояние от распылителя до стенок аппарата существенно превышает диаметр отверстий распылителя. Подобные условия с определенной долей упрощения можно принять, например, для испарительных, сушильных, кристаллизационных и других аппаратов. Скорости истечения ж идкости с диска обычно превышают 100 м/с (что определяет турбулентный характер движения), диаметр аппарата и расстояние диска от крышки (или днища) камеры значительно больше рабочей высоты диска. [c.83]

Так как при предельных скоростях в насадочных колоннах возникает режим развитой свободной турбулентности, характеризующийся неустойчивостью границ раздела фаз, когда вихри одной фазы проникают в вихри другой фазы, не представляется возможным определить, какая же из фаз в насадке будет сплошной, а какая дисперсной. Поэтому при расчете предельных скоростей достаточно определить линейную скорость одной из фаз, и на основании соотношения скоростей потоков фаз можно определить линейную скорость другой фазы. [c.513]

Поскольку число Прандтля характеризует относительное соотношение профилей скоростей и концентраций, то следует ожидать, что влияние этого соотношения на процесс массопередачи должно меняться в зависимости от гидродинамической обстановки процесса, т. е. должен меняться показатель степени при числе Прандтля. При наиболее равномерном распределении жидкости и газа в двухфазном потоке в условиях развитой свободной турбулентности в соответствии со структурой уравнений (VI.45) и (VI.46) показатель степени п должен достигать максимального значения, равного единице. При снижении турбулизации потоков показатель степени п при числе Прандтля должен уменьшаться, становясь в пределе, когда движение прекратится, равным нулю. В последнем случае понятие о соотношении профилей скоростей и концентраций теряет свой смысл. Практически в соответствии с обычными гидродинамическими режимами проведения диффузионных процессов показатель степени п при числе Прандтля должен меняться в пределах от 1/3 (ламинарный режим), если условно допустить применение этого термина к двухфазному потоку, до 1 (режим развитой свободной турбулентности). Таким образом, для различных гидродинамических режимов вид уравнений (VI.45) может быть уточнен. [c.197]

В. В. Кафаров [51, 67, 205] выдвинул ряд положений, являющихся базой теории межфазного массопереноса, основанной на представлениях о межфазной турбулентности. На границе раздела фаз, течение которых не ограничивается твердыми стенками, возникает особый гидродинамический режим, характеризующийся образованием вихрей последние пронизывают пограничные слои и проникают вглубь фазовых потоков. Такой режим определяется как режим развитой свободной турбулентности. В этом режиме (режиме эмульгирования или турбулентной пены) двухфазная си-тема представляет собой недвижный комплекс газожидкостных вихрей со значительным развитием межфазной поверхности и быстрым ее обновлением. Газожидкостной системе присущи основные особенности свободной турбулентности — отсутствие гашения турбулентных пульсаций, наличие нормальных составляющих скорости, отсутствие заметного влияния молекулярных характеристик на массоперенос. Таким образом, межфазная поверхность сама становится источником турбулентности и масса переносится через поверхность раздела фаз вихрями с осями, перпендикулярными направлению движения потоков. Анализируя условия, в которых возникает межфазная турбулентность, В. В. Кафаров указывает [51], что вихри на межфазной поверхности возникают при различающихся по величине и направлению скоростях движения фазовых потоков, в частности в тарельчатых колоннах создается благоприятная обстановка для вихреобразования на границе раздела фаз. В наших экспериментах на тарельчатых контактных устройствах различного типа — это важное обстоятельство следует подчеркнуть еще раз — во всем исследованном диапазоне нагрузок по жидкости и газу наблюдался режим развитой свободной турбулентности (см. гл. ГУ, стр. 114). [c.155]

Из-за бесконечного расширения струи и ее обмена импульсом с неподвижной окружающей средой ускоряющаяся горизонтальная составляющая скорости должна в конечном счете преобразоваться в замедляющееся течение пристенной струи. Таким образом, составляющая скорости и>х(а г) параллельная стенке, первоначально линейно увеличивающаяся от нуля, должна достигнуть максимального значения на определенном расстоянии Xg rg) от критической точки и в конце концов устремляется к нулю как в полностью развитой пристенной струе. Экспонента п приблизительно равна 0,5 для плоской [8, 10, 11] и 1 для осесимметричной [8, И, 12] турбулентной пристенной струи. Поскольку стабилизирующее влияние ускорения поддерживает ламинарным режим течения в пограничном слое, в зоне формирования потока переход к турбулентному режиму течения в общем случае будет происходить сразу после (или г ) в области замедления потока. Пристенный пограничный слой и граница свободной струи растут вместе, формируя типичный профиль пристенной струи, [c.268]

