Диффузии коэффициент частицы в турбулентном потоке

Последнее допущение означает, что в турбулентном потоке при достаточно большом времени диффузии коэффициенты диффузии частицы II жидкости равны, поскольку их линии тока совпадают. Это было показано расчетами Чена. Заметил , что рассмотренное только что допущение является самым сильным ограничением. Без него, однако, невозможно точное решение [505]. Учитывая лишь одну компоненту скорости и опуская индекс , запишем уравнение движения Чена в первоначальном виде [c.50]

Здесь В - коэффициент молекулярной диффузии заряженных частиц в условиях I. Так как электрическое число Пекле = уН/В 1, то в ламинарных потоках, вне зон резкого изменения диффузионным членом можно пренебречь. Однако в случае турбулентного течения, в котором диссипация энергии происходит на малых масштабах Л, диффузионный член может быть не малой величиной. [c.613]

В целях улучшения условий выделения газов из воды необходимо максимально приблизить все частицы потока деаэрируемой воды к поверхности раздела фаз, с тем чтобы растворенные газы могли быстро переходить из воды в паровую фазу. Чем больше поверхность раздела вода — пар, через которую происходит десорбция газов, тем быстрее система приближается к равновесию, т. е. тем полнее из воды удаляются растворенные газы. Это достигается усилением турбулентности потока воды путем ее распыливания, разбрызгивания или сливания через мелкие отверстия и перегородки для разделения ее на мелкие капли, тонкие струйки или пленки, что значительно увеличивает поверхность воды и облегчает удаление из нее газов. Увеличение поверхности соприкосновения воды с паром может быть достигнуто также путем барботирования через воду греющего пара, подаваемого под давлением через сопло или другие устройства. С ростом скорости греющего пара увеличивается динамическое воздействие парового потока на деаэрируемую воду, что способствует повышению эффективности термической деаэрации. С увеличением средней температуры деаэрируемой воды или температуры исходной воды снижаются вязкость и поверхностное натяжение воды и увеличивается коэффициент диффузии кислорода в ней, вследствие чего повышается значение коэффициента десорбции (массопередачи) и в конечном итоге уменьшается остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде. [c.193]

На основе данных по локальной интенсивности потока установлено, что у стенки интенсивность движения твердых частиц уменьшается, в результате чего локальное значение величины ( (у ) — ( 4))/ (у ) становится меньше единицы, хотя и остается положительным (фиг. 2.11). На фиг. 2.13 показано, как изменяются с расстоянием от стенки локальные значения величин (у ) и и ) в соответствии с результата.ми Лауфера [468] ( /о — расстояние от стенки. Яд — радиус канала). При отнесении к средним условиям в потоке (индекс ш) и в предположении постоянства коэффициента турбулентной диффузии [704] можно перестроить зависимости, пред- [c.63]

Пульсационному движению одиночной частицы в турбулентном потоке посвящен целый ряд работ [Л. 15, 35, 114, 302, 304, 381]. При этом решение Чен Чан-моу [Л. 381] касается весьма мелких (стоксова область обтекания ReT<0,4) и невесомых частиц, для которых ищется закон изменения скорости, коэффициенты диффузии, характеристики энергетического спектра. В отличие от этой работы М. Д. Хаскинд [Л. 302] рас-100 [c.100]

Эффект ускорения молекулярной диффузии под действием турбулентности был впервые отмечен Таунсендом (1951). В этой работе были даны предварительные оценки указанного эффе ста и приведены результаты специальных экспериментов (по измерению постепенного падения максимальной температуры тепловых пятен , создаваемых импульсным разрядом тока в турбулентном потоке), подтвердивших его существование (и даже показавших, что формулы типа (10.36) неплохо соблюдаются Для значительно больших значений I — и, чем можно было бы заранее предполагать). Дальнейшие более полные формулы для диффузии от мгновенного линейного источника (содержащие, впрочем, некоторые ошибки в значениях числовых коэффициентов см. Сафмен (1960)) были получены Таунсендом (1954) и Бэтчелором и Таунсендом (1956). Заметим, наконец, что второе слагаемое в правой части формулы (10.35) очень напоминает формулу (9.58) для дисперсии продольной координаты жидкой частицы в однородном турбулентном потоке с постоянным градиентом средней скорости. Это сходство не случайно при малых I — вся примесь находится в малой окрестности источника, в которой поле скорости Ч Х, 1) допустимо считать линейно зависящим от координат X (ограничившись первыми членами соответствующего ряда Тэйлора), и именно такому представлению поля скорости и соответствует формула (10.35). [c.524]

