ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование н движение газовых пузырьков и жидких капель из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Если площадь сечения аппарата равна Р м , то по условию постоянства расхода имеем ии Р = а / = (/// ) гю. [c.65] Здесь ф = 1/(/1 + — коэффициент скорости истечения, изменяющийся в пределах 0,960—0,994 в зависимости от толщины днища,. Из выражения (1.37а) видно, что скорость истечения жидкости меньше скорости ее свободного падения J/ 2gH. [c.66] Величина fx = еф называется коэффициентом расхода при истечении и определяется опытным путем для круглых отверстий в среднем fi = 0,62. [c.66] Коэффициент расхода fi значительно возрастает при истечении жидкости через насадок (штуцер), представляющий собой короткую трубку, приставленную к отверстию (рис. 1-15, б), длина которой в 3,5—4 раза больше диаметра отверстия. Струя при выходе из отверстия в насадок сжимается, но при указанной длине его успевает расшириться и вытекает полным сечением. Однако и в данном случае fi 1 вследствие потери напора при входе в насадок и последующем расширении струи. Для цилиндрического насадка fi = 0,82 для расходящегося конического [iv, = 0,45 для сходящегося конического (с углом при вершине 13° 30 ) = 0,963 для коноидального = 0,97. Заметим, что приведенные значения установлены в опытах по истечению воды и являются несколько завышенными в случае более вязких жидкостей зависимость величины от вязкости, однако, до сих пор не установлена. [c.66] В случаях, когда высота отверстия очень мала по сравнению с Ях и Н , можно определять расход по формуле (1.38), подставляя значение Н, отсчитанное от центра отверстия. [c.67] Величина зависит от формы тела и режима движения она определяется опытным путем. При Ке 0,4 движение является ламинарным и поток плавно обтекает твердое тело, не образуя вихрей сопротивление обусловлено исключительно трением. В этой области для шарообразного тела = 24/Н . [c.69] В интервале Ке = 10 —2- 10 режим движения является турбулентным, влияние трения вырождается, и для шароообраз-ного тела = 0,44. При Ке 2-10 наступает кризис сопротивления, и значение С резко падает (в 4—5 раз). [c.69] Для других тел правильной геометрической формы (кубики, цилиндры, плоские диски и др.) опытные значения С не поддаются точному обобщению эмпирическими формулами ряд численных значений приведен в технических справочниках. [c.69] С некоторым приближением можно рассчитать значения для частиц неправильной геометрической формы по приведенным выше формулам для шарообразных частиц при помощи коэффициента сферичности фс. Последний представляет собою отношение поверхности шара, равновеликого частице неправильной формы к действительной поверхности этой частицы Р, т.е. ф(,= Рз/Р- Если объем частицы неправильной формы равен V, то Р, = п = 4,87К2/з и = 4,87 (У / /Р). [c.69] Иными словами, каждому значению соответствует свой контур пузырька или капли (рис. 1-17, б) в зависимости от их физических свойств (рщ, Рг, а). [c.72] Рг = — критерий Фруда ш — скорость истечения газа. Граница рассматриваемых режимов истечения соответствует Фнр = 27. [c.72] Для диспергирования газов в химических аппаратах, кроме сопел, часто используют перфорированные листы (ситчатые тарелки) с отверстиями разных диаметров. При Ф 20 диаметры образующихся пузырьков зависят в данном случае от толщины листа, высоты барботируемого слоя жидкости и других факторов они могут в 3—4 раза превышать диаметр пузырьков, образующихся при истечении из сопел, но не поддаются расчету. При Ф 20 можно в рассматриваемом случае пользоваться для приближенных расчетов формулами (1.44). [c.73] Диспергирование капельных жидкостей в газовых средах и в объеме других несмешивающихся жидкостей применяется для достижения большой поверхности межфазного контакта при осуществлении ряда технологических процессов. Возможны два режима диспергирования капельный н струйный. В первом случае капли образуются непосредственно при истечении жидкости из отверстия в стенке сосуда или из сопла. Во втором случае струя распадается на капли на некотором расстоянии от выходного сечения диспергирующего устройства. [c.73] Причиной распада струи на капли являются продольные волны, возникающие на ее поверхности по выходе из сопла главным образом под действием аэродинамических сил. Последние, возрастая по мере увеличения относительной скорости струи и плотности внешней газовой среды, стремятся деформировать и разорвать струю, чему препятствуют силы поверхностного натяжения. При небольшой относительной скорости струя на некотором расстоянии от выходного сечения разрывается на отдельные части, которые под действием поверхностного натяжения свертываются в сферические капли. С увеличением относительной скорости возникают волнообразные деформации струи и происходит ее распад на более мелкие капли. Наконец, при больших относительных скоростях на поверхности струи возникают малые волны, гребни которых отрываются, и струя распадается на очень мелкие капли (распыляется) вблизи выхода из сопла. [c.74] Заметим, что диаметр самых крупных капель обычно в 2—3 раза больше оп т. е. степень полидисперсности смеси капель, образующейся при истечении жидкости из сопел, весьма велика. Более однородные капли (меньшая полидисперсность) достигается при диспергировании жидкостей посредством горизонтальных дисков (рис. 1-18, в) и вращающихся цилиндров (рис. 1-18, а). Толщину жидкой пленки, покидающей цилиндр или диск, можно рассчитать по формуле (1.36), которую применительно к гравитационному течению жидкой пленки по верти-кальной стенке представим в следующем виде б = ЗV Vж/g. [c.75] Во вращающемся цилиндре его внутренняя образующая (рис. 1-18, в) наклонена к вертикали под углом Р для обеспечения срыва пленки (при р = О пленка будет вращаться вместе с цилиндром, не покидая его). Поэтому в формуле (1.45) фигурирует sin р. Для горизонтального диска Р = 90° и sin Р = 1. [c.76] Наилучшее диспергирование с помощью вращающегося горизонтального диска достигается при отсутствии относительной скорости жидкости и диска на его периферии. Это условие, как показывает опыт, удовлетворяется при г (2я/1/)о.5 ((йVJ )o.25 5 Отсюда находим выражение для минимального диаметра диска (2г) = 41/ = ovJ- 2= при со 3,85 [(l/vJ /(2г) 1(р,, /о) 2. [c.76] В указанных условиях средний объемно-поверхностный диа-. метр капель можно в первом приближении определить по формуле (в м) й ,л1 = 0,425 (о/п рщ) - , где п — число оборотов, с г — радиус шайбы, м. [c.76] Диспергирование одной жидкости в среде другой жидкости (обе жидкости взаимно нерастворимы) производится путем их механического перемешивания, чаще всего турбинными мешалками, с которыми мы познакомимся ниже. При этом одна из жидкостей распадается на капли, образуя дисперсную фазу, распределенную в другой жидкости, составляющей сплошную фазу. Интенсивность процесса диспергирования зависит от отношения инерционных сил, обусловленных относительной скоростью обеих фаз и от, к силе межфазного поверхностного натяжения о. Отношение этих сил, как известно, характеризуется критерием Вебера е = Шотрж к/о. где к — диаметр капли. [c.76] Из формулы (в) следует, что диаметр образующихся капель падает с уменьшением поверхностного натяжения, а также с увеличением удельной диссипации энергии и плотности сплошной фазы. Это положение, однако, спранедливо -до момента достижения некоторой предельной концентрации дисперсной фазы, после чего нарастание дисперсности сильно замедляется или даже практически прекращается из-за коалесценцни соударяющихся капель. [c.77] Вернуться к основной статье