Рост капель

Если в паровой фазе образовалась жидкая капелька радиуса р кр, то такая капелька будет находиться в равновесии с окружающим ее паром, причем давление пара р"р будет связано с р кр соотношением (6-20) однако это равновесие не будет устойчивым, вследствие чего с течением времени начнется рост капельки. Для капелек радиуса, большего, чем р р. давление пара оказывается, как это следует из формулы (6-20), слишком высоким. Давление пара может понизиться за счет конденсации части пара на этих капельках в результате этого размеры капелек еще более возрастут. Другими словами, по отношению к каплям радиуса, большего, чем р кр, пар давления р будет неустойчив, так что если поместить подобные капли в пар, последний начнет конденсироваться на них до полного перехода в жидкую фазу. Рост капель сверхкритического размера происходит как за счет присоединения к ним отдельных молекул, так и за счет слияния с ними капелек докритического размера. [c.221]

Таким образом, для теоретического расчета < или а = с/АГ необходимо знать функции роста капель w R) и распределения по размерам (p R) (Л. 162]. Эти функции ищутся для различных условий как аналитически, так и экспериментально. Например, согласно опытным данным и расчетам скорость роста полусферической капли, когда основным термическим сопротивлением является термическое сопротивление теплопроводности капли, определяется уравнением [c.288]

В процессе расширения, во всяком случае в начальной его стадии, степень перенасыщения пара увеличивается. В связи с этим капельки, которые в некоторый момент имеют равновесный размер, через очень малый отрезок времени окажутся больше равновесных и, следовательно, их рост будет продолжаться. По мере увеличения степени перенасыщения происходит не только рост капель, ранее достигнувших равновесного размера, но увеличивается также количество жизнеспособных сгустков равновесного радиуса, обладающих тенденцией к дальнейшему росту. [c.113]

Рост капель в потоке [c.134]

Продолжительность протекания элемента потока через сопло составляет обычно величину порядка 10 сек. Сопоставление с этим отрезком времени результатов расчетов перечисленных здесь исследователей позволяет считать, что даже при сравнительно больших продольных градиентах давления равновесная (по отношению к окружающему пару) температура капли устанавливается почти мгновенно. Поэтому принимается, что в каждом поперечном сечении сопла процесс конденсации и рост капель происходят примерно так же, как и в среде с постоянными параметрами пара, равными их значению в данном сечении канала. [c.138]

В том случае, когда можно говорить о каком-то конкретном распределении неоднородностей, первичные капли будут наблюдаться в определенных местах этой поверхности. Таким образом, появляется возможность говорить о фиксированных центрах конденсации. Очевидно, рост капель и как следствие их слияние, наблюдаемые при конденсации водяного пара, приведут к новым комбинациям размещения капель на поверхности тела. [c.145]

Эффекты слияния капель играют значительную роль в процессах капельной конденсации, обеспечивая быстрое появление на поверхности теплообмена капель с отрывным значением радиуса. При этом освобождается часть поверхности теплообмена. Диспергированная фаза имеет большую поверхность контакта с паром и меньшее термическое сопротивление. Достижение отрывного размера вследствие объединения более мелких капель должно обеспечивать значительную среднюю. интенсивность процесса конденсации по сравнению с автономным ростом капель. [c.147]

Выведем уравнение детального равновесия, полагая, что столкновения происходят за счет естественного роста капель [6-21]. Будем при этом исходить из условия, что 0 90°, полагая, что краевой угол фиксирован, т. е. не зависит от процесса. При рассмотрении случая 0>9О° [c.149]

Зависимость скорости непрерывного роста капель от радиуса R=0,b Ra 4+R) представлена графически на рис. 6-6. Кривые построены по формуле (6-4-11) для трех значений температурного напора. Величина R является средней за цикл непрерывного роста радиуса капли. [c.158]

В первых главах изучаются термодинамические свойства влажного пара, основные уравнения его движения, траектории капель в каналах и в рабочем колесе, а также образование и рост капель в двухфазной среде. Рассматриваются критерии подобия двухфазных потоков и методы экспериментального исследования турбин, [c.2]

По мере роста капель их скорость все более отличается от скорости пара. Большие капли в криволинейных каналах под влиянием сил инерции приближаются к стенкам и оседают на них. Поток становится неоднородным, и в некоторых его областях [c.34]

