Волновой режим течения пленки

ВОЛНОВОЙ РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ ПЛЕНКИ [c.162]

Волновой режим течения пленки [c.163]

При значениях Ке, , > 1600 ламинарно-волновой режим течения пленки сменяется турбулентным. При этом так же, как и в обычных турбулентных потоках (например, в каналах), слой жидкости, непосредственно прилегающий к стенке, сохраняет черты ламинарного течения, а за пределами этого слоя пленки действует механизм турбулентного перемешивания. Это позволяет исключить из рассмотрения влияние волновых процессов, вязкости и поверхностного натяжения жидкости на касательные напряжения и связь между толщиной пленки и плотностью орошения. Анализ и результаты экспериментального изучения закономерностей течения тонких пленок показывают, что для свободно стекающей пленки можно записать равенство осредненных или локальных значений веса пленки и касательных напряжений на стенке в виде [c.173]

В 1948—1949 гг. появились две статьи П.Л. Капицы [14, 15], которые оказались основополагающими в изучении проблемы волнового режима течения жидких пленок. В первой из них [14] была изложена приближенная теоретическая схема описания закономерностей развитого волнового течения. В частности, отмечалось, что волновой режим течения является основным гидродинамическим режимом для стекающих пленок. Во второй [15] были представлены экспериментальные результаты измерений характеристик волнового течения пленок по вертикальной поверхности. Эти работы стимулировали последующие исследования как теоретического. [c.162]

Последующие теоретические и экспериментальные исследования позволили оценить корректность допущений, использованных в анализе. Как ясно из анализа 4.3, действительный волновой режим течения ламинарной пленки приводит к повышению интенсивности теплоотдачи и требует введения соответствующей поправки к формулам (4.37) и (4.37а). Согласно [13] эта поправка, предложенная Д.А. Лабунцовым, имеет вид [c.178]

На горизонтальных трубах волновой режим течения обычно не наблюдается, что объясняется малой протяженностью пленки конденсата. [c.135]

Основы теории устойчивости ламинарного течения тонкого слоя вязкой жидкости, имеющей свободную поверхность, были разработаны П. Л. Капицей [56], который показал, что при числах Рейнольдса, больших некоторого критического значения, энергетически более выгодным является ламинарно-волновое течение. Поставленное П. Л. Капицей и С. П. Капицей экспериментальное исследование [57] подтвердило это положение, показав, что существует некоторый минимальный расход, при котором на поверхности жидкости возникают волны. При расходах, меньших минимального, волновой режим течения не развивается, причем в этих условиях искусственно созданные волны затухают. В последующие годы вопросы устойчивости ламинарного движения по отношению к малым внешним возмущениям, которые,, наложившись на основное течение, могут либо усиливаться, либо затухать, аналитически изучались рядом авторов [3, 10, 11, 45, 46, 49, 86, 91, 96, 126, 147, 149, 156, 180, 214-217]. Появилось также большое число работ, в которых развитие волнообразования на поверхности жидких пленок изучалось экспериментально [4, 15, 16, 22, 25, 28, 29, 31, 32, 40, 51, 53-55, 57, 62, 63, 66,. 67, 75, 79, 84, 85, 92-94, 97, 106, 108, ИЗ, 116, 117, 120, 133, 137,, 139, 145, 151-154, 158, 167, 169, 172, 179, 187, 188, 190, 192, 200, 206, 208, 209]. [c.190]

Применительно к условиям нисходящих тонкопленочных потоков различных жидкостей, в том числе и морской воды, для определения коэффициента теплоотдачи предложен ряд расчетных уравнений [49, 51, 81]. Для испарительных аппаратов опреснительных установок наиболее приемлемы уравнения, в которых учитывается режим течения пленки как показатель, в значительной степени определяющий интенсивность теплообмена. Как показывают исследования [79], теплообмен в нисходящем потоке при различных плотностях орошения, а следовательно, и при различных Rem протекает по-разному и зависит от числа Рг. В связи с этим в расчетах необходимо выделить два возможных режима течения пленки ламинарно-волновой и турбулентный. Рекомендации, приведенные в [56], позволяют оценить переход ламинарно-волнового режима течения пленки к турбулентному по уравнению [c.159]

Следовательно, режим течения пленки по всей высоте вертикальной трубы ламинарный. Поправка на волновой характер движения пленки Ег=1,20. Поправку на изменение физических свойств конденсата с температурой можно не учитывать из-за малости температурного напора /я—<0- С учетом поправки г, коэффициент теплоотдачи равен [c.303]

