Газожидкостные смеси

Для правильного построения и замыкания моделей гетерогенных сред необходимы понимание и количественное описание механических и физико-химических процессов около отдельных включений (капель, частиц, пузырей, пленок и т. д.) и межфазных поверхностей. В этом направлении в литературе имеется обширный и очень разнородный материал. Поэтому автор в гл. 5 стремился выделить наиболее принципиальные вопросы и задачи применительно к дисперсным газожидкостным смесям. [c.7]

Подчеркнем, что полученное уравнение есть следствие предположения, что именно разность осредненных напряжений в фазах, определяющая фиктивные напряжения, формирует по линейному закону Гука деформации скелета из-за смещений зерен друг относительно друга. Таким образом, это уравнение задает совместное деформирование фаз с учетом несовпадения давлений в фазах из-за прочности скелета. В газожидкостных смесях давления в фазах могли различаться только из-за поверхностного натяжения и радиальных инерционных эффектов, описываемых уравнениями типа Рэлея — Ламба для размера пузырьков, а следовательно, и для объемного содержания фаз, когда разница между осредненными давлениями в фазах воспринималась поверхностным натяжением и радиальной мелкомасштабной инерцией и вязкостью жидкости. В насыщенной пористой среде разница между осредненными напряжениями воспринимается прочностью межзеренных связей. [c.237]

Отметим, что, хотя пузырьковый режим является неустойчивым, при определенных условиях течения газожидкостной смеси он не переходит в снарядный. Например, при малой концентрации пузырей и малом времени пребывания их в трубе слияния пузырей не происходит и сохраняется пузырьковый режим. [c.5]

Движение газожидкостных смесей в горизонтальных трубах по сравнению с их движением в вертикальных трубах имеет ряд особенностей, обусловленных действием силы тяжести. [c.6]

В соответствии с предположениями о характерных размерах дисперсных систем газ—жидкость, движение среды в любой области газожидкостной смеси определяется уравнениями гидродинамики однофазной среды [c.10]

Перейдем к определению потока импульса рассматриваемой газожидкостной смеси. Будем считать а, V, и р заданными величинами. Скорость объемного течения у д, определяется соотношением (3. 2. 20). Поскольку а мало, можно пренебречь вкладом потока импульса газа в полный поток импульса, т. е. будем определять поток импульса жидкости. С этой целью введем функцию Р го, Су) [c.100]

Недостатками модели являются, во-первых, зависимость формы уравнений гидродинамики и теплообмена от режима течения газожидкостной смеси и, во-вторых, невозможность получения детального описания таких течений газожидкостных смесей, для которых в рамках феноменологического подхода трудно предложить корректную процедуру осреднения. [c.185]

Модель гомогенного течения газожидкостной смеси [c.187]

Рассмотрим сначала одномерное стационарное равновесное течение газожидкостной смеси в канале. Уравнения неразрывности, Навье—Стокса и энергии (1.3.1)—(1.3.3) в данном случае имеют вид [c.187]

Если термодинамический процесс в газожидкостной смеси известен, то плотности фаз являются функциями только давления. Тогда для производных и йр/ г можно использовать сле- [c.189]

Рис. 57. Расслоенное течение газожидкостной смеси в горизонтальном прямоугольном кана.те.

В качестве примера использования предложенной двухжидкостной модели рассмотрим осредненные уравнения и гидродинамические характеристики режима расслоенного течения газожидкостной смеси в горизонтальном канале. [c.200]

Можно показать [63], что соотношение (5. 3. 41), представляет собой линеаризованные фазовые скорости возмущений типа длинных волн, распространяющихся в газожидкостной смеси в режиме расслоенного течения. [c.202]

Выражение (5. 3. 45) было получено в [63] и имеет смысл скорости распространения звука в газожидкостной смеси в режиме расслоенного течения. Условие стабильности возмущений, распространяющихся вдоль межфазной поверхности, (5. 3. 43) в этом случае сохраняет свой вид. [c.202]

