ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Высота пенного слоя из "Пенный режим и пенные аппараты" Простейший случай барботажного процесса — единичный акт образования, отрыва и всплытия пузырька газа в жидкой среде — явился исходным пунктом многих исследований гидродинамических законов ситчатых решеток [284, 433, 441, 442 и др.]. В некоторых случаях удалось установить связь между гидравлическими процессами, протекающими в свободно всплывающем пузырьке газа, и мас сообменом и предложить на основе этого расчетные зависимости [155, 177, 370]. Но нельзя не учитывать, что между законами всплытия единичных пузырьков и законами массового барботажа существуют не только количественные, но и качественные отличия — при переходе к интенсивным режимам изменяются основные силы, определяющие характер процесса [116, 119]. Наши исследования [178, 234, 235, 307], как и данные Усюкина и-Аксельрода [348], Кузьминых и Коваля [146], показывают, что такие опыты не моделируют явление массового пропускания газа через газожидкостный слой в ситчатом аппарате. [c.31] Наличие различных режимов, возникающих при пропускании газа через слой жидкости, и критерии их разграничения занимали многих исследователей гидродинамики ситчатых решеток. Сводка литературы приведена, например, в работах [116, 255, 341]. [c.31] Можно считать, что это лишь первое приближение к описанию гидродинамических режимов ситчатых тарелок. В зависимости от условий могут возникать переходные режимы [202], а в определенных условиях [255, 341] некоторые режимы, например пенный, не имеют места. На противоточных решетках при определенных скоростях газового потока наблюдаются сильные колебания и волнообразные движения [247, 248, 322] пенного слоя, это состояние выделяют как волновой режим. Сложный характер рассматриваемого явления не позволил пока обобщить все обстоятельства, способствующие возникновению того или иного режима. [c.32] При вспенивании рабочих жидкос ей конкретных производств, например слабой жидкости содового производства [341], отмечены некоторые различия двух гидродинамических режимов, каждый из которых, тем не менее, полностью отвечает определению режима турбулентной пены. [c.33] Пенный режим как режим развитой свободной турбулентности [116] является автомодельным в нем влияние молекулярных характеристик потоков на перенос энергии становится несущественным. [c.33] Гидродинамические режимы, возникающие на противоточных решетках, обычно рассматриваются в виде зависимости полного гидравлического сопротивления полки (с учетом газожидкостного слоя) от линейной скорости газа (в расчете на полное сечение аппарата) при постоянной нагрузке по жидкости = onst). Типичная зависимость такого рода для дырчатых и щелевых решеток с небольшим свободным сечением (5 0,25 м м ) показана [59] на рис. 1.1. [c.35] На характер зависимости АР от большое влияние оказывают [346] геометрические параметры решеток. Так, на дырчатых решетках с небольшим диаметром отверстий = 3- -4 мм) можно выделить переходный режим от барботажного к пенному, который характеризуется практически отсутствием роста АР и образованием крупноячеистой пены при наличии больших пузырей газа. С увеличением плотностп орошения и диаметра отверстий интервал скорости газа, при котором существует этот переходный режим, сокращается. Исследования выявили и наличие режима (иногда в довольно большом интервале скоростей газа), характеризующего переход от пенного режима к волновому, который также сопровождается практическим прекращением роста АР. Состояние слоя жидкости на решетке при этом режиме крайне неустойчивое, периодически наблюдается то стабильный слой подвижной пены, то вращение и колебание газожидкостного слоя. [c.36] Линейная скорость газа, при которой образуется пенный режим, мало зависит от плотности орошения и составляет обычно около 1 м/с. Точка волнообразования соответствует и г 2 м/с, причем переход от пенного режима к волновому для решеток с большим свободным сечением происходит при более высоких скоростях газа, чем для решеток с небольшим свободным сечением с ростом Ьд скорость газа, соответствующая началу волнообразования, уменьшается. [c.36] Работа в волновом режиме возможна при больших плотностях орошения (исключается возможность оголения отдельных частей решетки) и при наличии эффективного брызгоуловителя, встроенного непосредственно в аппарат или установленного на выходе газа из аппарата. Другая возможность — установка на противоточных решетках стабилизаторов пенного слоя, предотвращающих появление волнового режима при больших скоростях газа [129, 130] (см. также гл. VI). [c.36] На противоточных решетках с большим свободным сечением (5о 0,3 м /м ) нельзя проследить [59, 110, 112] смену гидродинамических режимов с ростом скорости газа. Практически вплоть до точки захлебывания на них образуется весьма невысокий газожидкостный слой с тонкими постоянно разрывающимися пленкамв жидкости. Характерным для работы подобных решеток, особенна при высоких линейных скоростях газа (ш 1-т-2 м/с), является интенсивный брызгоунос, так как практически отсутствует сепарирующий слой газожидкостной пены. [c.37] В противоточных решетках через одни и те же отверстия в противоположных направлениях проходят потоки газа и жидкости, прячем последний уменьшает свободное сечение решетки против номинального. Очевидно, что при пенном режиме с увеличением доля свободного сечения решетки г, занятая газом, возрастает. [c.37] При неизменном количестве жидкости, подводимой к решетке, и снижении доли отверстий (1 — Фо. г) через которые происходит протекание жидкости, естественно, должна увеличиваться скорость истечения жидкости ш . В противном случае должен был бы интенсивно расти слой пены на решетке, что, однако, в этот период (переход от пенного режима к волновому) не наблюдается. Увеличение же возможно только с ростом гребней волн на поверхности слоя пены, высота которых Д/г вызывает истечение жидкости. С увеличением А г происходит уменьшение Уь . Об этом свидетельствуют эксперименты, проведенные различными исследователями [175, 247]. Когда увеличение А/г достигает таких размеров, что начинается раскачивание жидкости на решетке, становится уже очевидным волновой режим. Величина достигает при этом минимальных значений. [c.38] Для решетки с шириной щели 3 мм коэффициент с = 9,4 10 для остальных решеток с = 6,5 10 . [c.39] Поскольку допустимая рабочая скорость Шг должна быть ниже скорости захлебывания w , при расчете по формуле (1.17) комплекс Y следует умножить на коэффициейт к = 0,85. [c.39] Коэффициенты (а и К ) в этих уравнениях различны для разных газожидкостных систем и процессов [232, 234] (см. также гл. III). [c.39] Таким образом, высотой пены или величинами, зависящими от нее (плотность пены и пр.), можно пользоваться в качестве критерия для оценки работы пенного аппарата. Этот фактор (Я) содержит всю информацию о влиянии гидродинамических и конструктивных параметров аппарата. [c.39] Рассмотрим подробнее влияние определяющих режимных факторов на высоту пены. Имеющиеся в литературе результаты многих исследований по гидродинамике ситчатых аппаратов часто противоречивы, и выводы из этих исследований вообще не могут быть полностью использованы применительно к пенному аппарату в связи-с совершенно отличным реяшмом его работы. Однако некоторые из опубликованных данных представляют значительный интерес. [c.39] Стабников [297], обобщая литературные данные по ситчатым ректификационным тарелкам, указывал, что существует верхний предел рабочей скорости газа, при котором жидкость на тарелках полностью вспенивается. В действительности такие скорости газа являются предельными лишь для барботажного режима работы ситчатых тарелок, который при более высоких скоростях и большем расстоянии между решетками уступает место более интенсивному пенному режиму. [c.40] Вернуться к основной статье