Производная d dt зависит от разности температур АТ между каплей и паром, а также от размеров капли. Для макроскопического закона роста капель имеем формулу [см. гл. IV, уравнение (IV. 18)] [c.54]

В дальнейшем исследовании комплекс В принимается неизменным для капель заданного радиуса. Для мелких капель это вполне допустимо. Для капель, движение которых не подчиняется закону Стокса, сделанное допущение вносит определенную погрешность. Она в некоторой мере снижается из-за роста капель и изменения вязкости пара во время движения в канале. [c.77]

Таким образом, термодинамический метод недостаточен для исследования процессов конденсации в двухфазном потоке. Ряд практических задач требует знания молекулярных явлений в двухфазной среде. С этой целью наравне с термодинамическим методом используется молекулярно-кинетическая теория строения вещества. Для получения характеристики состояния среды вводятся микроскопические величины, рассматривается движение молекул среды. Рассмотрение молекулярного строения двухфазной среды необходимо тогда, когда длина свободного пробега молекул пара соизмерима с находящимися в нем капельками. Поэтому для выяснения процесса роста капель и их движения важное значение имеет соотношение между радиусом капли и средней длиной X свободного пробега молекул конденсирующегося пара. [c.107]

ОБРАЗОВАНИЕ И РОСТ КАПЕЛЬ [c.108]

Связь между величинами А Т и 8Т для разных процессов конденсации была найдена Стодолой [107]. В этих исследованиях Стодола исходил из условий роста капель, баланса теплообмена и уравнения баланса энергии для капли и для всего двухфазного потока. В результате была получена система уравнений для определения роста капель и их температуры [c.110]

Для того чтобы оценить влияние АоГ и бТ на процесс конденсации, Стодола дает зависимости скорости роста капель и их температуры от этих величин. Для указанных выше условий и давления 1 бар из формул (IV. 1) и (IV. 2) получим [c.111]

Из уравнений (IV. 13) и (IV. 17) получим формулу для определения роста капель в условиях макроскопического процесса [c.117]

Сравнивая формулы (IV. 15) и (IV. 18), видим принципиальное различие между ними при начальном росте капель в области <С их радиус увеличивается пропорционально времени t, тогда как при I > размер капель растет пропорционально )/7. В расчетах процесса конденсации в турбине надо пользоваться той или иной из указанных формул в зависимости от размеров капель. [c.117]

Структура формул, определяющих рост капель, показывает, что фактор времени играет большую роль в процессе их образования, [c.117]

Пример расчета скорости образования и роста капель. Рассмотрим процесс конденсации и образования капель за выходным сечением направляющего аппарата (рис. 37, а). Примем следующую условную схему (рис. 37, б) пар расширяется с полным переохлаждением от состояния насыщения перед соплом при давлении ро ДО некоторого давления Pi в выходном сечении, после чего движется по трубе. Ее сечение по мере конденсации меняется так,что давление сохраняется постоянным вдоль оси X. Последнее условие приблизительно соблюдается в зазоре между направляющими и рабочими лопатками. Потерями на трение пренебрегаем. Расчеты процесса конденсации выполним методом численного интегрирования, начиная с выходного сечения сопла, в котором поместим начало координат (сечение О —О ). [c.118]

Образование и рост капель коренным образом меняются вместе с градиентом энтальпии. От него зависит достигаемая величина максимального переохлаждения АТ ,ах — главного фактора, влияющего на спонтанную конденсацию. Число зародышевых капель, выпавших в зоне максимального переохлаждения, в основном определяет их размер в конце процесса конденсации. [c.120]

Если бы процесс конденсации продолжался при большом градиенте энтальпии и переохлаждение сильно возросло, то создались бы условия для повторного бурного образования и роста капель. Это сопровождалось бы вторичным быстрым ростом температуры и давления пара. [c.125]

Таким образом, весь процесс конденсации приближенно разделяется на три зоны первая —расширение сухого пара и рост переохлаждения, вторая — спонтанная конденсация при максимальном переохлаждении, третья — рост капель и снятие переохлаждения. [c.126]

