Обмен количеством движения

Обмен количеством движения в неоднородном потоке жидкости [c.40]

Применяя уравнение (6.14) к компоненту (s) дискретной фазы, нужно учитывать обмен количеством движения между твердой частицей и газом, а также обмен количеством движения со смесью. Аналогично силе в уравнении (6.14) сила, действующая на [c.282]

В газах вязкость обусловлена хаотическим движением молекул, благодаря которому происходит обмен количеством движения. При относительном сдвиге слоев газа этот обмен создает тенденцию к выравниванию скоростей, т. е. препятствует сдвигу и порождает силу внутреннего трения (вязкости). Для совершенного газа напряжение Тц можно вычислить, применив теорему импульсов к массе молекул, пересекающих единичную площадку на поверхности раздела сдвигаемых слоев. В результате получается формула, имеющая такую же структуру, как и формула (1.11). Следовательно, последняя справедлива как для жидкостей, так и для газов, и различие этих сред проявляется только в закономерностях изменения коэффициента вязкости. [c.16]

Как отмечалось, при турбулентном режиме, кроме продольного перемещения жидкости в направлении общего ее движения, происходит еще поперечное движение частиц жидкости от слоя В к слою >1 и от слоя А к слою В такое перемещение частиц жидкости обусловливает обмен количества движения между слоями. [c.113]

Касательное напряжение (внутреннее трение), обусловливаемое обменом количества движения между слоями, составит [c.113]

Как уже отмечалось, кроме перемещения жидкости в направлении общего движения потока, происходит поперечное движение частиц жидкости от слоя В к слою А, т. е. обмен количествами движения между слоями, в результате чего возникает касательная сила. [c.144]

Верхняя зона — поверхностная, которую называют водоворотной областью, или вальцом. Эта часть потока сильно насыщена воздухом (аэрирована). Частицы жидкости в вальце находятся в сложном движении, которое происходит под действием поступательно движущейся части потока и силы тяжести. В верхней части вальца направление движения — обратное общему поступательному движению (рис. 21.11). На некотором заглублении от поверхности осредненные скорости равны нулю. Линия нулевых скоростей показана на рис. 21.11. Между вальцом и транзитной частью потока происходит постоянный обмен частицами, которые из вальца попадают в транзитную часть и уносятся вниз по течению. Но и частицы из транзитной части поступают в валец и могут находиться там в движении, пока не будут унесены транзитной частью потока. На замену им поступят другие частицы. На границе между вальцом и транзитной частью потока возникает поверхность раздела, через которую и происходит непрерывный обмен частицами, т. е. обмен количеством движения. Линия (поверхность) раздела и линия нулевых скоростей — не одно и то же. [c.100]

Вязкость газов обусловлена переносом количества движения, связанного с обменом молекул между слоями газа, При нагревании активность молекул увеличивается, т. е. растет скорость их хаотического движения, а следовательно, обмен количеством движения и вязкость. [c.12]

Рис. 91. Схема, иллюстрирующая обмен количества движения между двумя соседними слоями жидкости в турбулентном потоке.

Итак, касательные напряжения в турбулентном потоке обусловливаются пульсациями, или обменом количества движения между соседними слоями жидкости. Слой, движущийся с большей скоростью, подтягивает за собой отстающий и, наоборот, слой, который движется медленнее, тормозит опережающий. Знак минус подчеркивает, что сила сопротивления имеет направление, противоположное продольной пульсации. Индексы хну показывают направление движения слоя и поперечных пульсаций л — направление осредненного движения, г у — направление поперечных пульсаций. [c.151]

При турбулентном режиме течения скорость в каждой точке потока пульсирует около некоторого среднего по времени значения. Вследствие этого возникает интенсивное поперечное перемешивание жидкости, что и вызывает интенсивный обмен количеством движения и теплотой между слоями с различной скоростью. [c.131]

Опыт и общая теория показывают, что среднее давление вдоль оси неподвижной трубы как при ламинарном, так и при турбулентном движении распределено по линейному закону. Рассмотренное в предыдущем параграфе течение жидкости с параболическим профилем распределения скоростей по сечению круглой трубы имеет место только при ламинарных течениях при турбулентных течениях профиль распределения скоростей становится менее вытянутым, благодаря перемешиванию и обмену количеством движения поперек трубы средняя скорость ю оказывается почти постоянной по всему сечению трубы и только в узком слое около стенок трубы, благодаря прилипанию, скорость резко падает до нуля (см. рис. 87, б). [c.244]

При движении жидкости всегда возникает сила сопротивления, -обусловленная непрерывным переносом и обменом количеств движения между слоями жидкости, имеющими разные скорости. Этот перенос происходит вследствие турбулентного перемешивания жидкости. При установлении связи между теплоотдачей и сопротивлением Рейнольдс исходил из следующих соображений. [c.263]

