ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы О двухфазных течениях типа жидкость-жидкость и жидкостьОб особенностях молекулярного течения из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Перечислим некоторые важные особенности таких вертикальных пневмотранспортных систем в разбавленной фазе. [c.250] Основные гидродинамические проблемы пневмотранспортных систем закономерности, связанные с массовыми расходами газа и твердого материала, с распределением скоростей газа и твердых частиц определение гидравлического сопротивления пневмотранспортных трубопроводов. [c.251] При ы и/ (это практически реализуется для очень мелких и легких частиц, когда значения очень малы), т.е. при солидарном движении фаз, а ом - Ци- Реально в случае восходящего прямотока и V, так что истинная массовая концентрация Цц всегда больше рассчитанной из баланса потоков Цном (при нисходящем прямотоке соотношение и Цном будет, естественно, обратным). [c.252] Распределение скорости газа в поперечном сечении транспортного трубопровода, несмотря на низ1 1е концентрации ТМ, существенно отличается от характерного для однофазного газового потока. Наличие твердых частиц вызывает деформацию скоростного профиля газа, причем в случае вертикального пневмотранспорта происходит выравнивание скоростей в сечении с одновременным увеличением пристеночных градиентов скоростей. Экспериментально доказано, что при этом изменение скоростей по нормали к поверхности в присутствии твердых частиц продолжает следовать закону стенки (2.25а). [c.252] Заметим в стационарном режиме движения газовзвеси значение Ином одинаково во всех сечениях по длине трубопровода (это следует из баланса по твердому материалу в единицу времени для контура, ограниченного стенками трубопровода и поперечными сечениями — нижним и произвольным Однако выше в нижних сечениях, где частицы еще не приобрели равновесную скорость,— это следует из выражения (2.81) скорость частиц и нарастает снизу вверх до примерно постоянной величины. [c.253] Кроме того, в ряде случаев может оказаться существенным вклад затрат (диссипации) энергии за счет неупругого соударения частиц. [c.253] Разумеется, в большинстве случаев р р , так что слагаемым р в скобках можно пренебречь.Основная проблема здесь в определении (3. Оценить эту величину можно с помощью соотношений (2.80), (2.81) при известных и С более точные значения дает эксперимент с мгновенной отсечкой потока на рабочем участке трубопровода и измерением значений nцvL т. [c.253] При и = О эта формула упрощается. [c.254] Наиболее сложной является проблема определения Арг/д. Согласно формуле (2.82), эта составляющая призвана отразить деформацию скоростного поля газа в присутствии твердых частиц (возросшие пристеночные градиенты скоростей вызывают увеличение Ар в сравнении с однофазным потоком газа), а также затраты энергии на восполнение потерь скорости частиц из-за соударений со стенками канала. Проблема эта в настоящее время до конца не рещена. Приведем один из существующих оценочных подходов к ее решению — на основе формулы Дарси — Вейсбаха в форме (2.17а). [c.254] Легко видеть, что при ц ом - О формула (ж) трансформируется в выражение, близкое к формуле Женеро (2.28г). [c.255] Продемонстрированный выше подход к определению Лр /д ие является единственно возможным. Влияние твердого материала иногда рекомендуют учитывать с помощью уравнений типа (2.17а), записанных для твердых частиц — с определением коэффициента гидравлического сопротивления по эмпирическим формулам . [c.255] Постоянное изменение размера и формы дискретных образований (капель, пузырей) сопровождается изменением условий их движения и контакта фаз. Именно эти причины, затрудняющие теоретический анализ, привели к распространению статистических подходов к описанию характеристик таких систем, часто — с привлечением экспериментальных данных. [c.255] Двухфазные системы используются либо при движении дискретной фазы через неподвижную сплошную, либо при движении через аппарат обеих фаз — прямотоком, противотоком или по какой-нибудь более сложной схеме взаимного перемещения. В зависимости от используемых фаз, их расходов, степени диспергирования и других условий возникают различные режимы некоторые из них для вертикальных потоков показаны на рис. 2.45 и обозначены в подписи к рисунку. [c.255] Связь задержки дисперсной фазы (для рассматриваемых систем ее чаще всего обозначают Ф — это аналог р для систем с твердой фазой) с параметрами процесса в общем определяется соотнощениями типа (2.79). Однако для систем с изменяющимися размерами и формой элементов дискретной фазы, да еще при соизмеримых объемных концентрациях этих фаз в рабочей зоне, возникают большие сложности с определением скоростей н с, а значит и и. Поэтому здесь весьма часто используются эмпирические соотнощения, отвечающие конкретным условиям процесса, его конструктивному оформлению, свойствам фаз. [c.255] Для противоточных двухфазных систем важной характеристикой является скорость захлебывания Шз, определяемая как скорость потока сплошной фазы, при которой он запирает систему, не позволяя дисперсной фазе двигаться противотоком к сплошной. Явление захлебывания может также наблюдаться в насадочных и пленочных аппаратах например, при чрезмерно высоких скоростях восходящего газового потока жидкость не может стекать вниз по насадке или по вертикальной стенке. Отметим определенное сходство явления захлебывания с зависанием твердой фазы в аппаратах с движущимся слоем (см.разд.2.7.3). Скорости захлебывания для различных процессов чаще всего рассчитываются по эмпирическим формулам лишь для наиболее простых систем (типа фавитационного течения тонких пленок) они поддаются теоретическим оценкам . [c.256] К расчету гидравлического сопротивления двухфазных течений Д/7дф предложено много подходов. Такого рода разночтения в подходах к описанию какого-либо явления часто обусловлены отсутствием хорошей его модели (здесь — течения) и попытками найти лучший подход. Однако в рассмафиваемом случае есть и иные (объективные) причины различий в подходах многообразие режимов течения двухфазных систем должно найти свое отражение в множественности моделей. Действительно, режимы течения, представленные на рис.2.45, трудно отразить единой моделью и описать единой зависимостью. Мало того, каждая из фаз может перемещаться по транспортному трубопроводу в различных режимах (ламинарном, турбулентном и др.), и здесь возможны разные сочетания, которым должны отвечать разные расчетные формулы. [c.256] Продемонстрируем следующие основные подходы к определению Д/ дф при течении двухфазных систем. [c.256] Видимо, более перспективны и плодотворны попытки анализа двухфазных течений с учетом режимов движения фаз, с построением соответствующих физических и математических моделей (в манере уравнения Дарси — Вейсбаха или исходя из других предпосылок). Рассмотрение таких моделей выходит за пределы курса . [c.257] Выше рассматривалось течение сплошных сред, когда средняя длина пробега молекул L была много меньше характерного размера (масштаба) течения, на котором существенно изменяются параметры последнего (скорость потока, давление, температура и пр.). В качестве такого масштаба / в зависимости от постановки задачи выступают толщина пограничной пленки O, диаметр канала d или его длина. [c.257] Безразмерное отношение (симплекс) L/1, определяющее свойства среды и характер ее течения, называется числом Кнудсеня Кл. При очень низких значениях Кп 1 (по различным данным — при Кп 0,001—0,01) среда ведет себя как сплошная и в своем движении следует рассмотренным в предыдущих разделах уравнениям гидродинамики. Однако в ряде технологических ситуаций встречаются течения, когда длина пробега L становится соизмеримой с характерным размером канала / — такие течения называют молекулярными. [c.257] Вернуться к основной статье