Перенос количества молекулярный

Поскольку в явлениях турбулентного переноса эффекты молекулярной вязкости и теплопроводности обычно пренебрежимо малы в сравнении с явлениями вихревого перемешивания (исключая случаи очень больших градиентов скорости и температуры), пульсации температуры в основном связаны с вихревым перемешиванием элементов жидкости, при котором сохраняются их первоначальные температуры. Если элементы жидкости имеют различные температуры, то необходимо ввести средний температурный градиент в потоке с осредненными свойствами. Можно предполагать поэтому, что статистические свойства пульсации температуры зависят от двух факторов 1) от среднего температурного градиента в поле потока и 2) от характера поля скоростей. Далее на простом примере будет показано, какую роль играют средний температурный градиент для пульсаций температуры и соотношения между соответствующими статистическими свойствами для переноса количества движения и тепла. Такой подход был впервые использован Коренном 1130] при изучении теплообмена в условиях изотропной турбулентности. Рассмотрим изотропный и однородный турбулентный поток с постоянным средним температурным градиентом вдоль оси у, перпендикулярной направлению основного потока — оси х. Необходимые допущения для описания турбулентного поля течения сводятся в данном случае к следующим [c.83]

При развитом ламинарном движении жидкости скорость в нормальном сечении потока изменяется плавно от нулевых значений у твердых стенок до максимальных на оси потока. Нулевое значение скорости объясняется прилипанием жидкости на твердых границах. Характерным признаком развитого ламинарного движения является слоистая структура потока. Скорость слоев, равноудаленных от оси потока, одинакова. Частицы жидкости, движущиеся в трубе круглого сечения с одинаковой скоростью, образуют слои в форме цилиндрической поверхности. Слои, жидкости, движущиеся быстрее, увлекают за собой слои, движущиеся медленнее. Смещение слоев относительно друг друга вызывает между ними касательные усилия, т.е. силы вязкости. При ламинарном движении касательные напряжения при сдвиге слоев возникают в результате поперечного молекулярного переноса количества движения, т.е. носителями количества движения между слоями являются молекулы. [c.36]

Критерий Прандтля Рг по физическому смыслу представляет собой отношение двух коэффициентов молекулярного переноса первый из них — кинематическая вязкость и характеризует перенос количества движения при помощи внутреннего трения, второй -коэффициент температуропроводности а характеризует перенос тепла посредством теплопроводности [c.109]

Кинематические коэффициенты турбулентного переноса количества тепла 8д и количества движения вх зависят от параметров процесса эти коэффициенты аналогичны коэффициентам молекулярного переноса а и V. Следовательно, Ргт также является параметром процесса. [c.293]

Допустим, что молекулярный и турбулентный переносы количества движения протекают независимо друг от друга, тогда полное касательное напряжение т можно представить как сумму двух величин касательного напряжения т, обусловленного взаимодействием между молекулами, и касательного напряжения обусловленного взаимодействием между отдельными объемами жидкости макроскопического размера, движущимися как единое целое предполагается, что такие объемы возникают в турбулентном потоке они ведут себя как отдельные молекулы. [c.130]

Из всего сказанного следует, что исследование теплоотдачи в жидких металлах имеет не только теоретическое, но и большое практическое значение. С точки зрения теории жидкие металлы интересны как жидкости с очень малым числом Прандтля Рг< 1. В таких жидкостях молекулярный перенос теплоты происходит значительно интенсивнее, чем молекулярный перенос количества движения тепловой пограничный слой толще динамического. [c.197]

Величина характеризует интенсивность турбулентного переноса количества движения. Отметим здесь весьма важную особенность турбулентного течения—пульсационное движение со скоростями w x и w y оказывает влияние на осредненное движение со скоростями ш ., таким образом, что в осредненном движении как бы увеличивается вязкость. Следовательно, полную вязкость турбулентного потока можно рассматривать как сумму двух величин—молекулярной вязкости и дополнительной, обусловленной турбулентностью. [c.278]

Рг = v/a — число Прандтля, характеризующее соотношение молекулярных свойств переноса количества движения и теплоты [c.160]