Сложность процессов фазового превращения побуждает проводить специализированные опыты. Одни задачи требуют достаточно точного моделирования условий образования и роста капель (исследования процесса конденсации, переохлаждения и т. п.), другие допускают значительное отклонение от условий подобия превращения фаз (исследование движения крупных капель и пленок, процессов сепарации и т. п.). Ряд таких задач может решаться даже в условиях искусственного создания влаги в необходимой форме и независимо от фазовых превращений. Устранение или [c.151]

Рост капель, находящихся в метастабильном состоянии в той области, где явления можно рассматривать микроскопическими определяется числом молекул р, падающих в единицу времени на единицу поверхности капли, и коэффициентом конденсации кн, равным отношению числа молекул, остающихся на поверхности капли, к числу молекул, ударяющихся о ее поверхность за тот же промежуток времени. Из уравнения материального баланса получим равенство [c.227]

За узким сечением, где темп изменения живого сечения невелик, от подвода теплоты в скачке при дозвуковой скорости поток должен разгоняться, а при сверхзвуковой скорости — тормозиться. Таким образом, в зоне интенсивной конденсации на очень коротком участке, где скорость еще сверхзвуковая, под влиянием подведенной теплоты поток тормозится, пока р <С рк, и ускоряется, как только становится р > р . Если недалеко за горлом сопла темп роста живого сечения [ lf)df/dl] невелик, то следующие друг за другом замедление и ускорение потока из-за подвода теплоты могут оказаться настолько значительными, что в зоне конденсации, в том месте, где давление становится выше критической величины (меняется знак ускорения), в потоке происходит резкое понижение давления и столь же резкое повышение интенсивности конденсации, вызывающее эффект, аналогичный скачку уплотнения. Этот скачок на какое-то мгновение уравновешивает силы инерции. При этом за скачком прекращаются процесс конденсации и подвод теплоты, разгоняющей дозвуковой поток. В результате в расширяющейся части сопла дозвуковой поток замедляется, зона же процесса конденсации отодвигается в расширяющуюся часть сопла. В сверхзвуковой же зоне в момент провала давления появляется ударная волна разрежения, которая смещает начало процесса конденсации в сторону горла сопла. После появления скачка в месте бурного роста капель, процесс конденсации на этом участке резко тормозится и зона интенсивной конденсации смещается вниз по потоку. [c.228]

Частота возмущающих ударных волн тем больше, чем выше интенсивность конденсации (количество подводимой теплоты) и чем уже участок бурного роста капель. Поэтому на частоту колебаний оказывают большое влияние начальное состояние пара и темп падения давления. В опытах МЭИ [18, 24] при расширении влажного воздуха частота изменялась от 500 до 1000 Гц. Максимальные амплитуды наблюдались в области небольших чисел М [c.228]

ПОВЕДЕНИЕ КАПЕЛЬ ПОСЛЕ ИХ ОБРАЗОВАНИЯ. МОЛЕКУЛЯРНЫЙ И МАКРОСКОПИЧЕСКИЙ ЗАКОНЫ РОСТА КАПЕЛЬ [c.39]

С общей точки зрения процесс конденсации может быть разделен на периоды образования ядер конденсации критического размера, их роста и агломерации. Скорость образования ядер конденсации капли была рассмотрена в предыдущих параграфах. Теперь рассмотрим процессы, происходящие с каплями критического размера, которые уносятся потоком. При этом совершенно безразлично, возникли ли эти капли в результате самопроизвольного образования ядер или в результате присутствия посторонних инородных частиц. Законы роста капель рассмотрим для чистых паров, предполагая, что термодинамическое состояние окружающей среды не меняется во время роста капель, т. е. что процесс роста квазистационарный. Кроме того, будем иметь в виду, что вывод производится для роста единичной капли, хотя в действительности полученные результаты верны только в среднем для большого числа частиц, так как при выводе применяются статистические законы молекулярного движения. При выводе законов роста капель необходимо знать также скорость капель относительно пара. Если скорость капель значительно меньше скорости потока, то в результате сопротивления их энтропия будет увеличиваться, что существенно усложнит вывод. Поэтому вначале предположим, что капли движутся с той же скоростью, что и окружающий газ. В дальнейшем специально оговорим, для каких процессов это предположение справедливо и когда следует учитывать в расчетах рост энтропии капель, отстающих от основного потока. [c.39]

