4.3.4 Перенос по пленке.

Поверхность тела, соприкасающегося с Не II покрывается

пленкой сверхтекучего гелия, по которой может происходить пе-

ренос жидкости из оного сосуда в другой.

Так, например , пустой сткан, погруженный не до краев в

Не II через некоторое время заполнится гелием. Скорость пере-

носа от разности уровней жидкости не зависит , и определяется

только периметром стенок в самом узком месте соединения.

Поскольку тонкую пленку можно рассматривать как капилляр,

то при переносе гелия на пленке имеет место термохимический

эффект. Можно усилить эффект , увеличив периметр тела, соеди-

няющего два сосуда, например, вставив пучок проволок.

Эффект нашел применение для разделения изотопов гелия Не-

3 и Не-4. Не-3 не свехтекучий, и по пленке сосуда, содержащего

смесь изотопов удаляется сам собой только изотоп Не-4.

Движение пленки можно остановить , если поместить пленку

между обкладками конденсатора, на который подано напряжение с

частотой 40-50 Герц.

4.4.1 ЭФФЕКТ ТОМСА.

Сопротивление , оказываемое трубопроводом потоку жидкости

при ламинарном режиме течения меньше , чем при турбулентном.

В 1948 г. Б.Томс ( Англия ) установил, что при добавлении

в воду полимерной добавки трение между турбулентным потоком и

трубопроводом значительно снижается .

Сам Томс работал с полиметилметакрилатом, растворенным в

монохлорбензоле; в последующие годы ученые и изобретатели в

различных странах нашли много других присадок, работающих еще

более эффективно.

Практическое применение эффекта Томса весьма разнообразно

: по традиции "смазывают" различными присадками трубопроводы,

"смазывают" полимерами морские и речные суда, напорные колонны

глубоких скважин и т.д.

Эффект Томса обуславливается образованием на границе

твердое тело-жидкость молекулярных растворов, которые ограни-

чивают турбулентность потока. Установлено , что добавка поли-

меров более эффективно действует при высоких скоростях потока

, где развивающаяся турбулентность потока больше.

Патент США N 3435796 : В устройстве, уменьшающем сопро-

тивление подводного аппарата, используется слабый раствор по-

лимера, образующий в пограничном слое забортной воды при сме-

щении подогретой жидкой смеси либо гранулированного или

порошкообразного полимера с морской водой. Подогретая жидкая

смесь представляет собой дисперсию макромолекул полимера,

растворимую в морс при температуре окружающей среды, но не-

растворимую в воде температуре выше 70 градус Цельсия.Когда по-

догретая жидкая смесь попадает в холодную воду при соответс-

твующих условиях окружающей среды, микрочастицы набухают и

растворяются, образуя клейкую массу. В пограничном слое обте-

кающего потока они образуют молекулярный раствор макромолекул,

препятствуя турбулизации потока.

А.с. N 244032: Способ снижения потерь напора при переме-

щении жидкости по трубопроводу, отличающийся тем, что с целью

достижения жидкостью свойства псевдопластичности, в нее вводят

длинноцепочный полимер, например полиакриламид, в колличестве

0,01-0,2% по весу.

Снижение гидродинамического сопротивления может быть до

за счет образования под воздействием какого-либо поля из моле-

кул самой жидкости присадок, аналогичных по свойствам полимер-

ным молекулам.

А.с. N 364493: Способ снижения гидродинамического сопро-

тивления движению тел, например, судов, путем уменьшения сил

трения в пограничном слое, отличающийся тем, что с целью упро-

щения способа и повышения его эксплуатационной надежности пу-

тем исключения подачи в пограничные слои высокомолекулярных

составов, в пограничном слое создают электромагнитное поле,

генерирующее комплексы молекул.

Применение способа по п.1 для решения внутренней задачи,

например, для снижения сопротивления жидкости в трубопроводе.

4.4.2. С к а ч о к у п л о т н е н и я.

