ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Явления переноса в условиях невесомости из "Тепломассообмен " Для анализа процессов переноса в аппаратах и пористых средах, находящихся в космическом пространстве, необходимо в первую очередь определить поведение жидкости в условиях невесомости. Большое значение имеют процессы теплообмена в жидкостях в отсутствие гравитации. [c.448] В условиях невесомости основными силами, действующими в жидкостях, являются силы молекулярного взаимодействия. [c.448] Чтобы подтвердить вышеизложенное, Бенедикт теоретически рассмотрел статическое поведение жидкости, помещенной в сосуд с поперечным прямоугольным сечением (см. рис. 5-38) с вертикальными боковыми стенками, бесконечно протяженными в направлении, перпендикулярном этому поперечному сечению. [c.449] НОСТИ жидкости со стенкой сосуда должен равняться углу контакта 6, существующему всегда вне зависимости от гравитационного поля. Принимая во внимание эти граничные условия, для конфигурации жидкости в сферическом сосуде можно получить только единственное решение, которое для различных случаев представлено на рис. 5-40. [c.451] Уравнение (5-9-4) справедливо и в наземных условиях (когда й = ) и при весьма малой, но конечной весомости, характеризуемой различными значениями gl. Из (5-9-4) можно получить дифференциальные уравнения поверхности вращения, пограничной между водой и воздухом. [c.451] Этому уравнению удовлетворяет единственная поверхность, которая одновременно удовлетворяет условию на границе со стеклом сферическая поверхность радиуса R, касающаяся цилиндра (кривая д, рис. 5-41). [c.451] В условиях развитой гравитации пленка получается на порядок тоньше. [c.452] Оценка толщины Д, проведенная в этой работе, по порядку величины соответствует оценке, найденной другим методом в работе [Л,5-78], Авторы получили для жидкого кислорода (90°К) и жидкого водорода (20°К) толщину микроскопической пленки порядка 7,5 Ю см. Экспериментальных данных по измерению толщины этой пленки не имеется, поскольку для проведения такого эксперимента необходимо термостатировать бак с криогенной жидкостью с точностью 10 °К для кислорода и с точностью [0 °К для водорода [Л.5-78]. [c.452] СИЛЫ поверхностного натяжения будут стремиться привести жидкость к равновесной пространственной конфигурации, однако равновесие конфигурации не может установиться до тех пор, пока не израсходуется избыток свободной энергии поверхности по сравнению с энергией в равновесном состоянии [Л. 5-78]. [c.453] Эксперименты доказывают существование этих колебаний, хотя гидродинамика этого явления почти не исследована. [c.453] В соответствие со значениями критериев Ке, Во и е возможны разные режимы движения, когда господствующими являются 1) силы инерции 2) капиллярные силы 3) гравитационные силы (см. рис. 5-7). [c.455] Используя эти безразмерные параметры, сделаем краткий обзор недоторых работ, в которых рассматривается динамика поведения жидкости при невесомости и в поле пониженной гравитации. Так, например, в [Л.5-79] теоретически рассматривается осесимметричная задача движения жидкости в коническом баке, образованном (рис. 5-44) круговым конусом с углом полураствора а и сферой единичного радиуса движение вызвано приложенным к баку осевым ускорением, характеризуемым величиной перегрузки п(т). [c.455] Объем жидкости задавался ординатой Л плоскости уровня, соответствующей поверхности жидкости при отсутствии поверхностного натяжения. Жидкость считалась идеальной, а движение — безвихревым. Полученные профили псжерх-ности жидкости показаны на рис. 5-45. [c.455] Автор приходит к выводу, что высота всплеска и скорость движения жидкости увеличиваются при уменьшении критерия Бонда т. е. при большем искривлении начальной поверхности. Соответствие экспериментальных и расчетных данных удовлетворительное. [c.455] Более общая задача была решена в [Л.5-80], в которой исследовалась форма свободной поверхности жидкости в предположении, что она является осесимметричной поверхностью тока с заданным осесимметричным распределением скорости. Результаты решений в безразмерных величинах представлены графически на рис. 5-46. [c.455] Большой интерес представляет поведение жидкости в капиллярах при невесомости, поскольку, как следует из соотношения (5-9-1), влияние поверхностных сил увеличивается за счет одновременного уменьшения ng и Поэтому явления, наблюдаемые в капиллярах в условиях нормальной гравитации, должны усилиться в состоянии невесомости. Явления переноса в капиллярах при = О, по-видимому, можно описать, исключая гравитационный член из уравнений, описывающих процессы переноса в капиллярах в условиях нормальной гравитации. [c.455] Согласно (5-9-14) для больших промежутков времени высота должна измениться как корень квадратный из времени. [c.456] 5-83] были рассчитаны кривые капиллярного впитывания для невесомости по формуле (5-9-13). Оказалось, что формула (5-9-13) дает завышенные результаты, которые еще больше расходятся с экспериментальными данными для трубок большого диаметра d 2 см). Эксперименты проводились с капиллярами, которые находились в условиях свободного падения (невесомости). На рис. 5-48 приведена фотография одного из опытов. [c.456] Чтобы согласовать расчетные данные с экспериментальными, были учтены потери во входной зоне трубки в результате изменения количества движения, необходимого для развития профиля скоростей. [c.456] Эти три формулы для скорости капиллярного впитывания отличаются друг от друга незначительно, а для больших значений времени формулы (5-9-10) и (5-9-18) дают один и тот же результат. Из анализа формул (5-9-10), (5-9-17) и (5-9-18) следует, что = со. [c.458] Вернуться к основной статье