Основные безразмерные критерии подобия для описания аэродисперсных систем.

Они возникают при анализе и обезразмеривании определяющих уравнений, описывающих тот или иной элементарный процесс с одиночной частицей.

Кроме того, данные критерии имеют самостоятельное значение для понимания специфики и закономерностей процессов и явлений с аэрозолями.

1. Число Маха

где q_p и q_g – характерные скорости движения частицы и газа соответственно

Оно возникает при анализе уравнений газовой динамики и характеризует скоростные режимы движения аэрозольной частицы относительно центра масс газа.

Диапазон изменения критерия: от очень малых значений до единицы. Для атмосферных аэрозолей характерен диапазон M <<1, поэтому можно сказать, что динамика аэрозолей – это низкоскоростная аэродинамика.

Умеренные числа M ≈1 могут быть характерны для ряда технологических аэрозольных приложений.

2. Число Рейнольдса

где ρ– плотность

u – среднемассовая скорость

η – вязкость газа

R– радиус частицы

Оно возникает при анализе уравнений газовой динамики и выражает соотношение сил инерции и сил вязкого трения в газе.

Диапазон изменения критерия – от 0 до очень больших значений.

Для атмосферных и технологических аэрозолей число Re изменяется от очень малых (гравитационное осаждение частиц) до очень больших значений (турбулентный перенос частиц, газоочистные аппараты).

3. Число Кнудсена

где λ – средняя длина свободного пробега молекул газа

R – радиус частицы

Оно возникает при анализе уравнения Больцмана, применяемого для описания дисперсионной газовой среды, и характеризует структурность газа.

Формальный диапазон изменения критерия 0 < Kn < ∞

Для атмосферных аэрозолей 0.001 мкм ≤ R ≤ 100 мкм, λ g ≈ 0. 065 мкм при н.у., тогда

10−3 ≤ Kn ≤ 100

4. Число Стокса

где τ – время механической релаксации частицы

L – некоторый характерный размер процесса

Оно возникает при анализе уравнений движения частицы в механике аэрозолей и характеризует соотношение между силами инерции частицы и силами вязкого трения в газах.

Диапазон изменений критерия может быть достаточно большим (особенно для процессов с технологическими аэрозолями).

5. Число Брауна

где v_p и v_g –тепловая скорость движения аэрозольной частицы и молекулы газа

Возникает при анализе уравнений броуновского движения аэрозолей, характеризует интенсивность броуновского движения аэрозольных частиц. Диапазон изменения критерия от 0 до 1.

Для атмосферных аэрозолей обычно число Брауна Br << 1 (за исключением ультрадисперсного аэрозоля, где Br ≤ 1).

Дата добавления: 2015-09-04