Режимы движения газа

 

В зависимости от характера движения среды различают следующие основные режимы:

Ламинарный режим - такое движение, при котором частицы среды перемещаются параллельно друг другу и их траектории не пересекаются. Особенность такого движения параболическое распределение скоростей по сечению потока, обусловлено трением прилегающих к стенке слоев. Максимальная скорость в центре потока, средняя половина от максимальной.

Турбулентный режим – в потоке возникают вихри. Частицы среды передвигаются по взаимно-пересекающимся траекториям. Максимальная скорость в центре потока, а у стенок она практически равна 0. Вблизи стенок канала возникает неподвижный, прилипший к ним слой жидкости или газа, называемый пограничным слоем или слоем Прандтля. Распределение скоростей имеет вид усеченной параболы, средняя скорость равна:

W_сред=0,8*W_max

 

Рейнольдc установил, что характер движения среды определяется скоростью движения среды, гидравлическим диаметром канала и вязкостью. Критерий Рейнольдса равен:

 

Re=W_td/ν_t

Где d=4S/П

Если: Re< 2300 ламинарный режим; 2300<Re< 10000переходный режим; Re> 10000 турбулентный.

Критическая скорость, определяющий переход от одного режима движения в другой определяется:

W_кр = 2300 ν /d_г

 

Силы действующие в газе.

Все силы, действующие в газе можно разделить на: поверхностные и объёмные.

Поверхностные - пропорциональны площади поверхности на которую они действуют - силы давления и вязкости.

Объёмные - пропорциональны объёму или массе газа и действующие на каждую частицу в данном объёме - силы тяжести, силы инерции и подъёмная сила.

Поверхностные силы, отнесённые к единице поверхности называются напряжением.Движение газов под действием силы тяжести и подъёмных сил, возникающих например из-за разницы температур в различных местах объёма газа, называется свободным.

Движение газа под действием других внешних сил называется вынужденным.

Поверхностное натяжение.

Энергия поверхности молекул жидкости отличается от энергии молекул расположенных в объёме жидкости.

 Для оценки состояния молекул у поверхности раздела введено понятие поверхностной энергии.

 

Эп=δ·S

 

Где δ – коэф. поверхностного натяжения; S – площадь поверхности.

 

При увеличении температуры жидкости коэффициент поверхностного натяжения уменьшается и в критической точке перехода жидкости в пар стремится к 0.

 Существуют вещества которые при добавлении к жидкости в незначительных количествах существенно снижают поверхностное натяжение (ПАВ).

 В системе трёх фаз тв.-стенка, жидкость и газ образуется между стенкой и жидкостью краевой угол смачивания. (Рис. 3 на слайде)

 

Где Q - угол смачивания.

Q < 90^о жидкость смачивает поверхность;

Q > 90^о жидкость не смачивает поверхность.