Силы трения всегда стремятся замедлить движение более быстрого тела и, наоборот, ускорить дви кение более медленного. В результате одно тело теряет количество движения, другое приобретает. Из основных законов механики Ньютона выводится следующий общий закон сохранения количества движения силы взаимодействия между двумя (или большим числом) телами не могут изменить сумму количеств их движения. Следовательно, количества движения, потерянные одним телом и приобретенные другим, равны. Это положение регулирует обмен количеством движения и при трении. [c.17]

Обмен количеством движения, ведущий к выравниванию скоростей, является только одной, по существу внешней, механической характеристикой трения. В действительности существо явлений трения заключается в превращении механического движения (или механической энергии) в молекулярное движение (или теплоту) в соответствии с общим законом сохранения энергии. [c.19]

Однако и до перехода к собственно турбулентному режиму присутствие взвешенных частиц влияет на сопротивление течению жидкости, тормозящей скольжение пластин одна относительно другой. Твердые частицы сужают пространство, занятое струями жидкости, и увеличивают средний градиент скорости поперек потока, действуя так, как если бы зазор между пластинами сузился. Следует также учесть, что при нарушении параллельности движения отдельных частиц жидкости, т. е. при искривлении их траекторий, обмен количеством движения между соседними слоями жидкости, расположенными на разных расстояниях от пластин, усиливается, подобно тому как этот обмен усиливается при настоящем турбулентном режиме. В результате вязкость коллоидного раствора, содержащего взвешенные частички, оказывается повышенной по сравнению с вязкостью чистого растворителя. [c.61]

Рис. 30. Обмен количеством движения между соседними слоями газа

Другой причиной, объясняющей обмен количеством движения между молекулами газа и твердой стенкой, служит неупругий характер удара, являющийся скорее правилом, а не исключением. Молекулы газа, вместо того чтобы отскакивать от твердой стенки, как бы прилипают к ней под действием сил молекулярного притяжения. Такое прилипание является причиной образования на твердых поверхностях так называемых адсорбционных слоев молекул газа, которым окружены твердые тела. Это явление, называемое адсорбцией газа (а его слои, находящиеся на твердом теле, — адсорбционными слоями), имеет выдающееся практическое и научное значение. На нем основано разработанное впервые в России академиком Н. Д. Зелинским применение так называемого активированного, пористого угля для создания противогазов. [c.69]

При этом критическая скорость истечения равна такой локальной скорости звука, определенной по зависимости (5.10), с которой распространяется волна возмущения, если в ней из всех обменных процессов успевает завершиться лишь обмен количеством движения. [c.84]

На рис. 3 изображены два шара, катящихся по плоскости с близкими скоростями. Если шары соединятся, то произойдет взаимодействие (равновесное), в результате шары обменяются количеством движения. В этом случае скорость движения — потенциал, а количество движения — координата состояния. Никаких других явлений не произойдет и в результате взаимодействия изменится только одна координата. Если скорости шаров резко различаются, то явление удара сопровождается не только обменом количеством движения, а и деформационными, тепловыми и волновыми процессами, — в этом случае (неравновесное взаимодействие) изменяется много координат состояния. [c.16]

Субстратом S переноса применительно к турбулентному обмену количеством движения в направлении Y нужно считать осреднен-ную скорость Wj,. Слой жидкости, в котором Wj, выше, чем в смежном, теряет в результате поперечных пульсационных токов некоторое количество движения, ориентированное по оси X. Взамен возникает импульс силы, действующий на этот слой в направлении, противоположном скорости и, следовательно, вызывающий эффект, равноценный вязкому трению. Соответствующее напряжение турбулентного трения (сила, отнесенная к единице поверхности, нормальной к оси К) определяется на основании (4-1) выражением [c.77]

Особенности выражения (3.15) в случае истечения газожидкостной смеси состоят в том, что значения показателя изоэнтропы газа во входном и критическом сечении будут различными. Во входном сечении, когда газ еще не обменялся количеством движения с жидкостью, его значение будет таким же, как и в отсутствие жидкости. В том случае, когда он полностью обменялся количеством движения с жидкостью (в критическом сечении), значение к будет другим. [c.54]

В предположении, что обмен количеством движения между средами происходит в отсутствие необратимых потерь, можно записать (/j = Jjj) [c.112]

Экспериментально подтверждено предположение о том, что кризис течения двухфазной однокомпонентной среды реализуется лри скорости истечения, равной такой локальной скорости звука, во фронте волны возмущения которой происходит только обмен количеством движения, а тепло- и массообмен заторможен. [c.177]