Таким образом, в данном разделе была предложена двухжидкостная модель течения газожидкостной смеси, использованная затем для описания режима расслоенного течения газожидкостной смеси в горизонтальном канале. Данный метод позволяет получить корректные результаты при условии, что длина волны возмущений, распространяющихся в системе, много больше характерного размера канала. В следующем разделе в рамках модели сплошной среды будет дан теоретический анализ расслоенного течения [c.202]

Решение дисперсионного уравнения (5. 4. 35), полученное численным путем, показано на рис. 58. Как видно из рисунка, при расслоенном течении газожидкостной смеси существует одна поверхностная волна (кривая 1), распространяющаяся вдоль межфазной границы 3, и бесконечное число акустических волн (кривые 2, 3,4... ). При этом акустические моды более высокого порядка (кривые 3,4,. . . ) являются двумерными и вызывают циклические изменения давления и скорости по толщине канала. [c.207]

Нетрудно заметить, что (5. 4. 40) в точности совпадает с условием стабильности (5. 3. 43), полученном в предыдущем разделе. Таким образом, результаты анализа расслоенного течения газожидкостной смеси, полученные в предыдущем разделе при помощи модели раздельного течения, справедливы в рамках предположений, принятых при переходе от (5. 4. 35) к (.5. 4. 39). Перепишем (5.4.40) в виде, удобном для сравнения с экспериментальными данными [c.208]

Как уже говорилось выше, прп достаточно высоких относительных скоростях фаз расслоенное течение может перейти в снарядное [69]. В следующем разделе на основе интегрального ана.тиза II модели сплошной среды будет построена модель снарядного течения газожидкостной смеси. [c.208]

Модель снарядного течения газожидкостной смеси в вертикальной трубе [c.209]

Таким образом, результаты предложенной модели снарядного течения газожидкостной смеси, рассматривающей независимое всплывание больших газовых пузырей в жидкости, подтверждаются рядом экспериментальных данных при различных скоростях потока жидкой фазы, что дает возможность использования этих результатов для расчета гидродинамических и массообменных характеристик рассматриваемой системы. [c.223]

Здесь V — средняя скорость течения газожидкостной смеси р,., — модифицированное давление — среднее объем- [c.224]

Рис. 67. Профили скорости течения газожидкостной смеси (гир=1.6 м/с).

Таким образом, для определения профиля циркуляционных течений в рассматриваемой газожидкостной смеси необходимо решить систему, состоящую нз пяти уравнений уравнения неразрывности (5. 6. 1), двух уравнений движения для компонент скорости и (о. 6. 2), (5. 6. 3) и двух уравнений сохранения энергии для /с II в (5. 6. 13), (5. 6. 14). Пять произвольных постоянных б о, Са, и 3., входящие в эти уравнения, являются эмпирическими константами. [c.226]

Сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей средней скорости от радиальной переменной для различных сечений трубы. можно провести по рпс. 69 а—г). Видно, что наиболее удовлетворительным является совпадение результатов вдали от отверстия (г=0) и от верхней границы жидкости (2 = //). Расхождение результатов вблизи этих точек (г=0, з = Я), вероятно, объясняется сложностями расчета и упрощающими допущениями о величине средней скорости в этих точках (см. (5. 6. 9)—(5. 6. 11)). В области пространства, занятой двухфазным потоком и форму которой будем считать конической (см. рпс. 66), пространственное распределенпе средней скорости движения газожидкостной смеси оказывается гауссовским (рис. 70). Этот теоретический результат подтверждается экспериментальными данными [78]. [c.228]

Проанализируем устойчивость равномерного всплывания пузырей газа в жидкости при наличии электрического ноля. Будем предполагать, что возмущение гидродинамических параметров системы, обусловленное влиянием электрического ноля, мало. Представим параметры газожидкостной смеси и электрического поля в виде [c.231]

