Термокапиллярное движение

Термическое сопротивление шаровой стенки 44 Термодиффузия 330 Термокапиллярное движение 289 Термохимия 350 Томсона уравнение 287 Турбулентного переноса коэффициенты 182 [c.481]

Представим себе теперь возмущение равновесия жидкости, при котором ее нагретый элемент всплывает на свободную поверхность. Возникающие при этом термокапиллярные силы будут направлены от всплывшего элемента и вызовут радиальное растекание нагретой жидкости. Это приведет (в силу неразрывности) к подъему из глубины новых — тоже нагретых — элементов жидкости. Таким образом, термокапиллярные силы (при подогреве снизу) приводят к развитию начального возмущения. Разумеется, диссипативные эффекты (вязкость и теплопроводность) препятствуют развитию движения, и поэтому для возникновения термокапиллярного движения требуется достаточный градиент поверхностного натяжения, т. е. должно существовать пороговое значение вертикального градиента температуры. [c.285]

Критерий Пк учитывает влияние термокапиллярного движения на рост и теплоотдачу конденсированной фазы. Его можно трактовать как отнощение термокапиллярных сил к силам вязкости. [c.285]

Термокапиллярное движение 283 Томсона уравнение 283 Турбулентное касательное напряжение 183 Турбулентный режим течения 125 [c.424]

Термокапиллярное движение в слое жидкости при нелинейной зависимости поверхностного натяжения от температуры. Ранее зависимость коэффициента поверхностного натяжения от температуры считалась линейной. Однако для ряда жидкостей, таких как водные растворы высокомолекулярных спиртов и некоторые бинарные металлические сплавы, экспериментально установлено, что зависимость а = а Т) отличается от линейной и имеет немонотонный характер [254, 312, 313]. На рис. 6.1 представлены экспериментальные данные [254] согласно которым а = (т Т) может иметь четко выраженный минимум (цифры соответствуют числу атомов углерода в молекуле спирта опыты проводились при низких концентрациях раствора, поскольку высокомолекулярные спирты плохо растворимы в воде). Эту зависимость можно [c.236]

Термокапиллярное движение капли во внешнем градиенте температуры. Рассмотрим задачу о термокапиллярном эффекте для капли, помещенной в неоднородную по температуре жидкую среду [319]. При наличии внешнего градиента температура не будет постоянной вдоль поверхности капли, поэтому следует ожидать появления термокапиллярных напряжений, которые направлены от горячего полюса капли к холодному, если ко- [c.238]

Термокапиллярное движение капли под действием излучения. Создание градиента температуры во внешней жидкости является одним из простейших, но не единственным способом приведения капли в состояние термокапиллярного дрейфа. Так, в случае непрозрачной капли и прозрачной внешней жидкости на каплю, находящуюся в равномерно нагретой жидкости, можно направить световой луч. При этом излучение, поглощаясь в капле, будет неравномерно нагревать ее, приводя к появлению термокапиллярных напряжений. При da/dT < О капля будет дрейфовать в сторону своей более нагретой части, т.е. навстречу лучу. [c.243]

Динамика развития структур при Re = 1 показана на фотографиях, приведенных на фиг. 1. Снимки, так же как и на фиг. 3, имеют одинаковый масштаб, а кроме того, верхний край кадра расположен в одной и той же точке на пленке. Длина волны существенно возрастает с ростом плотности теплового потока. Поверхность границы раздела газ - жидкость в области между стекающимися струями негладкая, что свидетельствует об интенсивном термокапиллярном движении. [c.206]

Движение жидкости в пленке может быть обусловлено массовыми силами силой тяжести или (во вращающихся системах) центробежными силами. Кроме того, при движении внешнего по отношению к пленке газового потока со значительными скоростями наблюдается увлечение пленки в направлении движения потока. Специфический вид движения жидкости внутри пленки может происходить также под действием переменного по длине пленки поверхностного натяжения, например, из-за продольного градиента температур (термокапиллярное течение). [c.155]

После того, как был указан термокапиллярный механизм неустойчивости, стало ясно, что во многих случаях, когда наблюдались ячеистые движения в тонких слоях жидкости со свободной границей, этот механизм играл существенную роль или даже был основным фактором возникновения конвекции. Переоценка проведенных ранее экспериментов коснулась даже известных опытов Бенара, которые в свое время послужили начальным толчком для создания теории конвективной устойчивости. В опытах Бенара наблюдалась ячеистая структура течения в подогреваемых снизу тонких слоях (А 1 мм) расплавленного спермацета. Численные оценки (см. Р 2 з ]) показывают, что в части этих опытов наблюдалось развитое движение при настолько малых разностях температур, что подъемная сила в этих условиях не смогла бы привести к неустойчивости. Это обстоятельство определенно свидетельствует о термокапиллярной природе этих движений. [c.291]

