ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет гидродинамических параметров двухфазных потоков из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Во многих процессах химической технологии — абсорбции, ректификации, экстракции и т. д. происходит движение двухфазных потоков, в которых одна из фаз является дисперсной, а другая — сплошной. Дисперсная фаза может быть распределена в сплошной в виде частиц, капель, пузырей, струй или пленок. В двухфазных потоках первого рода сплошной фазой является газ или жидкость, а дисперсной — твердые частицы, форма и масса которых при движении практически не меняется. Некоторые гидродинамические параметры двухфазных потоков первого рода рассмотрены в разделе 3 данной главы. В потоках второго рода газ или жидкость образуют и сплошную, и дисперсную фазы. При движении частиц дисперсной фазы в сплошной они могут менять форму и массу, например вследствие дробления или слияния пузырей и капель. Математическое описание таких процессов чрезвычайно сложно, и инженерные расчеты обычно основываются на экспериментальных данных. [c.17] Рассмотрение многообразных эмпирических зависимостей, связанных с гидравлическими расчетами двухфазных потоков, выходит за рамки настоящего пособия. Поэтому ниже даны общие закономерности и примеры расчета по основным формулам и ссылки на литературу. [c.17] Значение критерия Рейнольдса, разграничивающее ламинарное и турбулентное движение пузырей Б жидкости, Ren p = 9. [c.17] Приведенные выше формулы применимы для пузырьков диаметром не более 1 мм. Крупные пузыри при подъеме деформируются, приобретая эллипсоидную форму (при с1и = 1—5 мм) и полусферическую (при п 5 мм), причем движение пузырей становится спиральным [71. Закономерности, установленные для пузырей, выходящих из одного отверстия, справедливы при массовом барботаже, если скорости газового потока невысоки (0,1—0,3 м/с на свободное сечение аппарата). При более высоких скоростях пузыри сливаются в сплошную струю, которая разрушается на некотором расстоянии от отверстия с образованием пены. Размеры пузырей в пене различны. Для усреднения используют средний ловерхностно-объемный диаметр ср = 6е/а (где е — газосодержание пены, а — удельная поверхность). [c.17] Гидродинамические основы работы аппаратов в пенном режиме рассмотрены в монографиях [3, 8, 9]. Примеры расчета гидравлического сопротивления, рабочих скоростей и других гидродинамических параметров для барботажных аппаратов даны в главах VI и УП настоящего пособия. [c.17] Заданный расход газа меньше каждого из критических значений, поэтому в аппарате имеет место свободный барботаж. [c.17] Таким образом, пузыри всплывают турбулентно (Неп Reп.кp), так что формула (1.45) была выбрана правильно. [c.18] Если поверхность не вертикальна, а наклонена к горизонту под углом а, то в расчетных уравнениях вместо g следует использовать произведение g sin ос. [c.18] Для упрощения расчетных зависимостей вместо фактической толщины пленки часто используют приведенную толщину бдр. [c.18] Уравнения (1.51)—(1.54) применимы в случае, когда рядом с пленкой движется газ и 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.18] При пленочном течении в насадочных аппаратах обычно часть насадки не смачивается жидкостью, имеют место 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 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, 9, 10, 111. [c.18] Пример. Определить гидравлическое сопротивление в вертикальном трубчатом пленочном аппарате при противоточном движении газа и жидкости по следующим данным длина трубки / = 2 м, ее внутренний диаметр й = 0,02 м, число трубок п = = 100, расход жидкости I = 0,3 кг/с, ее плотность Рж = = 1000 кг/мз, вязкость Цж = 5-10 Па-с, поверхностное натяжение о = 0,067 Н/м, расход газа С = 0,05 кг/с, его плотность Рг = 1 кг/мЗ, вязкость Лг = 2-10-6 Па-с. [c.18] Полученное значение мало по сравнению с диаметром трубки, поэтому нет необходимости делать пересчет скорости газа, и кроме того, эквивалентный диаметр можно принять равным внутреннему диаметру трубки = 0,02 м. [c.19] Пример. Определить относительную величину брызгоуноса в абсорбере с восходящим движением пленки по следующим данным плотность орошения Г = 0,05 кг/(м-с), вязкость жидкости Лц( = 1-10-3 Па-с, поверхностное натяжение о = 0,05 Н/м, скорость газа г/Ур = 20 м/с. [c.19] Брызгоунос. Брызгоунос складывается из двух составляющих. Одна образована мелкими каплями, скорость витания которых меньше скорости газа. Для определения скорости витания можно использовать формулы (1.28) и (1.29). Вторая (обычно основная) составляющая уноса — это крупные капли, получившие значительную кинетическую энергию при их 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.19] Зависимости по расчету брызгоуноса в барботажных массообменных аппаратах приведены в работах [3, 8, 9]. Некоторые формулы и таблицы с примерами расчета даны в главах VI и VII настоящего пособия. Унос в выпарных аппаратах рассмотрен в монографии [12]. [c.19] Вернуться к основной статье