Пленочное течение жидкости

Движение тонкой пленки жидкости по твердой поверхности встречается во многих гидромеханических, тепло - и массообменных аппаратах. При этом с внешней стороны пленка взаимодействует с газовой фазой, обеспечивая большую поверхность их контакта. Взаимодействие пленки с газовой фазой подразделяют на слабое, при котором поток импульса через границу раздела фаз газ - жидкость значительно меньше потока импульса от пленки к твердой поверхности, и сильное, при котором эти потоки соизмеримы. В случае слабого взаимодействия влиянием газового потока () пренебрегают и рассматривают движение пленки лишь под действием силы тяжести (свободное течение пленки). В случае сильного взаимодействия необходимо решать сопряженную задачу движения жидкой и газовой фаз, т.е. учитывать импульсопередачу из газовой фазы в жидкую. В начале рассмотрим движение пленки жидкости в условиях слабого взаимодействия с газом.

Поскольку толщина пленки d, как правило, значительно меньше радиуса кривизны твердой поверхности, по которой она стекает, то поверхность, обычно, рассматривают как плоскую, что позволяет использовать прямоугольную систему координат.

Решение задачи гидродинамики, состоящее в нахождении поля скорости и толщины пленки, зависит от режима ее движения, о котором можно судить по величине критерия Рейнольдса. В качестве характерного размера выберем толщину пленки d, тогда

(75)

Практическое нахождение критерия Рейнольдса по (75) вызывает затруднение, т.к. средняя скорость движения и толщина пленки d, как правило неизвестны. Обычно легче поддаются определению массовый G и объемный расходы жидкости и смоченный периметр поверхности П_с по которой она стекает

(76)

(77)

Введем понятие линейной плотности орошения Г, характеризующей массовый расход жидкости, приходящейся на единицу длины смоченного периметра, тогда

(78) (79)

Следует иметь в виду, что часто при описании пленочного течения используют другой характерный размер - эквивалентный диаметр d_э = 4d, соответственно . Обычно выделяют четыре режима свободного течения пленки: 1. ламинарный безволновой Re_d < 3; 2. ламинарный волновой 3 < Re_d <300; 3. режим развития турбулентности 300 < Re_d < 600; 4. развитый турбулентный Re_d > 600. Вначале рассмотрим простейший ламинарный безволновой режим свободного течения пленки.

Дата добавления: 2014-01-14