Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости




Скачать 55.72 Kb.
НазваниеПоверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости
Дата публикации10.07.2013
Размер55.72 Kb.
ТипДокументы
uchebilka.ru > Математика > Документы
Отрывной диаметр и форма пузыря.
Размер пузыря в завершающей стадии своего роста на поверхности теплообмена, называется отрывным диаметром пузыря (d0). В период возникновения и роста на пузырек главным образом действуют силы, удерживающие его в центре парообразования. С ростом увеличивается подъемная сила, стремящаяся оторвать пузырь от поверхности. В статических условиях отрывной диаметр определяется из условий равновесия между подъемной силой (Архимедова ) и силой поверхностного натяжения (). Однако следует также учитывать изменение формы по мере роста пузыря (действие сил тяжести). Экспериментально установлено что объем пузыря перед отрывом зависит от краевого угла смачивания. В момент отрыва пузырек обычно деформирован, и значение d в момент отрыва отвечает объему пузыря . В итоге получим: , где   капиллярная постоянная Лапласа, эта величина применяется в качестве характерного размера в безразмерных комплексах, характеризующим двухфазный поток. С увеличением смачиваемость поверхности жидкости ухудшается и пузырь при отрыве имеет больший диаметр. При вынужденном движении кипящей жидкости на дополнительно оказывает воздействие потока, при этом отрывной диаметр уменьшается, и определяется толщиной пристенного слоя. После отрыва, теплоотдача между перегретой жидкостью и поверхностью пузыря отличается большой интенсивностью. За счет этого пузырек значительно увеличивается в размерах при всплывании.

Форма пузыря зависит от соотношения сил вязкости, поверхностного натяжения и инерции. При условии преобладания сил инерции, скорости роста пузыря большие, кипение происходит взрывообразно, и форма пузыря полусферическая с клиновидным пристенным слоем. Через этот стой передается большее количество теплоты.
________________________________________

________________________________________


^ Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости.
Молекулы жидкости расположены так близко, что между ними возникают силы притяжения. С некоторого расстояния между молекулами этими силами можно пренебречь, такое расстояние называется – радиусом молекулярного действия. На молекулу, находящуюся в объеме, действуют силы притяжения других молекул, их равнодействующая равна нулю. Но на молекулу на окраине объема равнодействующая сил притяжения неравна нулю, следовательно поверхностный слой обладает дополнительной энергией, одной из составляющих есть энергия поверхностного натяжения. Вследствии этой энергии жидкость обнаруживает стремление к сокращению своей поверхности. Поскольку положению равновесия соответствует минимум потенциальной энергии, то объем жидкости будет стремиться принять форму шара (соответствует минимуму потенциальной энергии), с учетом реальных условий (земное притяжение) жидкость будет принимать положение соответствует минимум потенциальной энергии( как правило полусферическая форма).

Рассмотрим каплю жидкости находящуюся в газе. Давление в капле:

где σ – коэффициент поверхностного натяжения. Средняя кривизна поверхности Где   радиусы, получающиеся в результате пресечения 2-х плоскостей. .

Рассмотрим σ1,2 для 2 – х граничащих между собой веществ (одно химически не взаимодействует с другим ).Сумма сил равна нулю. где   краевой угол смачивания. >1 – полное смачивание поверхности; < -1   полное несмачивание поверхности
^ Скорость роста пузырей
После зарождения на центрах парообразования радиусов происходит рост паровых пузырей за счет подвода к ним теплоты. Теплота подводится из окружающего пузырек перегретого слоя жидкости через межфазную поверхность и через поверхность под пузырьком . Скорость роста зависит от интенсивности подвода теплоты обеими составляющими потоками.

Рассмотрим уравнение теплоты на границе раздела фаз: через межфазную поверхность за передается теплота . За это-же время объем увеличится на за счет . ; ; .Можно записать через Ньютона-Рихмана:. В итоге имеем: . Плотность теплового потока выражается:. Пренебрегая кривизной поверхности, воспользуемся уравнением для плоской пластины. ; , ;

В качестве параметра определяющего интенсивность теплообмена можно использовать число Якоба. . Число Якоба характеризует соотношение между тепловым потоком и объемной теплотой парообразования. Оно зависит от давления и перегрева жидкости. . При давлениях выше атмосферного ( Ja<20 ), рост пузыря зависит от теплоты подаваемой от поверхности нагрева. При этом :

При низких давлениях ( Ja>20 ). Теплота передается от перегретого слоя жидкости на межфазной поверхности. Тогда: .   в основном зависят от краевых углов смачивания: величина .   установлено экспериментально. С ростом Ja паровые пузыри увеличиваются. При низких давлениях влияние Ja увеличивается.