Приведенный анализ, по-видимому, справедлив при близких значениях коэффициентов диффузии частиц и турбулентной диффузии потока, т. е. при малых размерах частиц. В литературе п.меются сведения о том, что коэффициент турбулентной диффузии практически постоянен по высоте канала. Настоящий анализ позволил выявить второстепенность влияния стенки на коэффициент диффузии частиц. Показано, что присутствие стенки оказывает весьма существенное влияние на интенсивность движения [c.65]

На фиг. 2.20 показана интенсивность турбулентности потока для различных размеров и расходов переносимых твердых частиц (массовый расход вещества частиц во всех случаях от 90 до 180 г1сек). Из фиг. 2.20 с.ледует, что при содержании частиц до 0,06 3 на 1 3 воздуха, реа.лизованном в этих экспериментах, их присутствие не оказывает существенного влияния на турбулентность воздушного потока. То же самое подтверждается данными о коэффициенте турбулентной диффузии и масштабе турбулентности, приведенными на фиг. 2.21 и 2.22. Измеренные значения коэффициента турбулентной диффузии несколько превышают полученные для случая круглой трубы. Коэффициенты диффузии при турбулентном течении в трубах впервые измерены в работе [c.90]

Методы экспериментального исследования перемешивания теплоносителя в поперечном сечении пучка витых труб на стационарном режиме были рассмотрены в работе [39]. Это — классические методы исследования переносных свойств потока методы диффузии тепла (вещества) от точечного источника, непрерьшно испускающего нагретые частицы воздуха (или газа другого рода) в основной поток, и метод диффузии тепла от линейного источника, трансформированные с учетом особенностей течения в пучке витых труб, а также его конструкции. При этом для проведения экспериментов и обработки опытных данных использовалась гомогенизированная модель течения. Измерения полей температуры и скорости потока проводились вне пристенного слоя, а теоретически рассчитанные поля температуры теплоносителя и скорости потока бьши непрерьшны в пределах диаметра кожуха пучка. При этом считалось, что в пучке течет двухфазная гомогенизированная среда с неподвижной твердой фазой. При исследовании эффективного коэффициента турбулентной диффузии в прямом пучке витых труб первым методом диаметр источника диффузии бьш равен диаметру витой трубы с , а сам источник перемещался относительно выходного сечения пучка, гделроизво-дились измерения полей скорости. Однако эти отклонения от известного метода диффузии не стали препятствием для использования понятия точечного источника в пучке витых труб при достаточно больших расстояниях от него, где измеренные поля температур практически не отличались от гауссовского распределения [39]. Этот метод, основанный на статистическом лагранжевом описании турбулентного поля при изучении истории движения индивидуальных частиц, непрерьшно испускаемых источником, используется в данной работе и для определения эффективных коэффициентов турбулентной диффузии в закрз енном пучке витых труб, но при неподвижных источниках диффузии. [c.52]

Однако в пучках витых труб эта связь практически не реализуется [39] Это можно объяснить как влиянием конечности размеров источника и неравномерности поля скорости в ядре потока, так и загромождением исследуемого потока витыми трубами. Это приводит к тому, что нагретые частицы вблизи устья струи успевают пройти большое число не коррелированных между собой различных путей от источника до рассматриваемой точки, хотя распределения пульсационных скоростей при числах Ее > Ю" в ядре потока и приближаются к нормальному закону распределения. При числах Ее < Ю наблюдается отклонение пульсаций скорости от закона Гаусса в пучке витых труб, что свидетельствует об анизотропности турбулентности в таких пучках в этом диапазоне чисел Ее. Поэтому в закрученном пучке витых труб метод диффузии тепла от источника использовался только для определения коэффициента а. его применение оправдьшалось совпадением экспериментальных распределений температур с гауссовским распределением, хотя основные допущения теории Тэйлора в данном случае не выполняются строго. В экспериментах источник диффузии имел радиус, примерно в три раза превышающий радиус витой трубы. В этом случае свойства потока индикаторного газа (нагретого воздуха) и основного потока одинаковы, Это позволяет получить достаточно надежные опытные данные по коэффициенту В то же время если в работе [39] для прямого пучка витых труб, где радиус источника, бьш равен радиусу витой трубы, удалось оценить значение интенсивности турбулентности по уравнению (2.9), то в данном случае это исключается из-за больших размеров источника. Для увеличения точности определения коэффициента опыты по перемешиванию теплоносителя в закрученном пучке проводились при неподвижном источнике диффузии, а для определения полей температуры на различном расстояниии от него в витых трубах были установлены термопары. При этом измерялась температура стенок труб (т.е. температура твердой фазы в терминах гомогенизированной модели течения). Эта методика измерений могла приводить к погрешностям в определении коэффициента ) г, поскольку распределения температур в ядре потока теплоносителя и стенки труб различны, а следователь-различны и среднестатистические квадраты перемещений, а также и причем это различие, видимо, носит систематический характер. Подход к учету поправки в определяемый коэффициент Df при измерении температуры стенки изложен в разд. 4.2. [c.55]