Турбулентный режим течения пленки. Наличие волнообразований на свободной поверхности приводит к постепенному развитию поперечного перемешивания в пленке жидкости. Поэтому для пленочного течения нет критического числа Рейнольдса, определяющего переход в область турбулентного течения. Ориентировочно можно считать турбулентность в пленке развитой при Ке л > 1200. [c.134]

Если увеличивать плотность орошения и скорость газа, то начинает сказываться тормозящее действие пара на стекание жидкости, т. е. возникает промежуточный режим. В этом режиме сплошной фазой остается паровая, но пар, затормаживаемый жидкостью, образует вихри, благодаря чему увеличивается эффективность массопередачи. При дальнейшем увеличении скорости пара возникает турбулентный режим. При этом пар препятствует свободному стеканию жидкости и вызывает задержку (подвисание) жидкости в насадке стекающая жидкость сильно турбулизирована в паровом потоке образуются вихри, однако течение жидкости все еще сохраняет струйно-пленочный характер, а сплошной фазой остается паровая. [c.46]

С целью упрощения дальнейшего анализа предположим, что имеет место устойчивый режим работы слоя и средняя скорость частиц равна нулю, то есть поток частиц через любое сечение слоя равен нулю. Такое движение приводит к флуктуациям других величин, характеризующих состояние слоя, в частности, к колебаниям объемного содержания дисперсной фазы. Причиной таких колебаний являются несколько физических процессов, причем вклад каждого из них в общий механизм пульсационного движения фаз еще до конца не выявлен. Взаимодействие отдельных частиц друг с другом происходит, как правило, не в результате их непосредственного столкновения, а через посредство несущей (сплошной) фазы. При достаточно больших относительных скоростях движения фаз отдельные частицы имеют турбулентные следы, которые могут взаимодействовать как мем<ду собой, так и с дисперсными частицами. Оценка пространственного масштаба такого хаотического движения имеет порядок средней длины свободного пробега частиц между столкновениями а временной масштаб т порядка величины А средняя по модулю пульсационная скорость [c.198]

В зависимости от скорости потока в колонне возможны три гидродинамических режима ламинарный, промежуточный и турбулентный, при которых поток пара является сплошным, непрерывным и заполняет свободный объем насадки, не занятый жидкостью, в то время как жидкость стекает лишь по поверхности насадки. Дальнейшее развитие турбулентного движения может привести к преодолению сил поверхностного натяжения и нарушению граничной поверхности между жидкостью и паром. При этом газовые вихри проникают в жидкость, происходит образование эмульсии, и массообмен между фазами сильно возрастает. Такой режим называется эмульгационным. [c.269]

Как показали многочисленные исследования, изменение скорости движения потоков в насадочных колоннах приводит к существенным изменениям гидродинамического режима. При невысоких скоростях имеет место так называемый пленочный режим, при увеличении скорости последовательно возникают промежуточный, турбулентный и,наконец,— режим эмульгирования, после чего наступает так называемое захлебывание аппарата. Сказанное иллюстрируется рис. vn. 3, где показана зависимость перепада давления в колонне от скорости газа Б свободном сечении. [c.385]

Более близки к практическому приложению взгляды, высказанные В. В. Кафаровым [104, 105, 106]. Кафаров считает пленочную теорию необоснованной и не способной объяснить явления массообмена в условиях развитой турбулентности на свободных поверхностях. По его мнению, при определенных гидродинамических условиях граница раздела фаз непрерывно разрывается, обновляется и при этом паровые или газовые вихри проникают в так же завихренную жидкость. Этот режим Кафаров называет режимом эмульгирования, и мы познакомились с ним в предыдущих параграфах. [c.146]

Т — турбулентный режим Я— переходный В — вязкостный ламинарный ВГ — вязкостный гравитационный Г — гравитационный (свободная конвекция) [c.65]

В аммиачных кожухотрубных испарителях хладагент кипит на пучке гладких стальных труб, во фреоновых — на гладких стальных либо на медных оребренных трубах. Кипение аммиака происходит в зоне свободного движения и неразвитого кипения, фреонов — в зоне неразвитого и начале развитого пузырькового кипения. Режим течения хладоносителя в зависимости от его температуры чаще всего ламинарный либо переходный от ламинарного к турбулентному. [c.75]

Турбулентный режим движения в пленке наступает при числах Рейнольдса порядка 1500, а при наличии значительных возмущений и раньше. Турбулентное движение в пленке представляет частный случай турбулентного течения жидкости со свободной поверхностью. [c.689]