Толщина вязкого подслоя б является в известной степени условной величиной. В действительности по мере удаления от стенки интенсивность турбулентного перемешивания нарастает непрерывно, и постепенно часть величины касательного напряжения s начинает определяться уже не только молекулярной вязкостью, но и турбулентным механизмом переноса количества движения. На расстоянии, равном примерно [c.264]

Жидкости, у которых 1 (все неметаллические капельные жидкости). У этого класса жидкостей молекулярный перенос количества движения интенсивней молекулярного переноса тепла. Толщина теплового пограничного слоя меньше толщины динамического слоя, и турбулентный перенос тепла становится заметным как в непосредственной близости к вязкому подслою, так и в вязком подслое. Последнее отчетливо проявляется в средах с числом Рг> 00. [c.65]

Рг<1 (расплавленные металлы). У жидкостей этого класса молекулярный перенос тепла значительно интенсивнее, чем молекулярный перенос количества движения. Толщина теплового пограничного слоя больше толщины динамического слоя, в связи с чем влияние молекулярной теплопроводности существенно проявляется и в турбулентном ядре потока. [c.88]

Более высокие значения Re,,, в указанных пределах отвечают меньшей возмуш,енности натекающего потока. Если скорость вне пограничного слоя увеличивается вниз по течению (давление падает, конфузор), то область ламинарного течения удлиняется. В противоположном направлении действует замедление (давление растет, диффузор), при котором область ламинарного течения укорачивается. Как бы то ни было, при турбулизации слоя изменяется природа сил, тормозящих течение вблизи стенки. В ламинарном слое развивается обычное вязкое трение, имеющее в своей основе чисто молекулярный процесс переноса количества движения, в турбулентном же слое торможение вызывается турбулентным переносом количества движения, который проявляется в действии соответствующих сил турбулентного трения. Однако и при турбулентном пограничном слое в классической теории принимается, что торможение в предельной близости к стенке происходит только за счет вязкого трения, поскольку пульсации скоростей там затухают и к самой стенке прилегает тонкий ламинарный подслой (фильм). [c.106]

Согласно уравнениям (3-2-1) и (3-2-2), поперек турбулентно текущей пленки теплота и количество движения переносятся как молекулярным путем, так и за счет турбулентных пульсаций. [c.63]

Размеры вязкой области убывают с уменьшением молекулярной вязкости быстрее, чем размеры всего турбулентного пограничного слоя. В связи с этим можно рассматривать некоторый идеальный турбулентный пограничный слой с вырожденным вязким подслоем. В таком пограничном слое интегральные характеристики переноса количества движения, теплоты и массы решающим образом определяются свойствами турбулентного пристенного ядра. Полученные результаты могут быть соответствующим образом использованы для расчета реальных течений. [c.78]

Вместо критериев шi/v и ш1/а целесообразнее пользоваться критериями пи1/ч и v/a, поскольку критерий wl/ характеризует наиболее важные стороны гидродинамики потока, а критерий v/a характеризует соотношение молекулярных переносов количества движения и теплоты, т. е. устанавливает физическую связь между полями скоростей и температур. [c.33]

При турбулентном течении жидкости, когда перенос количества движения и тепла поперек потока осуществляется не только за счет молекулярного движения, а главным образом путем беспорядочного перемещения значительных объемов жидкости, значения осредненных скоростей и температур потока уже не совпадают с их действительными величинами. [c.10]

В общем случае можно считать, что в турбулентном потоке перенос количества движения и тепла осуществляется как путем молекулярного движения, так и за счет турбулентных пульсаций молярных объемов жидкости. Часто это обстоятельство выражают простой суммой вида [c.11]

Здесь Pi — плотность газа при давлении в единицу, а остальные обозначения сохраняют прежний смысл. К аналогичнО Му выражению для G/AP пришел Максвелл [Л. 1] при молекулярно-кинетическом подсчете переноса количества движения в разреженном газе с помощью [c.518]