При прохождении сквозь плотный слой зернистого материала наблюдается перемешивание жидкости (газа), так называемое фильтрационное перемешивание или-диффузия. Простейшей схемой фильтрационного перемешивания является представление, что поток носит струйный характер и каждая струйка разветвляется, огибая разные частицы, и перемешивается с аналогично разветвляющимися соседними струйками [Л. 175 и 744]. Так, в монографии Чудновского Л. 175] отмечается, что на высоте двух рядов частиц Д газово го потока обменивается с соседними отверстиями на расстоянии d (диаметра частиц). Однако, исходя из подобных представлений, трудно объяснить, почему в ламинарной области фильтрации коэффициенты переноса меняются по ино му закону, чем в переходной. По-видимому, лучше выделяет основное в сложном механизме фильтрационного перемешивания иной подход (Л. 9 и 744], довольно четко развитый в работе Аэрова и Умник (Л. 9]. Они отмечают, что в слое уже при относительно малых Re наблюдается турбулизация (или, как они пишут, турбулентность) потока между частицами и в этих ограниченных смежными частицами пространствах преобладающее значение приобретает турбулентный механизм переноса. Конвективная составляющая коэффициента диффузии в слое [c.37]

НЫХ работ (В. А. Баум, 1953 М. Э. Аэров и Н. Н. Умник, 1954), согласно которым эффективный коэффициент диффузии в фильтрационном потоке зависит от скорости потока и по величине больше молекулярного коэффициента диффузии Dq на несколько порядков, В этих работах высказывалось качественное предположение о сходстве процесса перемешивания с турбулентной диффузией в свободном потоке жидкости. В 1954 г, А. Шейдеггер (см. А, Шейдеггер, Физика течения жидкостей через пористые среды, 1957 русский перевод М., 1960) на основе аналогии движения отдельной частицы в системе микропотоков пористой среды с броуновским случайным блужданием нашел, что вероятность попадания частиц с xi, t) в точку с координатами xi в момент времени t (или концентрация меченых частиц) удовлетворяет уравнению диффузии [c.645]

П сЬ(Ьузионные электрические процессы развиваются вблизи внутренних поверхностей (стенок канала, внутренних элементов двигателя), на которых концентрации заояженных частиц существенно меньше, чем в ядре потока. Так как коэффициент диффузии электронов намного больше, чем ионов, то диффузионный поток электронов превосходит ионный поток, и вблизи поверхности образуется избыточный положительный заряд, который сносится газодинамическим потоком, и тем самым возникает ток выноса. Этот процесс ограничивается развивающимся собственным электрическим полем. Физико-математическая модель этого процесса включает уравнения сохранения для заряженных частиц (с учетом их конвекции, диффузии и дрейфа в электрическом поле) и уравнение для электрического поля [3]. В рамках такого подхода проведено численное моделирование электрических диффузионных процессов на плоской пластине при ламинарном и турбулентном ее обтекании [3, 4]. в окрестности критической точки затупленного тела [4] и на высокотемпературной турбинной лопатке [5]. [c.50]

Приняв лагранжев спектр турбулентности, Чен рассмотрел стационарный ) случай, когда начальный момент временя о равен — схз. В. лагранжевой системе координат прослеживается путь частицы и отмечаются статистически осредненные характеристики потока II твердой частицы. Первоначальная методика Чена была модифицирована Хинце в отношении определения интенсивностей и коэффициентов диффузии. Эти теоретические методы, а также методы Лью [497], Со/ [721 [, Фрпдлендера [232] II Ксенеди [134] были обобщены Чао [104] путем рассмотрения приведенного выше. лагранжева уравнения движения как стохастического, к которо.му внача.ле при.меняется преобразование Фурье. Излагаемый ниже метод принадлежит Чао. [c.50]

В качестве А мы можем подставить массу, тепло или количество движения. Коэффициенты диффузии К зависят от режима течения жидкости. Существуют два режима течения жидкости ламинарное течение и турбулентное течение. Мы будем обсуждать их различия более детально в гл. 8. Здесь мы только отметим, что если поток движется ламинарно, без макроскопического пере-мещивания, то процессы переноса имеют место лишь благодаря молекулярному перемещиванию (диффузии). Если, с другой стороны, имеют место турбулентное движение и, следовательно, турбулентное перемешивание жидких частиц, то процессы переноса будут осуществляться также и благодаря турбулентной диффузии. Мы будем обсуждать перенос в условиях турбулентности в последующих главах. Здесь же мы последовательно рассмотрим несколько молекулярных диффузионных процессов, связанных между собой аналогией указанного выше характера. [c.67]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...