Ускорение силы тяжести при гравитационном волновом течении имеет существенное значение, и оно может быть учтено с помощью числа Галилея Ga. Отношение Re/Ga, как показано на рис. 1.2, достаточно полно передает возмущение, наблюдаемое при волновом гравитационном течении пленки жидкости. Если это отношение равно единице, то течение становится без-волновым и возмущение волновой поверхности становится равным нулю, т.е. а = 0. Если величина рассматриваемого отношения больше единицы, то наблюдается волновой режим течения, характеризуемый амплитудой возмущения, фазовой скоростью и длиной волны. Поэтому представляет [c.19]

Режим течения в пленке и волновая структура на ее поверхности в случае падающих пленок со свободной поверхностью определяются пленочным числом Рейнольдса, равным [c.79]

Дисперсно-кольцевой режим течения с развитой волновой структурой поверхности пленки. Этот режим течения характеризуется образованием крупных волн возмущения (уединенные катящиеся, шквальные волны), высота которых может быть на порядок больше, чем средняя толщина пленки (подробное описание волн, характерных для этой области течения, дано в гл. 2). Пузырьковое кипение в пленке также имеет место. [c.101]

Если число Рейнольд са менее или равно 20--30, имеет место ламинарное течение жидкости в пленке. При Не>30- 50 течение волновое, и, наконец, при Ке>1500 наступает турбулентный режим течения. [c.20]

Начало развития нелинейной теории регулярных волновых течений при гравитационном стекании пленки жидкости положено в работах [25, 26]. Было показано, что каждому волновому возмущению, не устойчивому согласно линейной теории, соответствует нелинейный волновой режим, который возникает в процессе развития. При фиксированном расходе амплитуда волны такого течения равна нулю на кривой нейтральной устойчивости, растет с увеличением длины волны, достигает максимума при некотором значении X = и затем убывает. Режим с максимальной амплитудой был назван оптимальным, так как для него пленка жидкости при заданном расходе имеет наименьшую среднюю толщину. [c.8]

Турбулентный режим. Как отмечалось ранее, течение волновой пленки жидкости и массообмен в ней имеет ряд характеристик, свойственных турбулентному режиму. Это, в первую очередь, наличие пульсационной составляющей в распределении скорости и турбулентного потока вещества в суммарном переносе субстанции. При турбулентном режиме подобные составляющие, в отличие от рассмотренных ранее при волновом течении, имеют случайный характер. Корреляция случайных величин (будь то скорости или концентрации) остается неизвестной, поэтому приходится пользоваться теми или иными моделями, отличающимися между собой как точность [c.26]

На рис. 4.3 представлена типичная картина развития волнового течения при стекании пленки по наружной поверхности вертикальной трубы [1]. Вблизи места подачи жидкости имеется режим с гладкой поверхностью. Затем на пленке возникают так называемые двумерные (кольцевые) волны. Далее они переходят в более беспорядочные трехмерные волны с весьма значительными амплитудами. [c.163]

Основное различие в подходах к решению задачи теплообмена при конденсации на вертикальной поверхности и в вертикальной трубе в условиях ламинарного режима течения пленки конденсата под совместным действием гравитационных сил, и касательных напряжений, возникающих на границе раздела фаз, заключается в способах определения и учета сил, действующих на пленку. Для упрощения решения, а также в связи со слабой изученностью влияния парового потока на движение пленки конденсата и теплоперенос в ней обычно пренебрегают влиянием того или иного фактора сил тяжести [6.40— 6.42], поперечного потока пара [6.43, 6.44 и др.] и т. д. Однако почти все работы по конденсации движущегося пара имеют характерный недостаток — касательные напряжения на границе раздела фаз определяются по формулам, рекомендуемым для сухих гладких или шероховатых поверхностей [6.44—6.48] и справедливым для двухфазного кольцевого течения лишь в случае чрезвычайно малой толщйны пленки, когда отсутствует волновой режим течения или амплитуда волн не превышает толщины ламинарного слоя парового потока. В остальных случаях волнового режима сопротивление трения во много раз превышает сопротивление для гладкой твердой поверхности, что должно соответствующим образом отразиться на характере течения пленки и теплопереноса в ней. Имеющиеся расчетные рекомендации по теплообмену в рассматриваемой области удовлетворительно обобщают опытные данные, по-видимому, за счет корректирующих эмпирических поправок. Поэтому естественно расхождение расчетных и опытных данных, полученных при конденсации паров веществ с иными теплофизическими свойствами и отношением Re VRe, даже при соблюдении внешних условий (Re", АГ, q,P). [c.158]