К сходным представлениям о характере гидродинамических режимов, возникающих на перекрестноточных ситчатых тарелках, пришли многие авторы [133—140]. Существуют, однако, работы, в которых режим турбулентной пены на ситчатых перекрестноточных тарелках не отмечался — вслед за режимом ячеистой пены при скорости газа 1,4—1,7 м/с И. Н. Кузьминых и др. [141-143] наблюдали режим открытых газовых факелов (режим газовых струй и брызг), переходящий при скорости газа выше 2 м/с в инжекционный режим, сопровождающийся полным уносом жидкости с тарелок. Как показал анализ этих работ, режим открытых газовых факелов наступает на ситчатых тарелках со свободным сечением менее 0,15 м /м , о чем свидетельствует и более поздняя работа [148], хотя некоторые исследователи [144—146] наблюдали режим турбулентной пены и в этих условиях. [c.106]

Итак, по данным большинства исследователей и нашим наблюдениям, режим турбулентной пены (режим эмульгирования, режим свободной турбулентности) — доминирующий режим движения двухфазных парогазожидкостных систем на тарельчатых контактных устройствах самого различного типа. Для многих устройств — решетчатые противоточные тарелки с большим свободным сечением и значительной шириной щели, яерекрестноточные колпачковые тарелки при достаточной глубине барботажа — он является единственным наблюдаемым режимом в широком диапазоне скоростей газа (от 0,7—1,0 до 3,5—4,5 м/с) и плотностей орошения от 1000 кг/(м -ч) (как установлено опытами Б. А. Черткова [162] и других исследователей [63]) до 120 000—160 000 кг/(м2-ч) (в наших экспериментах), а по некоторым источникам [163] — до 200 ООО кг/(м -ч). Это существенное обстоятельство позволяет, во-первых, привлечь [c.114]

Пенный режим, соответствующий режиму свободной турбулентности или режиму аэрации (эмульгирования), характеризуется наличием подвижнойси.ть-но турбулизованной пены. В этом случае на трубно-решетчатой тарелке наблюдается хорошо прогазованный газожидкостный слой. Выше верхнего уровня пены имеется зона брызг и выбросов пены. Зоны прорыва газовых струй [c.92]

Анализ уравнения (52) показывает, что функция хсо = = Р (Осо,) в интервале О Осо оо является непрерывной, знакоположительной и существенно зависит от величины п. Если рассмотреть предел Хсо при стремлении Осо к О и оо при различных п, то выясняется, что физический смысл в уравнении (52) имеет только одно значение п, равное 1, так как только при этом п с ростом Осо, величина Хсо. всегда убывает и лежит в пределах О СхсОг - Для большинства газо-жидкостных систем в турбулентном режиме п = 0,8 и только для специального случая предельно турбулизированных потоков в так называемом режиме развитой свободной турбулентности п = 1 [86]. Этот режим, как известно, предопределяет максимальные скорости массообмена между жидкой и газовой фазами. Поэтому в излагаемой теории в принципе остается мало места для ее основной посылки — возможности протекания реакции образования карбамата с меньшей скоростью, чем скорость реакции дегидратации карбамата. Правда, скорость химического связывания аммиака и двуокиси углерода в карбамат может быть намного выше скорости массообмена даже [c.104]

Конве1сция жидкости (газа) может быть вынужденной либо свободной. В теплообменных аппаратах наблюдается вынужденная кон векция /КИДКОСТИ. Режим движения жидкости в них может быть ламинарным, переходным либо турбулентным. [c.149]

Турбулентный режим. Для построения корреляционного уравнения при полностью турбулентном режиме течения нет достаточного числа экспериментальных данных. В отсутствие таких данных рекомендуется использовать уравнение (I) с п=3 и значениями Ып/г и Ыидг, рассчитанными по уравнениям для чисто вынужденной и чисто свободной конвекции для турбулентных режимов. Течение под действием подъемных сил может задержать начало развития турбулентности в вынужденном потоке, и, следовательно, сначала, как упоминалось выше, числа Ыи уменьшаются. [c.313]

По мере увеличения скорости вертикального потока газа и в отсутствие разделяющей перегородки в аппарате фонтанирующего слоя возникает несколько иной режим циркуляции дисперсного материала и движения газа. Наблюдения за течением газа с помощью нитковых индикаторов и измерения скорости газа шаровыми зондами показали, что имеются две зоны, существенно отличающиеся по характеру течения сплошной фазы. Над входным щелевым отверстием аппарата образуется изобарическая турбулентная струя, а около наклонной стенки — малоскоростной обратный поток газа в направлении основания восходящей струи. В таком аэрофонтанном режиме частицы дисперсного материала следуют за газовым потоком, при этом в аппарате фонтанирующего слоя образуются характерные зоны вертикальная двухфазная струя (зоны I и 2 на рис. 5.24), зона опускающегося материала (зона 3), свободное от частиц пространство (зона 5) и зона поперечного движения материала 4). [c.346]