Что такое лобовое сопротивление при обтекании твердых тел

потоком жидкости или газа - общеизвестно. Однако, кроме лобо-

вого сопротивления, при обтекании возникает так называемое

волновое сопротивление, являющееся результатом затрат энергии

на образование акустических или ударных волн. В газе, напри-

мер, ударные волны возникают при образовании скачка уплотнения

у лобовой поверхности тела при обтекании его сверхзвуковым по-

током газа. При образовании скачка уплотнения резко увеличива-

ется плотность, температура, давление и скорость вещества по-

тока; в результате могут иметь место процессы диссоциации и

ионизации молекул, сопровождающиеся мощным световым излучени-

ем. Световое излучение может сильно разогреть как газ перед

фронтомволны, так и поверхность движущегося тела.

4.4.3. Э ф ф е к т К о а н д а.

Румынский ученый Генри Коанд в 1932 году установил, что

струя жидкости, вытекающая из сопла, стремится отклониться по

направлению к стенке и при определенных условиях прилипает к

ней. Это обьясняется тем, что боковая стенка препятствует сво-

бодному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая

вихрь в зоне и пониженоого давления. Аналогично и поведение

струи газа. На основе этого эффекта строится одна из ветвей

пневмоники (струйной автоматики).

4.4.4. Э ф ф е к т в о р о н к и.

Если уровень жидкости в сосуде с открытой поверхностью

понизится до определенного уровня при свободном сливе жидкости

че отверстие в нижней части сосуда, то на поверхности жидкости

об водоворот (т.е. вихревое движение воды), который на ред-

кость устойчив, и нарушить его трудно.

4.5. Э ф ф е к т М а г н у с а.

Если твердый цилиндр вращется вокруг продольной оси в на-

бегающем потоке жидкости или газа, то он увлекает во вращение

прилегающие к нему слои жидкости или газа; в результате окру-

жающая среда движется отнительно цилиндра не только поступа-

тельно, но еще и вращается вокруг него. В той зоне, где нап-

равление поступательного и вращательного движения совпадают,

результирующая скорость движения окружающей средыпревосходит

скорость потока. С противоположной стороны цилиндра поток,

возникающий из-за вращения, противодействует поступательному

потоку и результирующая скорость падает. А из закона Бернулли

известно, что в тех местах, где скорость больше, давление по-

нижено и наоборот. Поэтому с разных сторонна вращающийся ци-

линдр действуют разные силы. В итоге появляется результирующая

сила, которая всегда направлена перпендикулярно образующим ци-

линдра и потоку.

Естественно, что такая же сила возникает при движении

вращающейся сферы в вязкой жидкости или газе (вспомните круче-

ны футболе, тенисе волейболе). На основе эффекта Магнуса в

свое время был построен корабль с вращающимися цилиндрами

вместо парусов. Конечно, эти цилиндры работали в качестве дви-

гателя только при боковом ветре.

В эффекте Магнуса взаимосвязаны: направление и скорость

потока, направление и величина угловой скорости, направление и

величина возникающей силы. Соответственно можно измерять поток

и угловую скорость.

Патент США N 3587327: В устройстве для измерения угловой

скорости и индикации направления вращения газовая струя разде-

ляется на две струи, каждая из которых тангенциально касается

противоположных сторон диска неподвижно закрепленного на акси-

ально вращающемся валу. Вращение диска накладывается на струи

разность давлений, величина которых пропорциональна скорости

вращения вала. В зависимости от направления вращения вала на

ту или другую струю накладывается большее относительное давле-

ние.

А.с. N 514616: Способ разделения неоднородных жидких сред

на легкую тяжелую фракции, предусматривает общее воздействие

на поток разделяемой среды центробежного и гравитационного по-

лей отличающийся тем, что с целью повышения эффективности, по-

ток разделяемой среды при воздействии на него центробежного и

гравитационного полей перемещают ввиде ряда, например, парал-

лельных слоев с расстоянием между слоями, меньшими величины

диаметра частиц тяжелой фракции, и последовательно возрастаю-

щими при переходе от одного слоя к другому, скоростями обеспе-

чивающими градиент скорости, направленной перпендикулярно пе-

ремещению слоев жидкости и создающий вращение частиц тяжелой

фракции вокруг своей оси, и гидродинамическую подьемную силу,

например силу эффекта Магнуса.