Так, например, при пузырьковом и снарядном режимах течения газосодержание в верхней части горизонтально трубы больше, чем в нижней (рис. 2а, б). Кролш того, переход от снарядного течения к пленочному в горизонтальных трубах осуществляется несколько иначе, чем в вертикальных. Пусть при определенной скорости ввода газовой фазы в горизонтальную трубу там установился снарядный режи.м течения. Будем увеличивать газосодержание потока. Благодаря действию силы тяжести более тяжелая фаза (жидкость) будет стремиться в нижнюю часть трубы, а более легкая (газ) — в верхнюю. Таким образом, возникнут параллельные потоки жидкой и газообразной фаз. Такой режим течения носит название расслоенного. При этом на поверхности жидкости могут возникать поверхностные волны (см. рис. 2, в), вызванные движением газовой фазы. При дальнейшем увеличении скорости подачи газа поверхностные волны могут достигать верхней стенки аппарата. Эти волны распространяются с большой скоростью и смачивают всю поверхность верхней части трубы, на которой остается пленка жидкости. Пленка покрывает поверхность трубы в промежутках между перемычками (рис. 2, г), образованными жидкостью. Режим течения, при котором образуются эти перемычки, носит название волнового режима с перемычками. Если происходит дальнейшее увеличение скорости газа, то газовый поток пробивает жидкие перемычки [c.6]

При этом возникают силы, стремящиеся вернуть жидкость к равновесию. При стекании пленок большое значение имеет сила, обусловленная поверхностным натяжением жидкости. Под действием восстанавливающих сил жидкие частицы стремятся вернуться к положению равновесия. Однако по инерции они будут проходить положение равновесия, вновь испытывать действие восстановительных сил и т. д. На это движение накладывается действие сил тяжести [Л. 133]. В результате на поверхности пленки, подвергшейся случайному возмущению, будут возникать волны. Волновые движения, возникающие разновременно в различных местах от случайных возмущений, налагаясь друг на друга, прив(5Нят к сложной трехмерной картине процесса. Ламинарно текущая пленка обладает неустойчивостью относительно возмущений с достаточной длиной волны (>б). При малых числах Рейнол 1Дса возникающие в слое возмущения сносятся вниз по течению. Если же число Рейнольдса пленки больше некоторого предельного Кеволн, то образуется устойчивый волновой режим. [c.267]

Согласно [3-3, 3-25] лампнарно текущая пленка всегда обладает конвективной неустойчивостью относительно возмущений с длиной волны, намного большей толип-шы пленки. Наличие конвективной неустойчивости не означает невозможности осуществления ламинарного течения. При малых числах Рейнольдса возникающие в пленке возмущения сносятся вниз по течению и не приводят к образованию какого-либо устойчивого рел има. Если же число Рейнольдса пленки больше некоторого предельного ResonH, то образуется устойчивый волновой режим. При ReВОЛН такой режим невозможен. [c.57]

Главное влияние на процесс теплообмена конденсирующегося пара со стенкой оказывает пленка конденсата, так как тепловое сопротивление ее отличается большой величиной вследствие низкой теплопроводности всех неметаллических жидкостей. Интенсивность отвода тепла от поверхности конденсации через пленку конденсата зависит от температурного напора, характера движения, физических свойств и толщины пленки. При вертикальном расположении трубы наблюдаются два основных режима движения пленки конденсата. В верхней части трубы пленка имеет ламинарный характер. Затем по мере увеличения ее толщины увеличивается скорость движения лленки и ламинарный режим двлжения ее переходит в турбулентный. При ламинарном движении пленки конденсата имеют место также два режима течения. В верхней части трубы наблюдается чисто ламинарное течение, а потом оно переходит в ламинарный волновой режим, при котором на поверхности пленки конденсата появляются капиллярные волны. [c.271]

