Модели межфазной турбулентности

Перенос турбулентности использован также в модели Кафа-рова [37]. В этой модели предполагается, что вещество переносится из одной фазы в другую вихрями с осями, перпендикулярными к направлению движения потоков. Возникновение вихрей объясняется развитием турбулентности в каждой фазе это приводит к тому, что в турбулентные пульсации вовлекается поверхность раздела, которая сама становится источником турбулентности. В таком виде описанная модель (модель межфазной турбулентности) дает лишь качественную картину. [c.109]

Рассмотрены топологические структуры межфазных явлений в гетерофазных ФХС. Обсуждены особенности топологического описания теплового, механического и покомпонентного равновесия фаз. Дано преставление в виде топологических структур связи ряда моделей межфазного переноса двухпленочной модели, модели обновления поверхности контакта фаз, модели диффузионного пограничного слоя, модели развитой межфазной турбулентности. Показано, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий структурно изоморфны и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.182]

В. модели Кафарова в основу положено предположение о наличии при массообмене развитой межфазной турбулентности, приводящей к изменению вязкости, плотности и поверхностного натяжения. [c.313]

Межфазной турбулентностью Кафаров [128—130] называет предложенную им схематическую качественную картину взаимодействия в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость, согласно которой вследствие трения и образующихся при этом пар сил происходит вихреобразование и значительное увеличение поверхности контакта фаз. Однако модель Кафарова недостаточно обоснована и не подтверждена какими-либо попытками приближенного расчета или качественного эксперимента. [c.72]

Модель процессов массопередачи на основе представлений о межфазной турбулентности [c.196]

Такая физическая модель межфазной массопередачи имеет ряд недостатков, и вместо нее были выдвинуты другие представления, больше приближающиеся к реальности (теории непрерывно обновляющейся поверхности, межфазной турбулентности и др.). Однако двухпленочная модель является более простой и дает в общем правильное описание процесса, поэтому мы в дальнейшем будем пользоваться ею. [c.193]

Влияние турбулентных пульсаций на перенос вещества учитывается моделью проникновения, получившей широкое распространение за последние 10—15 лет. При использовании этой модели предполагается, что турбулентные пульсации непрерывно подводят к межфазной поверхности свежие порции жидкости и смывают жидкость, уже прореагировавшую с газом. Таким образом, каждый элемент поверхности взаимодействует с газом в течение некоторого времени (время контакта, период обновления), после чего данный элемент поверхности обновляется. Считают, что за время контакта растворение газа происходит путем нестационарной диффузии в неподвижный слой бесконечной толщины. [c.147]

Для уточнения пенетрационной модели Кишиневским было предложено заменить коэффициент молекулярной диффузии О эффективным коэффициентом Ьэф, учитываюш,им совместное действие молекулярной и турбулентной диффузии [модель Кишиневского). Данквертс, сохранив механизм молекулярного переноса, скорректировал модель Хигби, приняв не одинаковое, а экспоненциально распределенное время пребывания элементов рабочей фазы на межфазной поверхности. При этом получено следующее выражение (модель Данквертса) [c.445]

Приведенная выше модель не описывает полностью процессы массопередачи. При впрыскивании в сосуд с работающ,ей мешалкой дисперсной фазы, как показал Торнтон [10], происходит непрерывная коалесценция и редиспергирование дисперсной фазы. При этом идет быстрое смешивание внутри дисперсной фазы и эффективная турбулентная диффузия даже тогда, когда капли представляют собой жесткие сферы. Все эти явления в сочетании с чрезвычайно большими межфазными поверхностями в смесителях (обычно от 1700 до 3400 на 1 смесителя) объясняют сравнительно высокую эффективность массопередачи, наблюдаемую на практике. [c.20]

Наибольшую сложность в подходе Эйлера — Лагранжа представляет собой учет обратного влияния дисперсной фазы на движение несущего потока, а также учет взаимодействия частиц дисперсной фазы друг с другом. При моделировании потоков газовзвесей с твердыми частицами турбулентная структура сплошной среды обычно рассчитывается на основе той или иной двухпараметрической к-Е модели турбулентности (см. подраздел 2.3.3). Влияние сил межфазного взаимодействия учитывается введением соответствующего источникового члена в уравнениях движения. Например, для стационарного осесимметричного турбулентного течения газа в вертикальной трубе уравнения движения можно записать как [c.203]