В гл. 6 была предложена расчетная модель критического двухфазного потока в протяженных трубопроводах. При этом предполагалось, что на конечном участке трубы скорость потока непрерывно изменяется от значения, равного термодинамически равновесной скорости звука до того значения, которое равно такой скорости звука, при которой в волне возмущения из всех обменных процессов реализуется и полностью завершается лишь обмен количеством движения, а все остальные обменные процессы в волне возмущения при прохождении ее критического сечения полностью заторможены. [c.177]

В цитированной работе Тейлор приводит некоторые опытные данные, которые не подтверждают последнего вывода. Зто обстоятельство привело к необходимости усовершенствования и видоизменения теории применительно к случаю больших пульсаций. При больших пульсациях основное значение приобретает обмен количествами движения между перемеши-ваюгцимися массами жидкости. В этих процессах главную роль играет свойство инерции жидкости. [c.144]

Распреде 1ение скоростей в трубе тесно связано с явлением турбулентного перемешивания, благодаря которому происходит обмен количеством движения между соседними слоями жидкости. Выравнивание скоростей, обусловливаемое переносом количеств движения, определяется свойством инерции жидкости. [c.154]

При исследовании закономерностей турбулентного движения в трубах целесообразно исходить, как это было сделано в случае ламинарного движения, из выражения для касательного напряжения. Природа касательных напряжений, возникающих в турбулентном потоке, более сложна, чем в ламинарном. В процессе турбулентного перемешивания массы жидкости из центральной части трубы попадают в область потока у стенок, и, наоборот, частицы, движущиеся у стенок, — в центральную область потока. Массы, перемещающиеся из центральной части потока к периферии, обладают большими продольными скоростями, чем перемещающиеся в противоположном направлении, так как осредненная местная скорость больше в центральной области потока. Массы, движущиеся с меньшими скоростями, попадая в область больших ос-редненных скоростей, тормозят движение жидкости в этой области. Таким образом, обмен массами жидкости в потоке в поперечном направлении приводит к соответственному обмену количеством движения. [c.178]

Удары молекул о поверхность тела приводят тцкже к обмену количеством движения между молекулами и стенкой. Этот обмен характеризуют коэффициентом обмена количества движения/. Согласно определению [c.258]

Иначе можно объяснить это явление, рассматривая обмен или перенос количества движения между слоями жидкости, расположенными на разных расстояниях от оси капилляра. При ламинарном режиме непосредственный обмен количеством движения происходит в результате внутреннего трения жидкости только между непосредственно соприкасающимися частями ятидкостп. В дальнейшем мы покажем, как объясняется внутреннее трение жидкости, сопровождающее такую передачу количества движения внутри жидкости от слоя к слою, когда будем рассматривать поведение, движение и взаимодействие отдельных молекул, из которых составлены все тела, в том числе и жидкости. Мы также рассмотрим и механизм внутреннего трения в газах. При турбулентном течении появляется еще другой механизм, усиливающий обмен количеством двиншния между частями жидкости, расположенными па разных расстояниях от оси капилляра. [c.47]

Если бы молекулы газа соударялись с твердой стенкой строго по закону упругого удара шаров, то обмен количеством движения менсду твердой стенкой и тазом был бы невозможен. Поток газа вблизи твердой стенки не стре- [c.66]

Построение теоргтических моделей, адекватных физической реальности, и создание инженерных методов расчета оборудования с учетом особенностей двухфазных течений невозможно без изучения волновой динамики газо- и парожидкостных сред. Особенности проявления волновых свойств зависят как от состояния и структуры самой среды, так и от амплитуды и частоты вносимых в нее возмущений. При этом предметом изучения становятся релаксационные и диссипативные процессы, происходящие в двухфазных средах при распространении в них волны возмущения. Времена протекания этих процессов, их взаимное влияние определяют эволюцию генерируемых волн в нестационарных условиях, скорость их распространения и интенсивность. Как показали многочисленные эксперименты, в газодинамике двухфазных потоков паро-(газо-) капельной структуры определяющим является обмен количеством движения между молекулами несущей газовой среды и каплями жидкости. При рассмотрении быстропротекающих процессов в смесях жидкости с пузырьками пара и газа определяющими являются инерционные свойства жидкости при внутренних радиальных ее движениях, возникающих в результате взаимодействия молекул газа в пузырьках с прилегающими к ним объемами жидкости При добавлении пузырьков газа мало меняется средняя плотность среды при достаточно малых концентрациях пузырьков, но характер изменения давления меняется существенно. [c.32]

Эта зависимость одинаково хорошо описывает экспериментапьные данные скорости распространения малых возмущений в пароводяной газожидкостной смеси и газовзвеси при (1 - j3) ->0 и отсутствии скольжения между фазами в волне возмущения, т.е. на нижней границе дисперсии звука, когда обмен количеством движения между фазами полностью завершен. Для скорости распространения волны возмущения в однородной двухфазной смеси, в которой из всех обменных процессов за время распространена волны успевает завершиться лишь процесс обмена количеством движения между фазами, в [55] предложено использовать обычное выражение для скорости звука в сплошной среде с любой степенью сжимаемости [c.36]

