Файл: Кутателадзе, С. С. Пристенная турбулентность.pdf

Уравнение вида (10.4.6) формально легко записать и для трехмерного течения. Однако для описания реального физи­

в случае движения тумана, высокоскоростного течения газо­ жидкостной смеси с большим газосодержапием и т. п.).

Ï0.5. Относительное движение фаз

Относительное движение фаз обусловлено взаимодействи­ ем полей давления п внутреннего трения среды — молеку­ лярного и турбулентного. В нестационарном движении от­ дельных элементов системы необходимо также учитывать как собственную инерционную массу рассматриваемого образо­ вания одной из фаз, так и инерционную массу второй фазы, увлекаемой движением.

Рассмотрим уравнение движения пузыря газа в потоке жидкости или капли жидкости в потоке газа. В одномерной постановке это уравнение имеет вид

стью испарения или конденсации на поверхности рассмат­ риваемого элемента.

Первый член этого уравнения представляет силу, вы­ талкивающую рассматриваемое дискретное образование из данной точки несущего потока. Возникает эта сила вслед­ ствие изменения давления по контуру объема V". В чисто гравитационном поле давлений это сила Архимеда. Второй

и присоединенной к нему массы несущего потока. Послед­ ний, пятый, член представляет реактивную силу, возникаю­ щую вследствие неодинаковой скорости фазового превраще­

158

поперечного сечения капала одно и то же в силу известных свойств пограничного слоя, а падение давления вдоль кана­ ла компенсируется турбулентным и молекулярным трением; газ вследствие меньшей плотности должен иметь скорость течения большую, чем жидкость, для преодоления того же перепада давления.

ние на поверхности морей, озер и рек, взаимодействие сил тяжести и поверхностного натяжения вызывает капиллярные волны на поверхности стекающих пленок жидкости и т. п. Волнообразование связано с гидродинамической устойчиво­ стью режимов газожидкостных систем. В данном случае это понятие сложнее и более емко, чем гидродинамическая ус­

159

ем необходимого соотношения этих сил, называют часто не­ устойчивостью по Тейлору [250].

В механизме неустойчивости, рассмотренном Гельмгольцем и Релеем, критерий (10.6.1) оказывается слабой функ­ цией относительной плотности фаз [187, 250]

В табл. 10.2 даны зависимости, определяющие значения критерия устойчивости k для ряда течений газожидкостных смесей [39].

Ï0.7. Гидродинамический кризис кипения

При интенсивном кипении жидкость может отделиться от поверхности нагрева сплошным слоем пара, на поверхности которого возникают волны. В пучностях этих волн форми­ руются пузыри, отрывающиеся затем от паровой пленки и уходящие в поток жидкой фазы (см. рис 10.5). Если ядро потока жидкости иедогрето до температуры насыщения, то происходит конденсация сепарирующихся паровых пузы­ рей, а при больших недогревах процесс конденсации может происходить в непосредственной окрестности внешней гра­ ницы паровой пленки так, что на ее поверхности пузыри практически пе образуются.

При свободной конвекции в неограниченном объеме на­ сыщенной жидкости с исчезающей вязкостью критерий ус­ тойчивости k может зависеть только от конфигурации нагре­ вателя и его размеров относительно собственного масштаба паровых образований

мозит отделения паровых пузырей, возникновение первичных, паровых пятен равновероятно в любой ее точке. В этом слу­ чае имеет место условие:

где q— плотность теплового потока.

162