Процесс перехода вещества из одной фазы в другую происходит путем молекулярной и турбулентной диффузии. Рассмотрим процесс перехода целевого компонента из газовой фазы О в жидкую фазу L (рис. 9.5, на котором изображен элементарный участок поверхности раздела фаз). Схематически можно представить себе три последовательные стадии процесса диффузия переходящего вещества в потоке фазы О к поверхности раздела фаз, проникновение через эту поверхность и дальнейшая диффузия в поток фазы I. Точное математическое описание этого сложного процесса встречает пока затруднения, поэтому предложены его приближенные описания на основе упрощенных моделей. Наиболее ранней и наглядной является двух-пленочная модель Льюиса и У и т м е н а, согласно которой по обе стороны межфазной поверхности находятся пограничные пленки контактирующих фаз, создающие основное сопротивление переходу вещества из одной фазы в другую (рис. 9.5). При этом на межфазной поверхности достигается равновесие обеих фаз, а количество переходящего (диффундирующего) вещества М в пределах каждой фазы в единицу времени можно выразить уравнениями [c.312]

Четвертая глава посвящена рассмотрению движения дисперсной фазы и особенностей межфазных процессов при течении газа с твердыми частицами в каналах (трубах). Описаны результаты экспериментальных исследований потоков газ-твердые частицы в каналах при реализации различных классов гетерогенных течений. Проанализированы данные измерений распределений осредненных и пульсационных скоростей частиц в щироком диапазоне изменения концентрации последних. Особое внимание уделено экспериментальному и теоретическому изучению одной из фундаментальных проблем механики многофазных сред, а именно, проблеме модификации частицами энергии турбулентности несущей фазы. Проанализированы результаты экспериментального исследования, в котором впервые в чистом виде (присутствие частиц не оказывало влияния на профиль осредненной скорости несущей фазы) изучен процесс дополнительной диссипации турбулентности в потоке с относительно малоинерционными частицами. Проведено теоретическое исследование модификации частицами энергии турбулентности. Описана математическая модель, позволяющая определять величины дополнительной генерации и диссипации турбулентно сти в потоках с частицами. Расчеты с использованием модели позволили провести обобщение имеющихся данных по модификации энергии турбулентно сти несущего газа частицами в щироком диапазоне изменения концентрации и инерционности последних. [c.7]

При межфазном переносе веществ наиболее проста двухпленочная модель, согласно которой с обеих сторон поверхности раздела фаз имеются пограничные пленки. Перенос вещества в этих пленках осуществляется за счет молекулярной диффузии, а в объеме фаз — за счет более быстрой конвективной или турбулентной диффузии. В результате диффузионное сопротивление сосредоточивается в этих двух пограничных пленках, причем принимается, что на границе раздела фаз устанавливается равновесие согласно уравнению (V-1). Применяя к каждой из пограничных пленок уравнение диффузии Фика Гс=—D d /dx) (где D — коэффициент молекулярной диффузии, м /с) и условие непрерывности потока (согласно которому изменение концентраций в пленке в отсутствие реакции должно быть линейным), получим выражение [c.247]

Отсутствует математическая модель, которая описывала бы все стадии процесса подъема пыли, включая распространение волновых процессов в слое, сохраняющем связное состояние, процессы турбулентного перемешивания, особенности силового межфазного взаимодействия. Продуктивным представляется подход механики гетерогенных турбулентных сред, с возможным последовательным применением различных упрощенных моделей, для описания различных стадий развития процесса. [c.18]

Развитая теория может быть существенной для явления спонтанного возникновения межфазной "турбулентности" [4-9]. Многообещающее поле приложений ее методов составляют процессы, связанные с биологическими мембранами. Теория может дать информацию о клеточных движениях и об основных деформациях поверхностей клеток, обусловленных хдалическими или электрическими сигналами в процессах хемотаксического движения, фагоцитоза и слияния клеток [Ю-13]. Первый шаг в этом направлении сделан в посхледней части этой работы, посвященной очень грубым моделям биологических поверхностей. [c.46]

