При дослідженні руху рідини, що викликається різницею щільності окремих частин суміші, використовують критерії Галлілея. Грасгофа і Архімеда. Критерієм Ga зручно користуватися в тих випадках, коли безпосереднє вимірювання швидкісного поля в масі рідини, що рухається практично неможливо (наприклад, при природної конвекції, зумовленої різницею щільності рідини через відмінності температур в різних точках її обсягу). У тих випадках, коли конвективні потоки виникають під дією сил тертя, тяжкості і підйомної сили через різної щільності (ρ1. І ρ2) двох змішуються рідин (або рідини і твердих частинок), користуються критерієм Архімеда. Число Архімеда - критерій подібності двох гідродинамічних або теплових явищ, при яких виштовхує сила і сила в'язкості будуть визначальними:
де l - характерний лінійний розмір, μ - коефіцієнт динамічної в'язкості. ρ2 і ρ1 - щільність середовища в двох точках, g - прискорення вільного падіння. Якщо зміна щільності викликано зміною температури Т. то
(Β - коефіцієнт об'ємного розширення) і число Архімеда перетворюється в число Грасгофа:
Для виконання умов гідродинамічного і теплової подібності потрібно, щоб в моделі значення критеріїв подібності числа Рейнольдса, Прандтля, Грасгофа. температурного критерію були такими ж, як і в натурному об'єкті. Для газів необхідно дотримуватися також рівність значень числа Маха і відносини теплоємність.
В такому випадку в моделі фізичні процеси будуть такими ж як і в реальних умовах.
Багато питань гідромеханіки, необхідні для техніки, вирішуються за допомогою експериментів зі зменшеними моделями. При проведенні таких експериментів виникає питання про вибір розмірів моделей, значень характерних швидкостей і інших характерних величин. Виникає також питання про можливість перенесення результатів експериментів на натуру. На всі ці питання дає відповідь теорія подібності течій рідини.
Утворені при розпилюванні рідини краплі мають значну початкову швидкість, відповідну швидкості струменя, з якої вони утворилися. Якщо факел розпилу спрямований вниз, початкова швидкість краплі поступово зменшується під дією опору середовища доти, поки не встановиться постійна швидкість падіння краплі, що визначається рівністю сили тяжіння і сили опору середовища.
При факелі, направленому вгору, швидкість краплі зменшується внаслідок опору середовища, а також стать впливом сили тяжіння. При цьому крапля піднімається на деяку висоту, на якій її швидкість стає рівною нулю, після чого починається падіння краплі під дією сили тяжіння. Це рух, що є спочатку прискореним, гальмується опором середовища, і в кінці кінців встановлюється постійна швидкість падіння краплі:
де d - діаметр краплі; ρж і ρг - щільності рідини і газу; ς - коефіцієнт опору.
Коефіцієнт опору ς в залежності від критерію Рейнольдса для краплі має наступні значення:
Обчисливши критерій Аг. за наведеними співвідношенням знаходять Re і далі обчислюють швидкість витання:
При конденсації пари на нижній поверхні горизонтальної плити (стелю), досить великий у порівнянні з окремими краплями, стікання конденсату відбувається шляхом відриву від плівки окремих крапель. Оскільки ймовірність утворення крапель статистично однакова для всіх частин плити, середня в часі товщина плівки і відповідно коефіцієнт тепловіддачі не залежить від протяжності поверхні конденсації. Товщина плівки і розміри окремих крапель визначаються співвідношенням сил поверхневого натягу і тяжкості.
Корінь квадратний з цього співвідношення має розмірність довжини і є масштабом вільно виникаючих утворень конденсату. Таким чином, принциповий інтерес даного процесу полягає в тому, що він не залежить від дійсних розмірів поверхні охолодження, а пов'язаний тільки з розмірами утворення нової фази, що визначаються взаємодіючими в потоці силами. При цьому статистичний характер процесу освіти і відриву крапель призводить до значних коливань величини α близько деякого середнього значення.
З такого роду співвідношеннями особливо часто доводиться стикатися при розгляді двофазних систем, в яких одна з фаз сильно дисперговані, зокрема, при бульбашкової кипінні і крапельної конденсації. Для розглянутого випадку В. Д. Попов знайшов експериментальну залежність виду:
Корисно звернути увагу на те, що в даному випадку критерій Архімеда є відношенням двох «внутрішніх» лінійних масштабів потоку:
Розрахунок процесу осадження одиночної кулястої частинки під впливом сили тяжіння в нерухомій необмеженої рідкому середовищі при Аг <3,6, или Ly <0,0022, или Re <0.2 можно осуществить с помощью формулы Стокса:
Де Wос - швидкість осадження, м / с; d-діаметр твердої кулястої частинки, м; ρт і ρс - щільність твердих частинок і середовища, кг / м * 3; μс - динамічний коефіцієнт в'язкості середовища, н * сек / м 2; g - прискорення сили тяжіння. м / сек 2.
При Аг> 3,6, або Ly> 0,0022, або Re> 0,2 розрахунок можна здійснити за допомогою номограми (рис. 1), побудованої за дослідними даними з використанням критерію Лященко. Співвідношення між цими критеріями:
Залежність критеріїв Ly і Re від Ar
При розрахунку установок киплячого шару розрізняють дві характерні швидкості:
wк '- швидкість псевдоожиження (кипіння);
wк '' - швидкість витання;
wк '- мінімальна швидкість, при якій шар набуває властивостей киплячої рідини;
wк '' - максимальна швидкість, при якій частки не залишають шар.
де Ar - критерій Архімеда.
3. Нікольський Б.П. Довідник хіміка, т.5. М.: 1 988
4. Рамм В.М. Абсорбція газів М.: видавництво "Хімія" один тисяча дев'ятсот сімдесят шість
5. Кутателадзе С.С Основи теорії теплообміну. М.: Атомиздат, 1979
Необхідна підтримка вбудованих фреймів.