Эти три примера обнаруживают наиболее характерные и существенные черты явлений, сопровождающих массоперенос и протекающих в действительности вблизи поверхности раздела. Они включают в себя такие физические процессы, как теплопроводность и диффузия, обусловленные молекулярным и турбулентным движениями, или другие перемещения массы, а также гомогенные и. гетерогенные химические реакции. Одновременно могут происходить некоторые процессы, не затрагивавшиеся здесь, поскольку они хорошо известны. Наиболее важным из них является перенос количества движения под воздействием ламинарного и турбулентного напряжений трения. Если скорость [c.43]

У ионных и органических высокотемпературных теплоносителей а<у означает, что молекулярный перенос количества движения интенсивнее молекулярного переноса тепла. Здесь бт<бг, и, следовательно, турбулентный перенос тепла значителен как в непосредственной близости к вязкому (ламинарному) подслою, так и в самом вязком подслое. [c.210]

У ионных и органических теплоносителей, как было указано выше, молекулярный перенос количества движения интенсивнее молекулярного переноса тепла. Поэтому критерий Nu должен зависеть от критериев Re и Рг. У этих теплоносителей v>a и, следовательно, симплекс -от1 т должен в большей степени оказывать влияние на теплообмен, чем остальные симплексы. У ионных теплоносителей в диапазоне температур их практического применения имеем —= 1,1 — 1,7 -=0,35-=- 1 = 1,1н-2 [c.213]

Внутреннее трение (вязкость) в газе и теплопроводность представляют собой две стороны одного и того же процесса молекулярного переноса. Трение обусловлено переносом количества движения, теплопроводность — кинетической энергии молекул. Приняв в настоящей главе схему идеального, т. е. лишенного внутреннего трения, газа, естественно отвлечься и от теплопроводности. Пренебрегая также лучеиспусканием, примем, что движущийся газ изолирован от притока тепла извне. Такое движение называется адиабатическим ). Кроме того, заметим, что удельная внутренняя энергия совершенного газа пропорциональна его абсолютной температуре и равна Л = — с Т, где с — коэффициент теплоемкости газа при постоянном объеме. [c.96]

У молекулярного переноса — диффузии — механической энергии и аналогичного переноса количества движения — вязкого трения — общий носитель и, как далее будет выяснено, общий коэффициент переноса (диффузии) это — динамический коэффициент вязкости р, или кинематический коэффициент вязкости V. В конце главы нам придется встретиться с процессами переноса тепловой энергии (теплопереносом) и введенного в жидкость вещества (массопереносом), частью которых будет также диффузия (теплопроводность, массопроводность). И в этом случае носителями явятся молекулы, но разница в переносимой субстанции вызовет различие и в коэффициентах переноса (диффузии). [c.431]

Предположим, что произошло изменение в распределении осред-ненных скоростей и появление турбулентной вязкости предопределяется случайным сильным искажением распределения скоростей в пределах потока, т.е. упруговязкие характеристики среды не в состоянии восстановить первоначальное распределение скоростей. В результате возникает первоначальное перемещение конечных масс не только по направлению основного потока, приводящее к переносу количества движения большей величины в сравнении с переносом молекулами при ламинарном движении. Для осредненного движения перенос количества движения поперек потока количественно характеризуется турбулентной вязкостью. В турбулентном потоке имеет место уже распределение двух взаимосвязанных и взаимозависимых параметров - осредненной скорости и турбулентной вязкости. Турбулентная вязкость, имея намного большую величину, чем молекулярная вязкость, соответственно увеличивает абсолютную величину касательного напряжения (внутреннего трения), однако не может изменить закона касательного напряжения, зависящего только от равновесия действующих сил. Следовательно, равновесные распределения скорости и турбулентной вязкости предопределяются законом касательного напряжения. В этом, взаиморавновесном распределении скорости и турбулентной вязкости, немаловажное значение имеет молекулярная вязкость, через которую происходит диссипация энергии. Только сумма молекулярной и турбулентной вязкостей соответствует данному закону касательного напряжения. [c.60]

Рассмотрим систему уравнений двухмерного турбулентного пограничного слоя сжимаемой жидкости на продольно-обтекаемой пластине с нулевым градиентом давления, полученную Ван-Дрий-стом [103]. Если турбулентное движение разложить на осредненное и на пульсационное движения н пренебречь молекулярным переносом количества движения и теплоты, то уравнение движения и энергии можно представить в следующей форме [c.217]