Следует подчеркнуть, что поскольку термокапиллярный эффект никак не связан с направлением силы тяжести, он может служить причиной возникновения ячеистых движений в тонких пленках, покрывающих произвольно ориентированные по отношению к силе тяжести поверхности разность температур в таких пленках может возникнуть, например, в результате испарения жидкости. Термокапиллярная неустойчивость в слое жидкости на сферической поверхности изучалась в работе Р]. [c.291]

Увеличение температуры жидкости приводит к уменьшению а. Таким образом, если температура поверхности идкости переменна, то в капиллярном слое должно возникнуть движение, направленное в сторону уменьшения температуры. Это движение называют термокапиллярным. [c.284]

Полученные результаты показывают, что термокапиллярные силы порождают сложное циркуляционное движение жидкости в слое, причем поток меняет направление на глубине, равной 1/3 толщины слоя. Как и следовало ожидать, поток симметричен относительно плоскости X = 0 с температурой Тд вдоль этой плоскости происходит истечение жидкости из придонного слоя. [c.238]

Рис. 6.3. Приведение капли в движение путем приложения градиента температуры. Тонкие стрелки указывают направление термокапиллярных напряжений на поверхности капли и индуцируемого ими течения, а толстая стрелка — направление движения капли (считается, что поверхностное натяжение убывает с ростом температуры)

Скорость движения капли при наличии термокапиллярной силы и в отсутствие гравитации можно найти, если положить силу Р в (6.2.8) равной нулю. В результате получим [c.241]

Заметим, что результат (6.2.9) для скорости термокапиллярного дрейфа капли в отсутствие гравитации справедлив для произвольных, а не только для малых чисел Рейнольдса. При В = О течение (6.2.6) удовлетворяет полным уравнениям движения без отбрасывания инерционного члена (уравнениям Павье — Стокса). Однако при этом требование малости числа Пекле сохраняется. [c.241]

В предельном случае /3 оо (большая вязкость вещества капли) термокапиллярный эффект не влияет на движение, -В — у, капля будет обтекаться как твердая сфера и из (6.3.3) получается закон Стокса (2.2.5). При т = О (отсутствие тепловыделения или незави- [c.246]

Термогравитационное движение описывается в приближении Бус-синеска, согласно которому в уравнениях движения (6.1.1) — (6.1.3) и теплопроводности (6.1.4) непостоянство плотности учитывается лишь в члене, отвечающем за архимедову силу (последнее слагаемое в уравнении (6.1.2)) и пропорциональном отклонению температуры от среднего значения. Термокапиллярное движение создается поверхностными силами, которые учитываются в граничном условии на свободной поверхности (см. ниже). [c.232]

Рассмотрим задачу об установившемся термокапиллярном движении в слое жидкости толщиной Н. Движение считается двумерным. Зависимость поверхностного натяжения от температуры принимается квадратичной в соответствии с выражением (6.1.19). Термогравитационный эффект не учитывается. Предполагается, что на твердой нижней поверхности поддерживается линейное распределение температуры, а плоская поверхность слоя теплоизолирована. Начало декартовой системы координат X, помещается на твердой поверхности. [c.236]

При исследовании термокапиллярного движения капель и пузырей во внешнем градиенте температуры рассматривались некоторые осложняюш,ие обстоятельства взаимодействие капли с плоской стенкой [258] или взаимодействие капель и пузырей друг с другом [193]. Так, в частности, в [193] показано, что если при движении в поле тяжести взаимодействие капель радиуса а убывает с расстоянием I между ними как а/1, то при термокапиллярном дрейфе — как а/Т) . [c.242]

Термокапиллярное движение капли при нелинейной зависимости поверхностного натяжения от температуры. В работе [65] рассмотрена капля, находящаяся в постоянном внешнем градиенте температуры, с нелинейной зависимостью поверхностного натяжения от температуры. В тех случаях, когда эта зависимость немонотонна, в отсутствие гравитации возможно появление плоскостей равновесия капель — устойчивых и неустойчивых. Наличие таких плоскостей может помешать, например, технологическому процессу удаления пузырьков из расплава в условиях микрогравитации при помощи приложения температурного градиента. [c.242]

Замечание. Задача о массопереносе к капле для диффузионного режима реакции на ее поверхности в условиях термокапиллярного движения формулируется так же, как в его отсутствие (см. разд. 4.4), с учетом соответствующих изменений в поле скоростей жидкости. В [50] рассмотрена более сложная задача для хемокапиллярного эффекта с тепловыделением, описанного в [51-53, 163]. Считалось, что на поверхности капли протекает химическая реакция с конечной скоростью. [c.247]