Для описания явления межфазной турбулентности в последнее время используют модель вращающихся ячеек [6 145], согласно которой вихри жидкости доставляются на ее поверхность из основной массы за счет пульсаций скорости. Это приводит к появлению зон с различными значениями поверхностного натяжения о, вследствие чего возникает перемещение массы жидкости в направлении зон с боль-шн поверхностным натяжением а. Поверхность жидкости, согласно этой модели, представляет собой множество вращающихся ячеек (ячеек Бейарда), размеры которых вдоль соответствующих осей равны половине длины волны. [c.19]

Наибольщее распространение в литературе получила модель обновления поверхности, предложенная Кишиневским [16, 17] и Данквертсом [18]. В основе этой модели лежит представление о непрерывной замене элементов жидкости (или газа), прилегающих к межфазной поверхности, новыми элементами, поступающими на поверхность вследствие турбулентного перемешивания. В течение промежутков времени, когда элемент пребывает на поверхности, процесс массопередачн описывается, как и в теории Хигби, уравнением нестационарной диффузии в полубесконечной неподвижной" среде. Для характеристики интенсивности обновления вводится понятие среднего временл пребывания элементов жидкости на поверхности Дт. Первоначально такая картина была предложена -для описания массообмена в системах жидкость — газ, однако в дальнейшем ее стали использовать и для описания других систем, в частности систем жидкость — твердая стенка [19]. [c.173]

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]

Модель динамики массообмена монодисперсного ансамбля водометаноль-ных капель, взвешенных в турбулентном потоке углеводородного газа была рассмотрена в разделе 21.1. Основными допущениями являлись нейтральность углеводородных компонентов, локальное термодинамическое равновесие на межфазной поверхности и квазистационарность, согласно которой распределение компонентов в жидкой фазе однородно по объему и нестационарно, в то время как в газовой фазе в приповерхностном слое оно устанавливается практически мгновенно. Аналогичный подход в полидисперсном случае с непрерывным распределением капель по объемам и(У, О позволяет получить следующую систему уравнений, описываю1цую изменение молярных концентраций воды х . и метанола х = - х , в жидкой фазе, компонентов в газовой фазе Уi, а также объема капли V [c.553]

В настоящее время при исследовании многофазных турбулентных потоков наряду с континуальным подходом получают развитие модели, построенные в рамках эйлерово-лагранжевого способа описания движения смеси [2, 3, 14, 19-24]. В этих моделях движение несущей среды моделируется в координатах Эйлера уравнениями Навье — Стокса с источниковыми членами, учитывающими межфазное взаимодействие, а перемещение частиц дисперсной фазы определяется в координатах Лагранжа с применением методов Монте-Карло, моделирующих турбулентные пу и>сации сплошной среды. В результате расчетов получается набор траекторий движения отдельных частиц, которые соответствующим образом усредняются для получения тех или иных характеристик потока. [c.203]

Следует остановиться и на трудностях физического и математического моделирования колонных аппаратов, так как в данном случае имеется двухфазная система с тяжеломоделируемыми и рассчитываемыми моментами межфазных переходов. Струйное впрыскивание и барботаж газа создают сложную гидродинамическую картину в колонных аппаратах. Даже самая упрощенная (квазигомогенная) модель колонных аппаратов приводит к нелинейным системам уравнений в частных производных, анализ которых в настоящее время даже с использованием средств электронно-вычислительной техники представляет определенные трудности. Очень сложно теоретическое и экспериментальное определение коэффициентов турбулентной диффузии для газо-жидкостной системы под давлением. Поэтому говорить можно лишь о сугубо качественных расчетах колонных аппаратов. [c.114]

Данквертц и независимо от него Кишеневский развили модель проницания Хигби, введя понятие об обновлении поверхности контакта фаз. Согласно этой теории пограничные пленки или слои отсутствуют, а межфазная поверхность непрерывно обновляется свежей жидкостью. Массопередача осуществляется не только молекулярной, но и турбулентной диффузией. В качестве кинетической характеристики принимается коэффициент эффективной диффузии Д, равный сумме коэффициентов молекулярной и турбулентной диффузий, т. е. [c.193]