Законы переноса количества движения (импульса), энергии (теплоты) и массы
В химической технологии процессы переноса наиболее часто протекают в жидких, газовых и паро-газовых фазах при их движении или перемешивании. Скорость переноса зависит от гидродинамических условий в аппарате. Поэтому рассмотрим некоторые понятия гидравлики.
Гидравлика
- наука, изучающая законы равновесия и движения различных жидкостей.
Гидравлика подразделяется на гидростатику (изучает законы равновесия жидкости в состоянии покоя) и гидродинамику (изучает законы движения жидкости ). (жидкости - это газы, пары, жидкости), то есть все вещества обладающие текучестью.
Идеальная жидкость - абсолютно несжимаемая жидкость, не обладающая вязкостью.
Реальные жидкости - капельные и упругие. Капельные жидкости можно считать практически несжимаемыми.
Основные характеристики потока
Расход жидкости-объем жидкости, протекающий через какое-либо сечение потока в единицу времени называется объемным расходом жидкости. 
; (м3/с)
В разных точках сечения потока скорость частиц жидкости неодинакова - на оси -max , у стенки=0. Поэтому в инженерных расчетах используют среднюю скорость, допуская, что все частицы потока движутся с одинаковой скоростью.
(м/с); (1) S- площадь сечения потока
Массовый расход жидкости: 
(2)
(1) и (2)- называются уравнениями расхода.
Виды движения
При установившемся движении 
; Скорость не зависит от времени 
, т.е. скорость является функцией только координат. 
.
|
|
|
При неустановившемся движении 
и 
(неустановившееся движение – истечение жидкости из отверстия в сосуде).
Режимы движения
.Существуют 2 принципиально различных вида движения - ламинарный и турбулентный. Переход от ламинарного движения к турбулентному зависит не только от скорости 
, но и от физических свойств жидкости 
.
Безразмерный комплекс, который называется критерием Рейнольдса, позволяет судить о режиме движения 
;
ламинарное движение;
турбулентное движение.
2300 
10000- переходный режим (движение неустойчиво).
(гладкие трубы). При шероховатости 
кр может снижаться.
Когда жидкость движется по каналам некруглого сечения, вместо 
используют диаметр э. 
, где s- сечение потока; 
- смоченный периметр.
Основные характеристики турбулентного движения
Структура турбулентного потока определяется скоростью движения потока, физическими свойствами жидкости, формой и размерами канала и др.
В процессе турбулентного движения непрерывно возникают и распадаются вихри различных масштабов. При турбулентном движении кривая распределения скоростей отличается от ламинарного большей сглаженностью. При турбулентном режиме основное изменение 
происходит в 1% радиуса.
|
|
|
Несмотря на малую толщину, условия переноса в этой области очень сильно сказывается на интенсивности переноса.
Осредненная по времени скорость в данной точке определяется 
Вязкость- характеризует сопротивление жидкости смещению ее слоев ( является одним из основных физических свойств жидкости)
Сопротивление турбулентной жидкости характеризуется коэффициентом турбулентной вязкости 
или 
(всех параметров характеризующих турбулентность, в т.ч. и скорости).
. Турбулентный поток условно может подразделить на ядро и пограничный слой, в котором происходит переход турбулентного движения в ламинарное.
Пограничный слой 
1%. Однако, именно здесь происходят резкие изменение в протекании химико-технологических процессов, т.к. интенсивный перенос субстанций в ядре турбулентного потока сменяется на медленный молекулярный перенос в пограничном слое.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 424; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!