ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Цилиндры и диски из "Массопередача" В случае потока, направленного по нормали к неподвижному цилиндру, данные как по массообмену, так и по теплообмену обычно представляют в виде графика зависимости /д или от Re. В издании этой книги, выпущенной в 1952 г., было показано, что зависимость Мак-Адамса для теплообмена хорощо коррелирует ранние данные Лориша [140] по абсорбции паров воды и результаты Поуэлла [173, 174] по испарению воды. Указанная зависимость основана на анализе многочисленных данных, полученных различными исследователями с помощью небольших проволок и цилиндров диаметром до 11,4 см. [c.271] Как и в случае других проточных систем, коэффициенты тепло-и массоотдачи, усредненные по поверхности цилиндра, зависят от интенсивности и масштаба турбулентности движущегося потока. В своей ранней работе Камингс, Клэпп и Тейлор [31 ] нашли, что параметр /я увеличивается примерно на 25 %, если перед цилиндром в поток вводить турбулизаторы сеточного типа. Майзель [147] показал, что /о возрастает на 50 % при повышении интенсивности турбулентности потока с 3,5 до 24 %. Многие другие исследователи приводят аналогичные результаты (например, в работе [156] при изучении теплоотдачи к сферическим частицам). Некоторый разброс опубликованных данных, представленных на рис. 6.15, несомненно, обусловлен различием степени турбулентности потока. [c.272] Твердый цилиндр, вращающийся в жидкости бесконечной протяженности, представляет собой равномерно доступную поверхность в этом случае для всей поверхности устанавливаются одинаковые условия существования пограничного слоя и одинаковое концентрационное поле. Следовательно, такие геометрические условия удобны для изучения массо- и теплообмена. [c.273] На рис. 6.16 данные Айзенберга показаны кривой В—В. Ординатой /Ь является модифицированный параметр /о, определяемый из соотношения /о = (kdU) число Рейнольдса здесь находят по диаметру и окружной скорости вращающегося цилиндра. Результаты измерений растворимости бензойной кислоты, выполненные Райэном [188], при Re 600 согласуются с данными Айзенберга. На рис. 6.16 изображены также кривые, относящиеся к теплоотдаче от вращающихся цилиндров к воздуху и жидкостям. Они проходят выше линии, полученной для массоотдачи, что, возможно, связано с относительно большим влиянием свободной конвекции. [c.273] Беннетт и Льюис [10] опубликовали результаты опытов по растворению бензойной кислоты в воде, а также олова, свинца и цинка в ртути при использовании вращающихся цилиндров диаметром 1,0 см. Исключая данные по цинку, их результаты находятся в довольно хорошем согласии с кривой В—В рис. 6.16. Поверхность цинка становится при этом изъеденной и грубой, что указывает на существование поверхностного сопротивления в процессе разрушения кристаллитов цинка. Аналогичные результаты были получены, когда вращению подвергали сосуд, а не цилиндрический образец. Данные по растворению меди, никеля и медноникелевых сплавов в расплавленном свинце сообщены Стевенсо-ном и Вульфом [196]. В случае сплавов скорость растворения снижается с увеличением глубины растворения, что очевидно, доказывает изменение состава поверхности вследствие удаления более растворимой компоненты. [c.274] Каппессар [115] с помощью электролитической методики изучал перенос кислорода в воде к вращающемуся полированному металлическому цилиндру диаметром 6,35 см. В интервале 1000 Ке 300 ООО его результаты хорошо соответствуют корреляционной зависимости Айзенберга (см. рис. 6.16). Опубликованы [80 ] также данные по растворению цилиндров из бензойной кислоты диаметрами 3,5 и 6,0 см, которые вращались в воде и в водном растворе глицерина с концентрацией от 35 до 80 %](масс.). [c.274] При нанесении на рис. 6.16 в виде зависимости уд от Ке данные для воды вполне хорошо согласуются с кривой В—В. Однако точки, полученные для вязких глицериновых растворов, проходят на 20—50 % ниже, свидетельствуя, вероятно, об уменьшении /д с ростом вязкости при неизменном числе Рейнольдса. Авторы исследования считают, что показатель у числа Шмидта должен быть равен 0,73, а не 0,644. [c.275] Влияние поперечного потока, направленного перпендикулярно к оси цилиндра, изучали Кейс и Бжорклэнд 1118]. Применяя нагретый цилиндр диаметром 5,75 см, вращ,ающийся в воздухе, при Ке 1000 они установили, что число Нуссельта практически постоянно (исключая изменения, вызванные свободной конвекцией). В общем случае, когда окружная скорость цилиндров составляла менее половины от скорости поперечного потока, последний играл определяющую роль когда же окружная скорость вдвое превышала скорость поперечного потока, преобладающим было вращение. Представлена общая корреляция данных, учитывающая эффекты, которые вызваны свободной конвекцией. [c.275] Корреляционная зависимость, показанная на рис. 6.16, не учитывает влияния изменения ширины зазора между внутренним и внешним цилиндрами — она в основном получена для относительно высокой скорости вращения в среде с бесконечной протяженностью. Очевидно, однако, что присутствие цилиндра ограниченных размеров должно сказываться на скорости переноса, особенно если зазор довольно узок в сравнении с диаметром цилиндра, как и в случае вращающихся электрических устройств. Изучению таких условий посвящены работы [И, 71], в которых описаны результаты экспериментов по теплопередаче в газах. Холмэн и Эшар 199] показали, что вихри Тейлора, которые возникают при низких и средних скоростях вращения внутреннего цилиндра, оказывают заметное ускоряющее воздействие на скорость массообмена. При растворении бензойной кислоты, находящейся на внутренней поверхности цилиндра, на ней возникают закономерно расположенные выступы и впадины, соответствующие местоположению вихрей Тейлора. [c.275] Вращающиеся диски часто используют в электрохимических исследованиях, поскольку при ламинарном режиме течения такая поверхность оказывается равнодоступной , т. е. все ее точки характеризуются одинаковой толщиной диффузионного пограничного слоя (и одинаковым локальным коэффициентом массообмена). Теория массообмена между вращающейся поверхностью и движущейся средой при ламинарном и турбулентном режимах течения весьма подробно изложена в работе [133], где также рассмотрен вопрос о применении вращающихся дисков в электрохимии. [c.275] Это соотношение идентично уравнению (3.63). Коэффициент массоотдачи остается неизменным по всей поверхности диска диаметром Число Рейнольдса в данном случае определяют через диаметр диска и линейную скорость на его периферии И = = (ос//2, где со — угловая скорость, рад/с). В литературе число Ре находят различными другими способами, однако чаще /с помощью соотношения со/ о/г, где Го = 12. Число Рейнольдса, вычисленное выше, в два раза превышает это число. [c.276] Вернуться к основной статье