Неоднородность - концентрация
Cтраница 4
 |
Схема перераспределения частиц загрязнений в потоке жидкости. [46] |
В настоящее время изучаются явления, которые могут быть использованы в будущем для очистки масла от твердых загрязнений. В работе [71] предложено использовать самопроизвольные аксиальные миграции твердых частиц в трубопроводе перед самым началом нестабильного движения масла для выделения из него этих частиц. Характер сил, действующих на частицы, и причины неоднородности концентраций пока еще окончательно не выяснены, поэтому практическое использование рассмотренного явления для очистки масла затруднено. [47]
Скорость основного течения состоит из двух компонент; одна из них обусловлена неоднородностью температуры за счет концентрационного тепловыделения, другая - неоднородностью концентрации, также дающей вклад в подъемную силу. При изменении параметра Grd / Gr структура профиля скорости существенно меняется. При больших по модулю значениях Grd / Gr основной вклад в подъемную силу дает неоднородность концентрации, приводящая к практически линейному профилю плотности. Течение в этом случае описывается кубическим профилем и состоит из двух встречных потоков; при Grd / Gr 0 жидкость поднимается возле правой стенки и опускается возле левой, а при Сг / Сг 0 - наоборот. В интервале - 1 / 30 Grd / Gr 1 / 15 течение состоит из трех потоков - восходящего центрального и двух нисходящих возле границ. [48]
Этот результат, кажущийся парадоксальным, объясняется конкуренцией процессов диффузии и теплопроводности. Рассмотрим, например, заштрихованную на рис. 81, а область, где, согласно расчету, имеет место неустойчивость монотонного вида при наличии градиента плотности, направленного вниз. D - неоднородности температуры выравниваются быстрее, чем неоднородности концентрации. В этих условиях элемент среды, случайно сместившийся вверх, будет быстро нагреваться, но. В новом месте температура элемента будет, конечно, ниже температуры окружающей среды, зато он будет богаче легкой компонентой. [49]
Мы обсудим также задачи, не относящиеся ни к одному из этих классов. В режиме предельного тока омическое падение потенциала все еще пренебрежимо мало, а электрическое поле в диффузионном слое вблизи электродов может привести к увеличению предельного тока. При этом плотность тока распределена на электроде точно так же, как и при пренебрежении миграцией, а величина плотности тока увеличивается или уменьшается во всех точках на одно и то же число, зависящее от состава раствора ( гл. При рассмотрении свободной конвекции в растворах с фоновым электролитом этот эффект также имеет место. Кроме того, неоднородность концентрации фонового электролита влияет на распределение плотности и, следовательно, на профиль скоростей в системе. Этот эффект не исчезает даже при большом избытке фонового электролита ( он обсуждается в последнем разделе гл. [50]
Существо различий между стабильными и метастабильными состояниями, с одной стороны, и нестабильными состояниями, с другой стороны, может выть выяснено путем исследования динамики реакции коллоидной системы на небольшие изменения концентрации веществ в такой системе. Рассмотрим жидкость, в которой имеется большая концентрация сферических частиц одинакового размера, взаимодействующих между собой, и это взаимодействие, например, описывается лондоновскими силами и силами двойного слоя. Пусть в исходно однородной по концентрации системе возникла небольшая неоднородность в концентрации какого-то компонента. Если реакция системы на такое возмущение такова, что неоднородность концентраций уменьшается со временем, то это означает, что система стабильна. [51]
Возникает вопрос, почему в потоке пассажиров возмущения не нарастают при движении шагом. Безусловно, в этом случае инерция значительно слабее, но она остается, и ее дестабилизирующее воздействие должно сохраняться. Происходит это, по-видимому, потому, что кроме инерции в потоке существует другой механизм, который стабилизирует движение. При движении потока пассажиров диффузия проявляется следующим образом. Во-первых, человек в потоке автоматически выбирает такую длину шага и, следовательно, такую скорость движения, которая, с одной стороны, не приводит к столкновению с впереди идущими, а с другой, обеспечивает наиболее быстрое продвижение. Во-вторых, двигаясь в стесненных условиях, человек всегда подсознательно стремится занять более свободное место, что приводит к случайным блужданиям отдельных людей в потоке. И в том и в другом случае в осреднением движении при локальном изменении концентрации всегда возникает поток, пропорциональный абсолютной величине градиента концентрации и направленный в сторону его уменьшения. Если такой диффузионный поток компенсирует дестабилизирующее воздействие инерции, направленное на увеличение градиента концентрации, то движение остается устойчивым и в потоке устанавливается однородное распределение концентрации. Если инерция значительна, стабилизировать поток за счет указанного механизма не удается, возмущение начинает нарастать, приводя, в конце концов, к заметным неоднородностям концентрации в потоке. [52]
Возникает вопрос, почему в потоке пассажиров возмущения не нарастают при движении шагом. Безусловно, в этом случае инерция значительно слабее, но она остается, и ее дестабилизирующее воздействие должно сохраняться. Происходит это, по-видимому, потому, что кроме инерции в потоке существует другой механизм, который стабилизирует движение. При движении потока пассажиров диффузия проявляется следующим образом. Во-первых, человек в потоке автоматически выбирает такую длину шага и, следовательно, такую скорость движения, которая, с одной стороны, не приводит к столкновению с впереди идущими, а с другой, обеспечивает наиболее быстрое продвижение. Во-вторых, двигаясь в стесненных условиях, человек всегда подсознательно стремится занять более свободное место, что приводит к случайным блужданиям отдельных людей в потоке. И в том и в другом случае в осред-ненном движении при локальном изменении концентрации всегда возникает поток, пропорциональный абсолютной величине градиента концентрации и направленный в сторону его уменьшения. Если такой диффузионный поток компенсирует дестабилизирующее воздействие инерции, направленное на увеличение градиента концентрации, то движение остается устойчивым и в потоке устанавливается однородное распределение концентрации. Если инерция значительна, стабилизировать поток за счет указанного механизма не удается, возмущение начинает нарастать, приводя, в конце концов, к заметным неоднородностям концентрации в потоке. [53]
Страницы: 1 2 3 4