ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет гидродинамических параметров двухфазных потоков из "Основные процессы и аппараты химической технологии Изд.2" В двухфазных потоках первого рода сплошной фазой является газ или жидкость, а дисперсной — твердые частицы, которые практически не меняют своей формы и массы при движении. Некоторые гидродинамические параметры двухфазных потоков первого рода рассмотрены в разд. 1.3. [c.33] Рассмотрение многообразных эмпирических зависимостей, связанных с гидравлическими расчетами двухфазных потоков, выходит за рамки настоящего пособия. Поэтому ниже даны лишь общие представления с примерами расчета по основным формулам и приведены ссылки на литературу. [c.34] Приведенные выше формулы применимы для пузырьков диаметром не более 1 мм. Крупные пузыри при подъеме деформируются, приобретая эллипсоидальную форму (при п = 1—5 мм) и полусферическую (при п 5 мм), причем движение пузырей становится спиральным [9]. Закономерности, установленные для пузырей, выходящих из одного отверстия, справедливы и при массовом барботаже, если скорости газового потока невелики (0,1—0,3 м/с на свободное сечение аппарата). При больших скоростях пузыри сливаются в сплошную струю, которая разрушается на некотором расстоянии от отверстия с образованием пены. Размеры пузырей в пене различны. Для их характеристики используют средний поверхностно-объемный диаметр /ер = 6е/а (где е — газосодержание пены, а — удельная поверхность). [c.35] Гидродинамические основы работы аппаратов в пенном режиме рассмотрены в монографиях [3, 7, 10]. Примеры расчета гидравлического сопротивления, рабочих скоростей и других гидродинамических параметров для барботажных аппаратов даны в гл. 5 и 6. [c.35] Пример. Определить поверхность контакта фаз при выходе пузырей из одиночного отверстия по следующим данным диаметр отверстия 0 = 2-10 м высота столба жидкости в аппарате /1 = 0,5 м расход газа Р = 3-10 м /с плотность газа рг = 1,2 кг/м плотность жидкости рж = 1000 кг/м вязкость жидкости 1гж=1-10 Па-с поверхностное натяжение а = 0,07 Н/м. [c.35] Заданный расход газа меньше каждого из критических значений, поэтому в аппарате имеет место свободный барботаж. [c.35] Таким образом, пузыри всплывают турбулентно (Ren Ren.Kp), и формула (1.78) выбрана правильно. [c.35] Пленочное течение жидкостей. При стекании пленки жидкости под действием силы тяжести по вертикальной поверхности наблюдается три основных режима движения [3] ламинарное течение с гладкой поверхностью (Непл 30), ламинарное течение с волнистой поверхностью (Не л==30—1600), турбулентное течение (Кепл 1600). Критерий Рейнольдса для пленки жидкости определяется формулой Репл = 4Г/ Иж (где Г—линейная массовая плотность орошения, представляющая собой массовый расход жидкости через единицу длины периметра смоченной поверхности). [c.35] Если поверхность не вертикальна, а наклонена к горизонту под углом а, то в расчетных уравнениях вместо g следует использовать произведение gsina. [c.36] В эмпирических уравнениях (1.86) — (1.88) вязкость выражается в мН-с/м . Уравнения (1.84) — (1-87) применимы.в случае, когда рядом с пленкой движется газ, а скорость газа сравнительно невысока (до 3 м/с). При более высоких скоростях в случае противотока газ тормозит стекание пленки, что приводит к увеличению ее толщины и уменьшению скорости течения. При прямотоке скорость течения пленки увеличивается, а толщина уменьшается [3]. [c.36] При пленочном течении в насадочных аппаратах часть насадки обычно не смачивается жидкостью, имеются застойные зоны, в отдельных местах жидкость перетекает от одного элемента насадки к другому в виде струй. В разных точках элемента насадки пленка может иметь различную толщину. Поэтому закономерности течения в пленочных и в насадочных аппаратах, несмотря на определенную аналогию, рассматриваются отдельно. Методики расчета рабочих скоростей, гидравлического сопротивления и других гидродинамических параметров в насадочных колоннах приведены в работах [3, 10, 12]. [c.37] Пример. Определить гидравлическое сопротивление в вертикальном трубчатом пленочном аппарате при противоточном движении газа и жидкости. Исходные данные длина трубки 1 = 2 м, ее внутренний диаметр = 0,02 м, число трубок /г= 100, расход жидкости = 0,3 кг/с, ее плотность р = 1000 кг/м , вязкость lж = o 10 Па-с, поверхностное натяжение а = 0,067 Н/м, расход газа 0 = 0,05 кг/с, его плотность рг = 1 кг/м , вязкость ц.,- = 2-10 Па-с. [c.37] Полученная величина мала по сравнению с диаметром трубки, поэтому нет необходимости делать перерасчет скорости газа кроме того, эквивалентный диаметр можно принять равным внутреннему диаметру трубки ,кв = 0,02 м. [c.37] Брызгоунос. Брызгоунос складывается из двух составляющих. Одна из них образована мелкими каплями, скорость витания которых меньше скорости газа. Для определения скорости витания можно использовать формулы (1,28) и (1.29). Вторую (обычно основную) составляющую уноса образуют крупные капли, получившие значительную кинетическую энергию при образовании. Величина брызгоуноса зависит от вида контактного устройства, скорости движения фаз, физико-химических свойств газа (пара) и жидкости и других факторов и определяется по эмпирическим уравнениям. [c.37] Зависимости по расчету брызгоуноса в барботажных массообменных аппаратах приведены в работах [3, 7, 10]. Некоторые формулы и таблицы с примерами расчета даны в гл. 5 и 6. Унос в выпарных аппаратах рассмотрен в монографии [13]. [c.37] Пример. Определить относительную величину брызгоуноса в абсорбере с восходящим движением пленки по следующим данным плотность орошения Г —0,05 кг/(м-с), вязкость жидкости р,ж=1 10 Па-с, поверхностное натяжение а —0,05 Н/м, скорость газа Шг —20 м/с. [c.38] Вернуться к основной статье