^ Теплообмен при кипении внутри труб. При кипении в трубах характерно непрерывное увеличение паровой фазы и уменьшения жидкой, при этом изменяется гидродинамическая структура потока как по длине, так и по сечению, а с ней и изменяется теплоотдача. Наличие двухфазной паровой фазы приводит к тому, что силовое и тепловое взаимодействие происходит не только на границе жидкость-стенка, но и на границе паровой фазы. Двухфазный поток гомогенный, если фазы равномерно распределены по объему, реальный поток – гетерогенный. Если фазы имеют одинаковую температуру, то поток термодинамически равновесный. Вертикальная труба. Наблюдаются следующие режимы течения двухфазного потока в вертикальной трубе:1)зона подогрева ( экономайзерная зона), от температуры жидкости до начала кипения; находится по формулам конвективного теплообмена; 2)зона поверхностного кипения ­ от начала кипения до границы, где температура жидкости достигает температуры насыщения; на границе 2-3 баланс энтальпий равен нулю (пузырьковый режим течения ); 3) зона развитого кипения; происходит смена режимов (пробковыйэмульсионный dПУЗdТР).Пар движется большими пузырями. 4) зона высыхания пленки (дисперсно-кольцевой режим <TP). Пленка жидкости движется вдоль стенки. 5) зона кризиса, пленка жидкости высыхает; капли жидкости движутся в объеме пара (дисперсный режим ); 6) зона испарения капель жидкости; 7) зона перегретого пара, большую роль играет лучистый теплообмен.

Зоны в свою очередь группируются с области: 1) область подогрева (1,2); 2) область испарения (3,4,5); 3) область подсыхания (6,7). Увеличение скорости циркуляции при заданных, длине трубы и температуре на входе приводит к уменьшению участка с развитым кипением и увеличения экономайзерного участка; с увеличением   наоборот.

Горизонтальная труба. При движении в горизонтальной трубе или с наклоном, кроме изменения потока по длине, имеет место изменение потока по периметру. При небольшом содержании пара и скорости циркуляции, наблюдается расслоение потока на жидкую (в нижней части трубы ) и паровую (в верхней части трубы). При увеличения паросодержания, поверхность раздела принимает волновой характер движения и жидкость гребнями периодически смачивает верхнюю часть трубы. При дальнейшем увеличении паросодержания жидкость перемешивается с паром ( в центре трубы), а по периметру трубы течет пленка жидкости. Однако полной осевой симметрии не наблюдается. в отличии от массового расхода, объемный переменен по длине трубы. При полном испарении жидкости объемный расход, а с ним и скорость циркуляции, увеличится в , при низких давлениях , следовательно увеличение скорости значительно. Разность истинных скоростей называется скорость скольжения: . Отрицательное значение .лишь в вертикальных трубах при опускном движении. Найдем энтальпию смеси: , в свою очередь: , следовательно: . При параметр x формально равен нулю, однако на поверхности, при больших тепловых нагрузках, имеется кипящий граничный слой. При входе в канал недогретой жидкости величина совпадает с расходным паросодержанием только для удаленных от входа сечений, где x>0, т.е где вся жидкость достигла температуры насыщения.

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconВлияние ультрафиолетового облучения на поверхностное натяжение липидных пленок
В состав стоков коммунального хозяйства входят поверхностно-активные вещества (пав) – вещества, снижающие поверхностное натяжение...

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости icon10 Класс. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. (Явление смачивания. Капиллярность.)
Образовательная: ознакомить учащихся с проявлением действия сил поверхностного натяжения (в том числе на примере подъема жидкости...

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconТемы для изучения Поверхностная энергия, поверхностное натяжение,...
При помощи торсиометра измеряется сила в момент отрыва кольца от пленки жидкости. Поверхность натяжения рассчитывается из диаметра...

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconПлан Основные характеристики движения жидкости 1 Вязкость жидкости....
Количество жидкости, протекающее через поперечное сечение в единицу времени называется расходом жидкости

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconПлан Основные характеристики движения жидкости 1 Вязкость жидкости....
Количество жидкости, протекающее через поперечное сечение в единицу времени называется расходом жидкости

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconЗакон архимеда. Цели урока
Паскаля продолжить формирование умений находить равнодействующую двух сил; применить закон Паскаля для объяснения действия жидкости...

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconИзмеряем артериальное давление
Украине – треть взрослого населения. Повышенное давление называют «тихим убийцей», поскольку обычно оно развивается бессимптомно....

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconОпросный лист для выбора модели расходомера
Абс давление паров при рабочей темп-ре (п 2) для жидкости,  Бар  мпа  кПа  Не знаю

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconИнструкция Переносной футляр 4 батареи размера «АА»
Давление это измерение силы оказываемой сердцем при нагнетании крови в артерии и сопротивлении вен этому потоку. Давление никогда...

Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости iconОсновные виды продукции, выпускаемой пао «возко»
Кожа с естественной лицевой поверхностью, повышенной эластичности, полуанилиновой отделкой, мятая в барабане с разглаженной лицевой...

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
uchebilka.ru
Главная страница


<