Об уравнениях переноса в двухфазных потоках

Уравнения переноса массы и тепла при ламинарном и турбулентном течениях однофазных или двухфазных теплоносителей в каналах выводятся из основных законов физики сохранения массы, сохранения энергии, вязкого трения Ньютона, теплопроводности Фурье. Здесь и далее не будут затрагиваться вопросы переноса в жидкостях, законы трения в которых не подчиняются закону Ньютона (т = (Г ди ду). Уравнения неразрывности, движения и переноса тепла с учетом зависимости свойств от параметров теплоносителя образуют систему, представляющую основу для расчета полей скорости и температуры. Эта система является замкнутой для ламинарного режима течения. Для турбулентных режимов течения приходится прибегать к гипотезам или построению полуэмпирических моделей, позволяющих замкнуть систему уравнений. Для течений двухфазного потока, особенно в условиях кипения или конденсации, эмпирический подход до настоящего времени преобладает. [c.9]

Составим систему основных уравнений для пограничного слоя газа с жидкостью. Будем считать газ однофазной гомогенной средой и бинарной газопаровой смесью, состоящей из сухого газа и пара той жидкости, с которой он непосредственно контактирует. В отличие от нее поток газожидкостной смеси в целом является двухфазной гетерогенной средой. Но он разделен на области, занятые только газом или только жидкостью, и для этих областей составляются уравнения переноса типа уравнения (1-3). В соответствии с этим уравнением запишем уравнение переноса массы (уравнение диффузии) [c.25]

Разнообразие режимов и тот факт, что положение границ течения не может быть точно определено, затрудняют применение уравнений переноса количества движения и энергии к двухфазному потоку. Чтобы избежать этих трудностей, математические модели для переноса тепла, количества движения и массы в двухфазном потоке обычно основывают на геометрии одного данного режима течения. Успех такого приближения зависит от возможности дать описание и предсказать каждый режим течения. Было сделано много попыток классифицировать режимы течения и установить условия их реализации на основании визуальных наблюдений [1, 3, 9, 10, 14, 15, 19—21, 25]. До сих пор ни один из предложенных методов классификации нельзя считать вполне удовлетворительным. К сожалению, большинство методов основано на визуальных наблюдениях. Недавно были предприняты попытки разработать индикатор для классификации режимов течения [7, 8, 11, 13, 17 —19]. Во всех случаях либо индикатор регистрировал только локальные свойства потока, либо полученную информацию можно было трактовать чисто субъективно. [c.9]

В большинстве работ, посвященных анализу движения двухфазного потока, при формировании расчетной модели записываются уравнения движения для каждой из фаз в отдельности, а также условия взаимодействия на границе раздела фаз [3, 18, 36]. Такой подход предполагает необходимость прямого или косвенного эксперимента по определению коэффициентов переноса в уравнениях движения. Это обстоятельство затрудняет возможности использования предлагаемых моделей в отсутствие прецизионных экспериментов по определению коэффициентов тепло- и массопереноса на границе раздела фаз, а также динамических характеристик самой поверхности раздела. В то же время, как отмечалось выше, предложенный в [55] и развитый в последующих работах [57, 58] подход к описанию двухфазной среды как сплошной с изотропными свойствами упрощает проблему и при этом оказывается достаточно эффективным для решения многих практических задач. В указанном подходе определяющим фактором, влияющим на гидродинамику течения и условия формирования кризиса течения двухфазного потока, является сжимаемость двухфазной среды в газодинамическом представлении. [c.120]

Если в движущейся субстанции имеется сингулярная поверхность, например двухфазный поток, то уравнение теоремы переноса примет иной вид [Л.1-4]. [c.10]

Обобщим полученные результаты на случай нагрева и сушки поли -дисперсного материала в двухфазном потоке. При условии отсутствия молярного переноса вещества система уравнений тепло- и массообмена с граничными условиями Ш рода имеет вид /Г 9 7 [c.308]

Для описания процесса распространения света в случайно-неоднородной среде воспользуемся уравнением переноса излучения, приведенным в [90] для различных моделей среды. Рассмотрим два варианта рассеивающих сред с малой плотностью частиц. В качестве первой модели выберем среду, представляющую собой набор дискретных рассеивателей, что достаточно часто встречается на практике. Такими средами являются, например, двухфазные потоки, частицы в газах и жидкостях и т. п. Если концентрация рассеивателей в исследуемом объеме достаточно мала, то поле падающего излучения, рассеянного какой-либо неоднородностью, не испытывает практически вторичного рассеяния на других неод- породностях в любом направлении. Данный случай соответствует однократному рассеянию без учета затухания рассеянной волны. [c.93]

В данном параграфе предложен метод расчета массопередачи, протекающей в многокомпонентной двухфазной газожидкостной системе, который основан на решении системы дифференциальных уравнений конвективной диффузии с учетом граничных условий четвертого рода [261, 262]. Метод позволяет определять значения концентраций для всех компонентов многокомпонентной смеси в любой точке массообменного аппарата и на основании этих значений найти потоки и коэффициенты переноса массы и определить эффективность аппарата. [c.219]