При к =0 условие (5. 7. 34) всегда выполняется. Физический смысл этого свойства заключается в том, что течение газожидкостной смеси всегда устойчиво относительно возмущений, распространяющихся перпендикулярно направлению движения смеси. Неравенство (5. 7. 35) будет выполняться при достаточно большой величине напряженности электрического поля [c.233]

К сожалению, ограниченный объем книги не позволил включить изложение уже подготовленных автором прикладных разделов механики гетерогенных сред, таких, как волновая динамика газовзвесей, жидкостей с пузырьками, смесей твердых веществ, гидродинамика горения газовзвесей, гидродинамика стационарных течений газожидкостных смесей в обогреваемых и необогре-ваемых каналах. Изложение этих разделов помимо своего прикладного значения могло бы иллюстрировать и характеризовать [c.7]

Автором в [14] предложена система гидромеханических уравнений (обобщающая результаты А. Н. Крайко и Л. Е. Стернина [9]) двухфазной дисперсной смеси, в которой могут происходить фазовые переходы. В следующей работе [15] эти представления обобщаются на случай полидисперсной смеси, а в работе Б. И. Нигма-тулина[13]на случай дисперсно-кольцевого режима течения газожидкостной смеси. Гидродинамика ламинарных течений в трубах смесей вязких жидкостей рассмотрена Д. Ф. Файзуллаевым [26]. [c.27]

Уравнение (8.12) позволяет рассчитать угол ввода газожидкостной смеси в вихревую камеру, позволяюший для камеры с радиусом и длиной L обеспечить полную сепарацию капель на стенке, чьи диаметры больше некоторого критического значения [c.387]

Существенно отличающимися от проницаемых металлов свойствами обладают пористые полимерные материалы (поропласты) — пористые фторопласт, полиэтилен, полипропилен, полистирол, поливинилхлорид, поливинилформаль и другие [ 25]. Поропласты могут быть изготовлены любой пористости и размера пор (как больше, так и меньше 1 мкм), причем обе эти характеристики довольно точно регулируются. Наиболее важным отличием поропластов являются их ярко выраженные лиофоб-ные свойства, что открывает возможность применения фильтрующих перегородок из таких материа10в для сепарации эмульсий и парожидкостных или газожидкостных смесей в теплообменных устройствах с пористыми элементами. [c.18]

В теории и практике движения газожидкостных смесей в грунтах их скорость мала и влияние инерционной составляющей сопротивления двухфазного потока обычно не учитывается, поэтому и вопрос о ее расчете не исследовался. Процессы испарения потока теплоносителя в порио тых структурах теплообменных элементов отличаются высокими скоростями течения двухфазной смеси, при которых значение инерционной составляющей сопротивления может быть значительным. [c.94]

Большинство газожидкостных смесей, используюш,ихся в химической технологии, представляют собой дисперсные системы. Главной особенностью таких систе.м является наличие изменяюш ейся в пространстве и во времени поверхности раздела фаз. Эти излшнення влекут за собой силовые и тепловые взаимодействия на границе раздела, которые, в свою очередь, могут являться причиной появления градиентов скорости течения обеих фаз, давления, температуры и концентраций компонентов. Все эти эффекты воздействуют на процессы тепло- и массопереноса в системах газ—жидкость и могут как интенсифицировать, так и тормозить тепломассообмен. С другой стороны, указанные явления сами воздействуют на поверхность раздела фаз, изменяя ее распределение в пространстве. [c.4]

Известно, например, что при турбулентном режиме течения сплошной фазы скорость переноса вещества возрастает в силу интенсивного перемешивания фаз. Режимы течения газожидкостной смеси по характеру движения фаз можно условно разделить на ламинарно-ламинарный, когда жидкость и газ движутся ла-минарно, ламинарно-турбулентный, когда газ движется ла.ми-нарно, а жидкость — турбулентно, турбулентно-турбулентный, когда обе фазы движутся турбулентно и турбулентно-ламинарный, когда газ движется турбулентно, а жидкость — ламинарно. [c.7]

