13. Физический смысл критерия Re.

Re = ωdρ/μ

Критерий Re является мерой соотношения между силами вязкости и инерции в движущемся потоке. Вероятность нарушения ламинарного режима течения и возникновения хаотического перемещения частиц тем больше, чем меньше вязкость жидкости, препятствующая этому нарушению, и чем больше ее плотность, представляющая собой меру инерции отклонившихся от прямоли-

нейного движения частиц. Поэтому при равных скоростях движения различ-

ных жидкостей в трубах одинакового диаметра турбулентность возникает тем легче, чем больше ρ и меньше μ.

14. ПОТЕРЯ ДАВЛЕНИЯ НА ТРЕНИЕ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ.

Потери напора в трубопроводе в общем случае обусловливаются сопротивле-

нием трения и местными сопротивлениями. Сопротивление трения существу-

ет при движении реальной жидкости по всей длине трубопровода. На него оказывает влияние режим течения жидкости.

Согласно уравнению Бернулли, для горизонтального трубопровода(z₁=z₂;

ω₁=ω₂ ) напор, теряемый на трение:

p₁ – p₂/ρg = Δp/ρg = h_тр.

h_тр. = λ L /d*ω²/2g ; Δp_тр. = λ L /d*ω²ρ/2g

где λ- коэффициент трения ω- скорость жидкости

L – длина трубопровода ρ- плотность жидкости

15. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИНТА ТРЕНИЯ λ.

Коэффициент трения для ламинарного режима рассчитывается по формуле :

λ = 64/Re

В турбулентном – λ= 0.316/Re^0.25

Все эти зависимости характерны для гладких стенок в трубопроводе. При наличии шероховатости коэффициент трения имеет большую величину. Ше-

роховатость оценивается абсолютной шероховатостью Δ, кот. представляет собой среднее значение выступов на поверхности стенки. Относительная ше-

роховатость ε = Δ/d . Чаще всего для определения коэффициента трения в шероховатых трубах используют графическую зависимость : коэффициент трения λ от критерия Re при различных шероховатостях (1/ε).

14. ПОТЕРЯ ДАВЛЕНИЯ НА МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ ПРИ ДВИЖЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ. КОЭФФИЦИЕНТ МЕСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ.

При изменении направления движения потока или изменения его скорости возникают местные сопротивления. К их числу относятся вход потока в тру-

бу и выход из нее, внезапные сужения и расширения труб, отводы, колена, тройники и регулирующие устройства (краны, вентили, задвижки).

Гидравлическое сопротивление в местах изменения скорости и направ-

ления прямопропорциональны скоростному напору (давлению) :

h_м.с=ξ*ω²/2g

где ξ – коэффициент местного сопротивления

Коэффициенты различных местных сопротивлений в большинстве слу-

чаев находят опытным путем. Их средние значения приводятся в справочной литературе

15. ДВУХФАЗНЫЕ ТЕЧЕНИЯ. ПУЗЫРЬКОВЫЙ РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ.

В химической технологии довольно часто встречаются процессы, в которых по трубопроводам движутся одновременно 2 фазы. В таких случаях та фаза,

кот. преобладает в этом потоке называется сплошной фазой, а другая фаза, распределяемая в сплошной, называется дисперсной фазой. В зависимости от физического состояния фаз различают : ж-тв, ж-ж, ж-г, г-тв. Движение фаз может осуществлятся либо прямотоком (пневмотранспорт) либо противо-

током (массо- и теплообменные аппараты).Главной характерной чертой 2-х фазных потоков явл. наличие границы раздела фаз, кот. отличается большим разнообразием формы. Для описания движения 2-х фазных потоков использ. 2 математические модели: 1-гомогенную, 2-модель раздельного течения.В 1 модели принимают, что свойства 2-х фазного обладают усредненными свой-

ствами и поток принимают как однофазный. Во 2 модели движение каждой фазы рассматривают самостоятельно, учитывается межфазное взаимодей-

ствие.

В химической технологии пузырьковый режим течения чаще всего исполь-

зуют в связи с высокой поверхностью контакта фаз, кот. зависит от количес-

тва пузырьков и их диаметра, реально пузырьковый режим создают про-

пуская газ или пар через массообменную тарелку с отверстиями, на которой

расположен слой жидкости.

При всплывании пузырька на него действуют 3 силы:

подъемная сила (F_A), сила сопротивления окружающей

среды и сила поверхностного натяжения. Под дей-

ствием F_A пузырек всплывает, а благодаря силе пов.

натяжения пузырек сохраняет свою шарообразную

форму. При увеличении размера пузырька из-за нерав-

номерности статического давления по окружности пу-

зырек деформируется, приобретая неустойчивую фор-

му.

16. КОЛЬЦЕВОЙ РЕЖИМ ТЕЧЕНИЯ.

В кольцевом режиме движения фаз жидкость движется в виде пленки по внутренней поверхности трубок, а газ или пар по центральной части трубок. Если в газовом потоке распределены капли жидкости унесенные с поверх-

Ности пленки, то такой режим движения назыв. дисперсно-кольцевым. В ап-паратах в кот. осуществляется кольцевой режим возможны следующие тече-

ния: пленочный противоточный, режим подвисания, пленочный противоточ-

ный.

При увеличении скорости газа сила трения газа о поверхность стекающей пленки увеличивается. За счет этого на поверхности раздела фаз возникают равные по величине и обратные по направлению касательные напряжения. Скорость стекания пленки уменьшается, а толщина пленки увеличивается. При ω_газа>10 м/с между силой тяжести пленки и силой трения у поверхности пленки наступает равновесие (режим захлебывания). Противоток фаз нару-