ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Двух- и трехфазные системы из "Процессы и аппараты химической промышленности" Системы, состоящие из двух и более различных фаз, взаимодействие между которыми вызывает изменение в режимах движения, законах сопротивления, а также в самой природе таких систем, характеризуются действием поверхностных сил (сил межфазного поверхностного натяжения). [c.69] В последние годы изучение гидравлических закономерностей двух- и трехфазных потоков приобрело особую важность применительно к расчету типовых тепло- и массообменных (дистилляции. экстрагирования, абсорбции, взвешенного слоя и др.), а также химических процессов. [c.69] Перспективность многофазных потоков связана также с развитием энергетических процессов (например, магнитно-гидроди намической конверсии теплоты в электричество с помощью жидких металлов и т. д.). [c.69] Последний случай имеет место в конденсаторах смешения, кипятильниках, гетерогенных реакторах и разделяющих аппаратах. В дальнейшем отличие будет заключаться в том, останутся ли скорости обеих фаз постоянными (как, например, в эрлифтах, при транспортировании газа и нефти по трубам и т.д.) или между фазами будет происходить значительный перенос массы и скорости отдельных потоков сильно изменятся вдоль аппарата (например, при кипении или конденсации) Следует отметить, однако, что в некоторых случаях (например, при абсорбции из разбавленных смесей, при дистилляции с постоянной молярностью потоков и т. д.) предполагают постоянство скоростей потоков отдельных фаз при развитом массообмене между ними. При этом большое значение имеет величина поверхности взаимодействия фаз. Например, при взаимодействии потоков жидкость — жидкость определение межфазной поверхности в большинстве случаев представляет собой чрезвычайно сложную задачу. [c.70] Механизмы тепло- и массопередачи невозможно оценивать без понимания гидродинамической обстановки процесса. [c.70] Основные характеристики двухфазных потоков — режимы движения и законы сопротивления — значительно отличаются от аналогичных характеристик отдельных фаз. [c.70] Наиболее распространена классификация режимов двухфазных потоков по перепаду давления и по массовой скорости кал -дой фазы. В обоих случаях различают горизонтально и вертикально направленные потоки. Так, например, при движении потока газа (пара) через жидкость в трубах наблюдают наиболее типичные режимы 1) пузырьковый-, 2) пробковый (или снарядный)-, 3) кольцевой (или стержневой)-, 4) эмульгирования. [c.71] При пузырьковом режиме газ в виде отдельных пузырей движется быстрее жидкости. С увеличением содержания газа пузыри начинают сливаться в газовые пробки. Отдельные газовые пробки разделяются жидкостными перемычками, пронизанными газовыми пузырьками. Наконец, при дальнейшем увеличении га- зосодержания жидкостные перемычки исчезают и газовые пробки сливаются в сплошной столб газа, движущийся по центру трубы и окруженный кольцом жидкости с включениями мелких газовых пузырьков. При больших скоростях газа происходит об- ращение (инверсия) фаз (жидкость диспергируется в газе, который становится сплошной фазой) и поток движется в виде газожидкостной эмульсии. [c.71] Существуют также промежуточные формы потоков слоистые, с волнообразованием, пенные, пленочно-эмульсионные, капельные и другие. Возникновение того или иного режима движения зависит от метода перемешивания двух фаз и от способа введедия их в систему. Наибольшее значение для промышленности представляют процессы пленочного течения жидкости, соприкасающейся с паром, и барботажа газа (пара) сквозь жидкость. [c.71] На рис. 1.41 приведены кривые для устойчивого пузырько-/ВОГО, пробкового (снарядного) и стержневого (кольцевого) режимов в координатах Шж —в условиях нисходящего двухфазного потока для системы воздух — вода. [c.71] Приближенно можно дать общую оценку пределов существования отдельных режимов двухфазных потоков. За критерий такой оценки принимают обычно критерий Фруда для смеси газа и жидкости и так называемое среднее объемное газосодер-жание ф, представляющее собой долю объема смеси, занятую газом, ф Уг/ (Кг + Уж). [c.71] Здесь Хт и Хж — коэффициенты сопротивлений газового и жидкостного потоков, соответственно Шг и Шж — скорости движения газа и жидкости рг и — плотности газа и жидкости г и э, ж — эквивалентные диаметры, причем 3. г = 4(1 — е)//уд и ( з. ж = 4e/fyл , е —доля сечения, занятая жидкостью 1—е —доля сечения, занятая газом /у —удельная поверхность взаимодействия потоков, м м . [c.72] Расширение газа (при изменении скорости или температуры) вызывает изменение объемного газосодержания и в связи е этим площади поперечного сечения аппарата, занятого жидкостью. [c.72] Механизм изменения гидравлического сопротивления двухфазной системы обусловливается следующими причинами 1) из менением количества движения вдоль оси потока 2) изменением напора 3) изменением трения вследствие действия сил сдвига, т. е. [c.72] Другие соотношения для Др можно получить, исходя из уравнений баланса энергии. [c.72] Вернуться к основной статье