В настоящее время существуют в основном два подхода в рассмотрении движения и переноса массы и энергии в двухфазных потоках [35]. При одном подходе движение и процессы переноса рассматриваются для каждой нз фаз в отдельности и полученные при этом зависимости связываются в систему условиями, характеризующими протекание этих процессов на границе раздела фаз [86]. Другой метод состоит в том, что фазы считаются распределеиными одна в другой по определенному закону распределения [156, 157]. При таком подходе либо одна из фаз, либо обе фазы считаются во всем рассматрийаемом объеме епрерывным-и и уравнения, характеризующие протекание процесса ib них, записываются для среды в целом. Во всех случаях паряду с уравнениями движения и переноса задаются условия на границах между средой и поверхностями твердого тела, ограничивающими ее. Здесь в общем виде (в трехмерной форме) рассмотрены система уравнений, описывающих движение для каждой из фаз в отдельности, и граничные условия, связывающие эти уравнения. Кроме того, рассмотрено уравнение движения, записанное в гидравлической форме, которое отражает другой подход к решению данной задачи, однако рассматривается оно в более простом, одномерном виде. [c.15]

Подробно уравнения переноса в двухфазных потоках приведены и проанализированы в книге Делайе Дж., Гио М., Ритмюллер М. Теплообмен и гидродинамика в атомной энергетике и промышленных устройствах Пер. с англ. — М. Энергоатомиздат, 1984. [c.16]

Наиболее простой, но достаточно удачной лоделью при рассмотрении закономерностей движения двухфазного потока и переноса тепла в условиях ядерного реактора может служить случай движения воды в длинном канале при постоянном тепловом потоке, исследованный Колье (рис. 2.4) [3]. На входе в канал температура массы воды и стенки ниже температуры насыщения. По мере нагревания жидкости растет и температура стенки, и разность между их температурами определяется уравнениями теплоотдачи при вынужденной конвекции, рассмотренными выше. Когда температура стенки превысит температуру насыщения, на стенке начнут образовываться пузырьки пара, и наступает режим кипения воды при недогреве. При дальнейшем движении потока температура всей массы теплоносителя достигает температуры насыщения, и устанавливается режим развитого пузырькового кипения. [c.21]

В технике часто используются аппараты, в которых прокачиваемая жидкость кипит в трубах, каналах. Весовая и объемная доля пара в двухфазном потоке увеличивается вниз по течению. Структура потока существенно зависит от местного паросодержания и от расхода теплоносителя. На входном участке трубы пар распределяется в жидкости в виде пузырьков. На выходном участке дисперсной фазой может оказаться жидкость, тогда движущаяся среда представляет собой пар со взвешенными в нем капельками жидкости. Явление кризиса кипения наблюдается и в таких потоках. В работе 1187] сделано предположение, что механизмом, управляющим кризисом кипения при больших числах Рейнольдса, служит турбулентнодиффузионный перенос капель жидкости через пограничный слой пара к нагретой стенке. Кризис наступает, когда тепловой поток превысит величину, необходимую для полного испарения всех капель, продиффундировавших к стенке. Аналогичную модель обсуждают авторы [188] с тем отличием, что на стенках канала предполагается существование пленки жидкости. В основе математического описания модели лежат уравнения баланса массы и энергии. [c.185]

Суммируя все сказанное, можно сделать два важных вывода относительно свойств решения уравнения (11). Во-первых, из-за нарушения динамического равновесия в двухфазном потоке над искривленной поверхностью происходит усиление первоначальных возмущений. Во-вторых, из-за пелпиейных свойств оператора переноса происходит опрокидывание первоначально гладких возмущений, что ведет к образованию изломов на эродируемом контуре. [c.194]

Чаще всего двухфазные потоки использу.ются с целью переноса вещества с помощью движущейся жидкости. В этом случае важную роль играют концентрация вещества, плсзтность фаз, поверхностное натяжение. Перенос частиц можгт осуществляться путем конвективной диффузии вещества в жидкости (для мелких частиц) или гидротранспортирования (частицы достато ню больших размеров). В соответствии с механизмэ.м переноса составляются и уравнения движения. [c.145]

Для многофазных и двухфазных сред уравнения движения и энергии формулировались уже неоднократно многими авторами, в основном применительно к теории фильтрации, пневмо- и гидротранспорту, пылепрнготовлению и др. Так, В. Н. Щелкачевым были получены уравнения фильтрации с учетом изменения пористости при изменении давления среды [Л. 182]. Система основных дифференциальных уравнений для двухкомпонентных сред при некоторых упрощениях получена была Н. А. Слезкиным [Л. 143]. Эти уравнения, записанные для отдельных фаз, справедливы в случае переноса количества движения и энергии от одной компоненты к другой. Теория взвешенных мелкодисперсных наносов, разработанная Шмидтом, получила широкое распространение для расчетов потоков растворяемых частиц и коллоидных суспензий. Осредненные уравнения движения для газо- и парожидкостных смесей с учетом фазовых переходов были получены С. Г. Телетовым [Л. 152]. Более строгий вывод основных осредненных уравнений для отдельных компонент был выполнен Ф. И. Франклем. [c.42]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...