Основной особенностью турбулентного потока по сравнению с ламинарным является молярный перенос количества движения и теплоты при ламинарном движении происходит молекулярный перенос. Турбулентный моль — носитель количества движения и теплоты — обеспечивает существенно больщую интенсивность переноса, чем молекула. Именно поэтому турбулентные коэффициенты переноса намного больше молекулярных Хт>Я,, рт р (подробнее см. 52, пример 14.2). [c.386]

Теплоотдача при турбулентном пограничном слое. Аналитический расчет теплоотдачи в турбулентном слое представляет большие трудности вследствие сложности самого двихсения и сложности механизма переноса количества движения и теплоты. Особенностью турбулентного течения является пульсационный характер движения. На рис. 2.34 показана осциллограмма колебаний скорости в фиксированной точке турбулентного потока. Отклонеггие мгновенной скорости w от средней w называется пульсацией. Наличие пульсаций как бы увеличивает вязкость, и тогда полная вязкость турбулентного потока будет суммой двух величин — молекулярной вязкости и дополнительной турбулентной. Турбулентная вязкость ji,p не является физическим параметром теплоносителя, как коэффициент динамической вязкости, и характеризует интенсивность переноса количества движения в турбу-лентно.м потоке. Аналогично вязкости в уравнении движения, в дифференциальном уравнении энергии дополнительно к молекулярной теплопроводности появляется турбулентная теплопроводность характеризующая турбулентный перенос теплоты и также не являющаяся физическим параметром теплоносителя. [c.129]

Жидкости, у которых Pr- l (все расплавленные металлы). У этого класса жидкостей молекуля1)ный перенос тепла значительно интенсивнее, чем молекулярный перенос количества движения. Толщина теплового по- [c.65]

Изменение условий на твердой поверхности суи1ественно сказывается на вязкой части течения, где преобладает влияние молекулярного переноса количества движения. Изменение условий течения в невозмущенном потоке проявляется прежде всего во внешней области турбулентного пограничного слоя. [c.78]

Термодинамические силы Х и Хт являются тензорами первого ранга (векторами) поэтому между ними возможно сочетание. Это сочетание дают налагающие явления переноса эффект Соре при молекулярном переносе тепла я эффект Дюфо при диффузии вещества. Одна1КО сочетания теплопроводности или диффузии с химическими и фазовыми превращениями быть не может, так как разница в рангах между силами А и и Ai или между Х . и Ai равна единице (нечетное число). Так же не может быть сочетания между молекулярными переносами тепла и количества движения или между диффузией и внутренним трением, так как термодинамические силы молекулярного переноса тепла и массы являются тензорами первого ра нга, а термодинамические силы молекулярного переноса количества движения — тензоры второго ранга (разница в рангах тензоров выражается нечетным числом). Однако в некоторых частных случаях внутреннее трение можно рассматривать как молекулярный перенос кинетической энергии движения потока жидкости, который происходит под действ ием термодинам1ической силы — кинетической энергии движения (градиент от скаляра). В этом случае возможно сочетание между молекулярными переносами тепла, массы вещества И энергии движения жидкости, так как все они описываются действием термодинамических сил, которые являются тензорами одинакового ранга (векторами). На основании принципа Кюри возможно сочетание между молекулярным переносом количества движения (объ-емиая вязкость) и процессами химических и фазовых превращений, так как в первом случае силы Л,- являются тензором нулевого ранга, а во втором случае — тензором второго ранга. Следовательно, разница в рангах тензоров равна двум (четное число), и поэтому сочетание между ними возможно. [c.13]