Модель раздельного течения, или двухжндкостная модель, основана на предположении о том, что, во-первых, каждая фаза газожидкостной смеси обладает определенными макроскопическими параметрами (температурой, плотностью, скоростью и др.) и, во-вторых, законы сохранения и.мпульса, массы и энергии (1. 3. 1)—(1. 3. 3) должны выполняться в каждой из фаз. При этом каждый параметр какой-либо из фаз представляет собой осреднен-ную определенным образом величину. Процедура осреднения в рамках феноменологического подхода обычно порождает ошибки в описании течений, которые корректируются путем введения дополнительных членов в уравнения переноса. [c.185]

К преимуществам модели раздельного течения относится возможность ее использования для описания таких систем, как бар-ботажный слой, газокапельные потоки, пленочные течения газожидкостных смесей. При таком описании возникает большое количество эмпирических констант, подгоночных коэффициентов, позволяющих добиться хорошего количественного совпадения результатов теоретического анализа течений с экспериментальными данными. [c.185]

Однако решение такой задачи, даже если форма всех межфазных поверхностей известна (чего обычно не бывает), практически невозможно. Поэтому применение модели сплошйой среды для описания двухфазных течений газожидкостной смеси ограничено лишь случаями достаточно простой геометрий межфазной поверхности (например, случаи кольцевого и расслоенного течений, см. разд. 5.4). [c.186]

Следует отметить, что в большинстве случаев изложенные выше феноменологические л1етоды описания течений газожидкостных смесей не могут быть использованы, поскольку не соблюдаются допущения, положенные в основу рассмотренных моделей течения. Для таких случаев обычно разрабатываются специальные методы описания (см. разд. 5.6, 5.7), отличающиеся от предыдущих прежде всего тем, что имеют значительно более узкую сферу применения. По существу, их можно использовать только для определенных режимов течения. [c.186]

Основной общий недостаток феноменологического подхода к анализу течений газожидкостных смесей состоит в том, что в его рамках не удается физически строго обосновать справедливость ряда соотношений между наблюдаемыми величинами, которые по этой причине приходится получать путем обработки экспериментальных данных или эвристическим путем. Однако такие соотношения между наблюдаемыми величинами часто бывают справедливы только в том диапаэоне изменения физических переменных, для которого они были получены. [c.186]

Эффективную плотность газожидкостной смеси можно выразить через плотности каждой из фаз и объемное газосодержа-ние а [c.188]

Подставляя в (5. 2. 9) выран еппя для скорости и и плотности потока массы р г газожидкостной смеси [c.188]

После подстаношат (5. 2. 20) в (5. 2. 19) получим окончательный вид вклада в градиент давления, обусловленного ускорением газожидкостной смеси [c.189]

Перейдем теперь к построению моделй нестационарного одномерного гомогенного течения газожидкостной смеси. Уравнения неразрывности, Навье—Стокса и энергии (5. 2. 1)—(5. 2. 3) в этом случае приобретают следующий вид [c.190]

В данном разделе будут построены осредненные уравнения для каждой из фаз, оппсываюпцге законы сохранения массы, импульса и энергии, и сформулированы условия взаимодействия фаз на межфазной поверхности. Ыа основе полученной замкнутой системы уравнений будет дан теоретический анализ расслоенного течения газожидкостной смеси в горизонтальном канале, в частности, будет рассмотрен вопрос о распространении возмущений в такой системе [65]. [c.192]

Однако из практики известно, что существует стабильный режим расслоенного течения газожидкостной смеси. Следовательно, должна существовать сила, оказывающая стабилизирующее воздействие на поток. В качестве этой силы выступает сила тяжести, которая не учитывалась в рассматриваемой модели. Покажем, как изменится решение рассмотренной задачи при учете силы тяжести. Будем считать для определенности, что расслоенное течение газожидкостной смеси (см. рис. 57) имеет место в горизон-тальнол канале прямоугольного сечения. [c.201]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...