При этом для показателя изоэнтропы к предложено выражение, которое позволяет не только определять скорость звука на реальной нижней границе дисперсии, но и по известным параметрам заторможенного потока двухфазной смеси определять критические параметры смеси, критический расход и критическую скорость истечения двухфазной смеси. Выражение (2.13) обладает тем преимуществом перед другими известными выражениями для определения скорости звука в двухфазной смеси, что одинаково хорошо описывает скорость распространения возмущения в среде с любой степенью сжимаемости на верхней и нижней границах дисперсии, а также при неполном обмене количеством движения между фазами. Различными будут лишь выражения для показателя изознтропы. Так, например, для идеального газа к = ср/с -, на верхней границе дисперсии звука показатель изоэнтропы смеси равен значению показателя изознтропы сжимаемой фазы, а для термодинамически равновесной скорости звука на нижней границе дисперсии к = (Т/р) (yj p) х y-(dpldT) , Предложенное в [55] выражение для показателя изоэнтропы однородной двухфазной смеси получено в предположении, что фазы являются взаимопроникающими и ведут себя в смеси подобно смеси разнородных газов (Fj. = Уж = см)-В [58] предложено аналогичное выражение для показателя изоэнтропы двухфазной смеси пузырьковой структуры, в которой Уем = Уг + Уж- [c.37]

Рассмотрим критическое истечение газожидкостной смеси. При этом полагаем, что среда является смесью идеального газа и несжимаемой жидкости, в критическом сечении настолько однородной, что каждая из фаз занимает весь доступный объем подобно тому, как это имеет место в смеси р- знородных газов (V см)- Скорости фаз в критическом сечении равны (обмен количеством движения между фазами завершен, в основе механизма обмена количеством движения лежит механизм упругого столкновения молекул газа и частиц жидкости). [c.54]

На рис. 3.1 в качестве примера приведена зависимость показателя изоэнтропы двухкомпонентной газожидкостной смеси двухатомного газа (f j, = 1,4) и несжимаемой жидкости от объемной доли газа в смеси. Полученная зависимость позволяет по известным параметрам заторможенного потока определять критические параметры смеси, критический расход, критическую скорость истечения однородной двухфазной смеси, а также скорость распространения возмущений в однородной двухфазной смеси, если в самой волне возмущения из всех обменных процессов успевает полностью завершиться обмен количеством движения. Как показывают эксперименты [23], вследствие большого градиента давления вблизи критического сечения двухфазная среда в нем явля- [c.56]

В [22, С. 34] была предложена цомограмма для определения критического отношения давлений в выходном сечении цилиндрического канала с острой вхбдной кромкой в зависимости от начальных параметров воды и относительной длины канала в диапазоне недогревов до насыщения от О до 100 ° С. На основании этой диаграммы построены зависимости е = /(Д. ) и / = f(At), которые приведены на рис. 7.8. С помощью этих зависимостей по (7.25) были рассчитаны зависимости R = f(At )p (рис. 7.9) и сопоставлены с экспериментами для двух значений давлений Pi = I МПа (кривая i) и р, = 2,1 МПа (кривая 2). Из сравнения видно, что расчетные кривые хорошо описывают результаты экспериментов в области малых недогревов. Некоторое снижение реактивных усилий по сравнению с расчетными в области больших недогревов объясняется тем, что при больших недогревах не успевает полностью произойти обмен количеством движения между фазами, а наличие скольжения мевду фазами приводит к уменьшению реактивного усилия. Интересно сопоставить расчетное значение реактивного усилия, которое могло быть получено при оптимальном профилировании с тем его максимальным значением, которое получено в описанном выше эксперименте. Так, при недогреве примерно до 40 °С и начальном давлении pi = 2,1 МПа получено максимальное значение реактивного усилия R 14,5 кг. При этом расход G 1,4 кг/с, критическая скорость истечения w = = а 105 м/с, относительная скорость на выходе из сопла Xi, подсчитанная с помощью зависимости (7.18), примерно 1,87. [c.159]

Течение недогретой воды при поверхностном кипении. В работах Н. В. Тарасовой [2.114], 3. Л. Миропольского [2.113] и др. было показано, что при поверхностном кипении воды в трубах образующиеся на стенке пузырьки пара приводят к росту эффективной шероховатости трубы, в результате чего обмен количеством движения между стенкой и ядром потока увеличивается. Коэффициент сопротивления в этом случае является функцией не только числа Re, но и теплового потока. Гидравлическое сопротивление при поверхностном кипении больше, чем при течении воды в тех же условиях, но без кипения. Для кипящей недогретой воды в трубах и кольцевых каналах в диапазоне давлений р = 5 —19,6 МПа была предложена формула [c.67]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...