Теплообмен при больших скоростях движения газа характеризуется рядом особенностей по сравнению с теплоотдачей, протекающей в условиях умеренных скоростей. Как известно, вследствие проявления вязкости жидкости в пограничном слое газ затормаживается у поверхности твердого тела. В результате этого торможения, а также передачи количества движения, обусловленного значительными градиентами скорости у стенки, температура жидкости у повер.хности этой стенки существенно повышается, что при умеренных скоростях не имело места. В адиабатических условиях теплоотвод через стенку отсутствует. Но повышение температуры raia у стенки обусловливает появление переноса тепла за счет теплопроводности из пограничного слоя газа в ядро потока. Таким образом, при движении газа с большой скоростью происходит одновременно два процесса, имеющих разное направление. С одной стороны, в пограничном слое выделяется некоторое количество тепла за счет, диссипации энергий. С другой стороны, некоторое количество тепла путем теплопроводности из пограничного слоя переходит в основной поток. Молекулярный перенос количества движения, согласно закону Ньютона, пропорционален коэффициенту кинематической вязкости молекулярный перенос тепла, в соответствии [c.176]

Как известно, уравнения переноса количества движения и энергии в современной молекулярно-кинетической теории выводят, исходя из решений так называемого интегро-дифференциального уравнения Больцмана. Решение уравнения Больцмана в первом приближении, т. е. когда можно пренебречь градиентами скоростей и температур по средней длине свободного пути молекул, приводит к уравнениям движения газа в форме Навье — Стокса. Второе приближение, найденное Барнетом по методу Энского—Чепмена, вводит в систему уравнений движения и теплового потока принципиально новые члены, которые существенным образом меняют законы дисперсии акустических волн. В этом случае в какой-то степени уже учитывается изменение градиентов скоростей и темпёратур на средней длине свободного пути молекул. Существует решение уравнения Больцмана и в третьем приближении. Оно 54 [c.54]

Таким образом, рассмотрение охлаждения массообменом заключается в изучении многокомпонентного (в частном случае — двух-ком понентного) потока в пограничном слое и исследовании переноса количества движения, энергии и массы в пределах этого слоя. Подобные анализы проводились ранее при допущении, что в пределах пограничного слоя свойства среды можно рассматривать как постоянные [Л. 1 и 2]. Результаты анализов указывают на то, что теплообмен потока со стенкой может быть значительно уменьшен путем блокирующего эффекта , который вызывает газ-охладитель при движении от поверхности стенки. Последующие расчеты с учетом изменения физических свойств по составу и температуре показали, что газы с малым молекулярным весом особенно эффективны в качестве охладителей и существенно уменьшают тепловой поток в стенку -при заданном подводе охлаждающей массы [Л. 3, 4, 5 и 7]. Особенно пригодным для этой цели можно считать водород, поскольку он является газом с наименьшим молекулярным весом. [c.65]

Интенсивность переноса тепла молекулярной теплопроводностью характеризуется величиной а= —, а интенсивность переноса количества движения — величиной V. Следовательно, у жидкометаллических теплоносителей неравенство сг > v означает, что молекулярный перенос тепла более интенсивен, чем молекулярный перенос количества движения. Здесь бт>бг и поэтому влияние молекулярной теплопроводности значительно и в турбулентном ядре потока. Таким образом, у жидкометаллических теплоносителей не только в вязком и промежуточных пограничных слоях, но даже на aiieui-ней границе последнего интенсивность турбулентного переноса тепла меньше. молекулярной теплопроводности. [c.210]

Коэффициенты турбулентной диффузии на много порядков больше, чем коэффициенты молекулярной диффузии. Поэтому, если только мы не рассматриваем диффузию около твердой новерхности (где турбулентность гасится), обычно допустимо вообще пренебречь молекулярной диффузией. Турбулентные аналоги чисел Прандтля и Шмидта определяются соответственно как отношения кинематической турбулентной вязкости к коэффициентам турбулентной температуропроводности или турбулентной диффузии. Их численные величины основываются на измерениях профилей скорости, темиературы и концентрации в процессах турбулентного перемешивания. Турбулентные числа Прандтля и Шмидта приблизительно одинаковы как для жидкостей, так и для газов. Их численная величина — около 0,7 это показывает, что при турбулентном перемешивапии теплота и вещество переносятся с одинаковой скоростью и что эта скорость больше, чем скорость турбулентного переноса количества движения [Л. 11]. [c.454]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...