Казалось бы, что первая задача легко выполнима. Среднее время пребывания в реакционной зоне (время контакта) равно частному от деления свободного объема реакционной зоны на объемную скорость потока. Однако не все молекулы реагирующего потока пребывают в зоне реакции одинаково долго. Различные части турбулентного потока, движущегося сквозь зерненый слой катализатора, обладают разными скоростями. Продольное перемешивание потока турбулентными вихрями и образование застойных зон в промежутках между твердыми частицзхми приводят к тому, что молекулы реагентов, вошедшие в реактор с потоком, достигают выхода через различные промежутки времени, более или менее отличающиеся от среднего значения. Время пребывания в реакционной зоне (время контакта) является, таким образом, случайной величиной, характеризуемой некоторой дифференциальной функцией распределения ф(т). Вид функции ф(т) определяет гидродинамический режим реактора. Чем большую роль в движении потока играют беспорядочные турбулентные пульсации, тем более размазана функция ф(т). Предельному случаю, когда турбулентное перемешивание отсутствует и время пребывания одинаково для всех молекул, отвечает режим идеального вытеснения. Другой предельный режим — идеального смешения — возникает, когда интенсивное перемешивание потока (чаще всего принудительное) приводит к выравниванию состава потока по всему реактору в этом случае для каждой молекулы вероятность того, что она покинет реактор, не зависит от времени, уже проведенного ею в реакционной зоне. Режим, промежуточный между [c.153]

Дальнейшее накопление жидкости в насадке приводит к тому, что взаимодействие между потоками с поверхности насадки переносится в ее объем, что характеризуется возникновением принципиально нового гидродинамического режима эмульгирования. Режим эмульгирования — область свободной развитой турбулентности — возникает в насадочных колоннах после точки инверсии в результате того, что развитие турбулентности в пределах каждой из фаз в объеме насадки приводит к тому, что в турбулентные пульсации вовлекается поверхность раздела фаз. В этом режиме теряет смысл понятие о дисперсной и сплошной фазах, так как фазы непрерывно инверсируют то газ, то жидкость, становятся сплошной или дисперсной фазами. При этом фазы пронизаны бесчисленными количествами мельчайших вихрей. [c.501]

Дальнейшее накопление жидкости в насадке приводит к тому, что взаимодействие между потоками и на смоченной поверхности насадки переносится в ее объем. Это характеризуется появлением принципиально нового гидродинамичес-кого режима — режима эмульгирования. Режим эмульгирования — область свободно развитой турбулентности — возникает в насадочных колоннах после тачки инверсии фаз. Развитие турбулентности в каждой фазе в объеме насадки приводит к тому, что в турбулентные пульсации вовлекается поверхность раздела фаз. В этом режиме теряет смысл понятие о дисперсной и сплошной фазах, так как фазы непрерывно инверсируют то газ, то жидкость, становятся сплошной или дисперсной фазами. При этом фазы пронизаны бесчисленными количествами мельчайших вихрей. В этих условиях существует гидродинамическая устойчивая система эмульгированной жидкости, газовые вихри, непрерывно возникая и перемещаясь, проникают в завихренную жидкость, в которой также непрерывно возникают и перемещаются жидкостные вихри. В отличие от первых двух точек (точки торможения газа и точки подвисания жидкости) точка инверсии всегда резко проявляется и четко обнаруживается. [c.292]

Характер и высога газожидкостного сдоя на таредаах. Считается установленным [ 2 - Ъ ], что яа ситчатых переливных тарелках со свободным сечением 0,15 - 0,40 м /н в диапазоне скоростей газа в сечении колонны от 0,7 -1,3 до 3,5 - 4,5 м/сек осуществляется режим турбулентной пены. 3 ДСЖ при изменении скорости парогазового потока в пределах 1,5 -.2,7 м/сек и плотности орояения от 10500 до 22700 кг/м .ч были отмечены два несколько различающихся гидродинамических режима каждый из них, тем не менее, полностью соответствует определению режима турбулентной пены. [c.143]

Режим течения может быть как ламинарным, так и турбулентным в зависимости от величины установившейся скорости свободной циркуляции среды, вязкости среды и характерного геометрического размера теплсобменной поверхности. Существенно, что скорость течения теплоносителя около поверхности не является известной величиной, как это было при вынужденной конвекции, а есть функция процесса теплообмена. На теплообменной поверхности скорость вязкой среды должна быть равной нулю. На достаточном удалении от поверхности скорость теплоносителя при отсутствии вынужденной конвекции также равна нулю (рис. 4.10). [c.73]