В области сравнительно малых тепловых потоков, характерных, например, для работы кипящих реакторов (для реактора Дуан Арнольд (США) среднее значение теплового] потока ст — 510 ООО Вт/м (см. табл. 1.4)), в длинных каналах реализуется дисперсно-кольцевой режим течения с тонкой пленкой, где волновое движение на поверхности исчезает при достижении некоторой критической величины расхода. Унос капель в этой зоне отсутствует, хотя обратный процесс осаждения капель из парового ядра, по-видимому, имеет место. Переход от дисперсно-кольцевого режима течения с волновой пленкой к тонкой пленке без волн происходит незаметно для тепловых параметров температура стенки Гст и коэффициент теплоотдачи а в зоне перехода изменяются монотонно. [c.101]

При обтекании плоской поверхности на начальном участке конденсации пленка оказывается весьма тонкой, режим течения в ней — ламинарным. С ускорением пленки и увеличением ее толщины наблюдается переходный ламинарный режим, при котором поверхность пленки является волновой. Такого рода течения были исследованы П. Л. Капицей [Л. 73], а позже В. Г. Левичем и В. К- Бушмановым. Волновой рел им течения пленки сравнительно легко переходит в турбулентный при наличии внешних возмущений, что было установлено П. Л. Капицей и С. П. Капицей с полнощью теневого метода. [c.280]

Горизонтальные и наклонные каналы. В горизонтальных и наклонных (под малым углом к горизонту) каналах различают расслоенный, волновой, пузырьковый, снарядный, эмульсионный и дисперсно-кольцевой режимы течения. Структура потока при этих режимах ясна из рис. 1.87. Специфика течения в горизонтальных каналах состоит в том, что здесь всегда наблюдается значительная несимметричность в распределении фаз по сечению канала. В дисперсно-кольцевом режиме течения даже при очень высоких скоростях смеси толщина жидкой пленки внизу трубы оказывается почти на порядок больше, чем в ее верхней части. Эмульсионный режим течения в горизонтальных каналах сохраняет известные черты волнового движения, когда амплитуда гюследнего превышает диаметр канала. При этом жидкие перемычки (гребни волн) насыщены газовыми пузырьками, а газовые снаряды (впадины волн) содержат множе- [c.96]

Характерный вид изменения расхода жидкости в слое гравитационно текущей волновой пленки постоянной средней толщины (Ga = onst) при различных волновых числах представлен на рис. 1.21. При этом оптимальные режимы, отмеченные ранее в работе [25] для водяной пленки, наблюдаются и для жидкостей с различными физико-химическими свойствами [34]. Кроме этих режимов, в длинноволновой области наблюдаются режимы в слое постоянной средней толщины с минимальным расходом. На рисунке эти режимы отвечают минимальным значениям на зависимостях Re/Ga от п. Это соответствует тому, что при одной и той же средней толщине пленки жидкости с различными длинами волн реализуется тот режим, расход которого минимален. Таким образом, при течении пленки [c.28]

В зависимости от величины числа Рейнольдса Ке = Q/ь, где Q — плотность орошения (т.е. объемный расход жидкости на единицу ширины пленки), течение жидкости в гравитационной пленке может осу-ш,ествляться в ламинарном, волновом и турбулентном режимах. Известно [5, 23, 180], что ламинарный режим теряет устойчивость при значениях критического числа Рейнольдса Ке = 2 Ч- 6. Однако известно также [23], что реальное появление волн наблюдается лишь начиная с точки, существенно смещенной вниз по потоку. Во всяком случае, даже для чисел Рейнольдса 6 Ке 400, соответствующих волновым режимам [5], значительная часть длины пленки будет без-волновой. Если учесть, что эта длина существенно превосходит длину начального участка, где происходит формирование стационарного профиля скорости и установление толщины пленки, то следует признать, что гидродинамические закономерности установившегося ламинарного течения пленки при равновесии вязких и гравитационных сил являются определяющими при расчете интенсивности массообмена во многих аппаратах. Таковы, например, широко распространенные в химической и нефтехимической промышленности насадочные абсорбционные и ректификационные колонны, где пленки стекают по поверхности насадочных тел, протяженность которых не превышает нескольких сантиметров (кольца Рашига, кольца Палля, седла Берля и др. [180]). [c.21]

Взаимодействие между газокапельным ядром и пристенной жидкой пленкой. Трение между ядром и пленкой непосредственно связано с режимами течения волновой поверхности пленкп, определяемыми скоростями фаз и ее толщиной. Можно выделить три типа режимов поверхности пленки волновой с крупномасштабными волнами, волновой с рябью и режим гладкой пленкп. Требуется еще тщательное экспериментальное исследование этпх режимов и границ перехода между ними. [c.202]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...