Существенное влияние на пространственную структуру конвективных движений в припороговой области оказьшают такие осложняющие факторы, как зависимость физических параметров жидкости от температуры [50], нарушение линейности равновесного профиля температуры [51], термокапиллярный эффект [52] и др. При наличии какого-либо из перечисленных факторов система амплитудных уравнений требует модификации для движения с гексагональной пространственно-периодической структурой (N = 3), волновые векторы которого расположены друг к другу под углами 120°. Для этого движения уже во втором порядке по е вместо набора линейных уравнений типа (33.20) получается нелинейная система амплитудных уравнений, одно из которых имеет вид [c.263]

В заключение данного пункта остановимся на некоторых результатах, относящихся к модификациям рассматриваемой задачи. Слабые эффекты типа зависимости параметров жидкости от температуры, порождающие квадратичные члены в амплитудных уравнениях, приводят к конкуренции двух форм конвективных движений - валов и гексагональных ячеек. Для валов, помимо перечисленных ранее типов возмущений, становятся существенными резонансно взаимодействующие возмущения с волновыми векторами, составляющими углы 60° и 120° по отношению к волновому вектору основного течения ( гексагональная неустойчивость). С этими возмущениями связано появление новой границы неустойчивости, что приводит к сокращению области Буссе для двумерных валов (рис. 162). Область устойчивости правильных гексагональных ячеек ( / il = к - 1А з1 = к) лежит внутри замкнутой кривой максимальное и минимальное значения числа Рэлея соответствуют к = к - Упомянем здесь также работы, посвященные исследованию устойчивости конвективных движений в горизонтальном слое с внутренними источниками тепла [67] и при наличии термокапиллярного эффекта [68]. [c.268]

Непостоянство коэффициента поверхностного натяжения вдоль границы раздела двух несмешивающихся жидкостей проявляется в том, что на поверхности возникают дополнительные касательные напряжения, называемые капиллярными, которые могут существенно влиять на движение жидкостей, а в случае отсутствия гравитации и других сил полностью определяют ее движение. Явления, обусловленные возникновением сил, связанных с градиентами поверхностного натяжения, носят общее название эффекта Марангони. В частности, если существенна температурная зависимость поверхностного натяжения, то говорят о термокапиллярном эффекте, если концентрационная — о концентрационно-капиллярном эффекте. [c.231]

Термогравитационная конвекция. Рассмотрим движение вязкой жидкости в бесконечно протяженном слое постоянной толщины 2/г. Сила тяжести направлена перпендикулярно слою. На нижней плоской твердой поверхности поддерживается постоянный градиент температуры. Неоднородность поля температуры приводит к двум эффектам, способным вызвать движение жидкости термогравитационному, связанному с тепловым расширением жидкости и появлением архимедовых сил, и термокапиллярному (если вторая поверхность является свободной), связанному с появлением касательных напряжений на межфазной границе вследствие зависимости коэффициента поверхностного натяжения от температуры. [c.232]

В случае плоской недеформируемой границы раздела тип неустойчивости определяется условиями подогрева со стороны толстого слоя, в котором может развиваться более интенсивное движение жидкости. Поэтому монотонная мода (кривая 7 на фиг. 1, а) всегда наблюдается при подогреве со стороны толстого слоя, а колебательная (кривая 2) - при охлаждении с его стороны. Для появления колебаний в рассматриваемой системе важно именно ее двухслойное строение, поскольку в однослойной системе с плоской свободной поверхностью колебательная термокапиллярная неустойчивость не обнаружена [8]. Продольные термокапиллярные волны возникают лищь при условии определенной согласованности в движении обеих жидкостей [9, 10]. Дисперсионная кривая таких волн имеет характерную особенность в длинноволновой области частота колебаний не зависит от длины волны (кривая 2 на фиг. 1, б). [c.16]

Однако при а < 0.01 квадратичная добавка к форме достаточно мала, чтобы можно было пользоваться формулой (6.1), в то время как приближение идеальной жидкости, при котором эта добавка бесконечна, является несправедливым. Можно сказать, что исследованное в [13] резонансное взаимодействие несущественно для волн с малой амплитудой. Например, для термокапиллярных волн, которые всегда имеются благодаря тепловому движению молекул, амплитуда оценивается величиной JkTIy, где к = 1.38 Ю эрг/К - постоянная Больцмана, т - температура в Кельвинах, у- коэф- [c.191]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...