При анализе начального роста капель следует воспользоваться теорией свободно-молекулярного течения, при котором длина свободного пробега молекул больше радиуса капель. Средняя длина свободного пробега молекул зависит от вязкости газа и определяется из кинетической теории газов по формуле [c.40]

При течении спонтанно конденсирующегося пара уравнения законов сохранения записываются как для среды в целом. В предположении о независимости скорости роста капель rK=drJd-x от их размера вектор-столбцы а, Ь, с и f можно записать в виде [c.126]

Уравнения (IV.24)—(IV.27) вместе с уравнениями скорости ядрообразования (IV.8) или (IV.9) и роста капель (IV. 15) и (IV. 18), позволяющие найти приращение массы согласно уравнению (IV. 19), образуют замкнутую систему. Таким образом, численным интегрированием могут быть определены все параметры процесса конденсации. При использовании ЭЦВМ можно исходить непосредственно из системы дифференциальных уравнений (IV.20)—(IV.23). [c.124]

Основа приближенного метода расчета — образование подавляющего количества капель в зоне максимального переохлаждения. До этой зоны для обычных условий расширения пара в сопле количество выпавшей влаги пренебрежимо мало. После же этой зоны допускается, что можно не [принимать во внимание спонтанную конденсацию. При этом во многих случаях с достаточной точ-ностяю можно учитывать лишь рост капель, образовавшихся в области максимального переохлаждения. [c.126]

В третьей зоне рост капель рассчитывается сначала на основании молекулярно-кинетической, а затем макроскопической теории, в зависимости от числа Кнудсена. Эту зону целесообразно [c.126]

Если в такой турбине скорости велики, то при выходе из первого сопла или ранее будет достигнута точка Вильсона, произойдет обильное ядрообразование. При выпадении большого количества капель их дальнейший рост приведет к интенсивному снятию переохлаждения. Во все последуюш,ие венцы будет уже поступать огромное количество капель. Их рост ограничит величину переохлаждения в каждом из этих венцов, и конденсация в них будет происходить главным образом за счет роста капель, поступивших из первого сопла. [c.128]

Конструкция ступеней, расположенных за зоной Вильсона, оказывает сравнительно небольшое влияние на рост капель. Если невозможна организация потока с достижением зоны Вильсона в первой ступени, то для получения мелких капель можно ее перенести в область узкого сечения с большим градиентом энтальпии в ддной из следуюш,их ступеней. Это достигается соответствующим выбором перепадов энтальпий в предшествующих ступенях. [c.132]

Уменьшение всех размеров модели в k раз увеличивает во столько же раз градиент энтальпий по всей проточной части. Это может сильно изменять величину переохлаждения, критический размер капель, скорость ядрообразования и рост капель. В результате получаются новые размеры и число капель в конце процесса конденсации. Попытаемся оценить последние изменения. [c.149]

Для малых капель поверхностная свободная энергия, проиорциональная r , растет быстрее, чем уменьшается объемный член в выражении для термодинамического потенциала [пропорциональный см. уравнение (2-2)]. Поэтому рост капель ведет к росту термодинамического иотенинала и конденсация при этом невозможна. Для больших капель, начиная с /- р, уменьшение объемного члена обгоняет рост поверхностного и конденсация становится возможной. Таким образом, неустойчивость равновесия между фазами выражается в том, что потенциал системы Ф имеет при г = г, р не минимальное значение, как при обычиом устойчивом термодинамическом равновесии, а, наоборот, максимальное. [c.30]

В случае бесконечно быстрого процесса расширения число центров конденсации, появившихся за счет роста капель, будет равно нулю в то же время число центров конденсации, появившихся за счет резкого уменьшения критического диаметра, будет весьма значительным. Этот факт объясняет, почему даже при очень быстром расширении не удается достигнуть переохлаждения, превышающего 70—80° К. Для медленных (квазистационариых) процессов расширения или случая течения переохлажденного пара с постоянным давлением решающим является увеличение числа центров конденсации за счет того, что в результате гетерофазных флуктуаций некоторое число капелек перешагивает через критический диаметр. [c.35]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...