ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Движение двухфазных потоков из "Основные процессы и аппараты химической технологии Кн.1" Двухфазными называются потоки, состоящие из сплошной фазы и распределенной в ней дисперсной фазы. Соответственно агрегатному состоянию этих фаз различают потоки двух видов 1) газ — твердые частицы (г азовзвеси), жидкость — твердые частицы (суспензии) и 2) газ—жидкость и жидкость— жидкость (эмульсии). Потоки первого типа отличаются постоянством формы и размеров дисперсной фазы (твердых частиц) в потоках второго типа частицы дисперсной фазы (газовые пузырьки, капли) могут изменять свою форму и размеры благодаря дроблению и коалесценции в зависимости от их физических свойств и скорости. Двухфазные потоки часто встречаются в аппаратах для осуществления ряда технологических процессов их приходится также транспортировать в трубопроводах на различные расстояния. [c.87] Пневмотранспорт и гидротранспорт. Потоки газа и жидкости используют в ряде химических производств для перемещения зернистых материалов с целью их транспортировки на различные расстояния, а также для осуществления физических и химических процессов между обеими фазами. Перемещение зернистых материалов газовым потоком называется пневмотранспортом, а жидкостным потоком —гидротранспортом. Оба вида транспорта осуществляются в горизонтальных и вертикальных трубопроводах. [c.88] По своему назначению и дальности перемещения зернистого материала различают три типа пневмотранспорта. Для перемещения материала на расстояния до - 100 м из ряда точек к одному потребителю применяют всасывающий пневмотранспорт (рис. 1-22, а), работающий под разрежением до 0,05—0,06 МПа. Здесь зернистый материал увлекается из многих заборных точек всасываемым потоком воздуха и, отделившись в сепарирующем устройстве (циклоне), стекает в бункер, а оттуда направляется к потребителю. Воздух, пройдя обеспыливающий фильтр, отсасывается воздуходувкой и выбрасывается в атмос4 ру. [c.88] При транспортировке зернистого материала на более значительные расстояния, необходимости его забора из различных точек и доставки разным потребителям применяют схему смешанного пневмотранспорта, т. е. последовательное сочетание обеих рассмотренных схем. [c.89] Наиболее простым по механизму действия и в эксплуатации является вертикальный пневмотранспорт (рис. 1-23, а). Здесь зернистый материал, подаваемый питателем, увлекается восходящим потоком газа, разгоняется на участке /р и достигает постоянной характерной скорости и, с которой перемещается по трубе вверх. На выходе из трубы зернистый материал отделяется от газа в сепарирующем устройстве, а газ после обеспыливания выбрасывается из системы. Таким образом, пневмотранс-портный трубопровод состоит из двух участков. В первом из них длиной /р, где происходит разгон твердых частиц до постоянной скорости и (разгонный участок), концентрация зернистого материала уменьшается снизу вверх. На втором (стабилизированном) участке длиной скорость и концентрация зернистого материала в потоке постоянны. [c.89] Скорость движения твердых частиц и относительно потока легко оценить, так как при вертикальном пневмотранспорте она близка к скорости витания а/ц, определяемой по формуле (1.43) или (1.43а). Следовательно, в вертикальном пневмотранспорте и = ш —Шо- При пользовании формулой (1.43) принимают для сферических частиц = 24/Кео в случае ламинарного режима, I — Ю/Кео — в случае переходного и = 0,44 — в случае турбулентного режима. Напомним, что формула (1.43а) примё-нима ко всем режимам течения. Формулы (1.43) и (1.43а) применимы также к частицам неправильной формы, если ввести коэффициент сферичности, или фактор формы. [c.90] Для устойчивого пневмотранспорта рекомендуется скорость газа а/, превышающая в 1,5—2 раза скорость витания самой крупной частицы транспортируемого зернистого материала. При гидротранспорте допустимо отношение ш/шо 5. [c.90] Здесь /с и тр —длина и диаметр стабилизированного участка трубопровода О и 0 —массовые расходы несущей среды и твердого материала / — площадь поперечного сечения трубы w —скорость потока причем критерий Рейнольдса, базирующийся на диаметре трубы, Ке р = Г )с1т.р/х. [c.91] Для расчета потери давления на разгонном участке пользуются следующей эмпирической формулой Арр = 3,1Рг - Рр (ш /2) р, где Рг = ёйгр1г )1 — скорость витания транспортируемых твердых частиц р — плотность несущей среды. [c.91] Достоинствами пневмо- и гидротранспорта зернистых материалов являются простота устройства и высокая удельная производительность, недостатками —эрозия трубопроводов и повышенный расход энергии (в сравнении с механическими транспортерами), в случае пневмотранспорта —также еще возникновение электростатических зарядов. [c.92] Потоки газ—жидкость и жидкость—жидкость в трубопроводах. Потоки газожидкостные и гетерогенных жидких смесей очень разнообразны по структуре. В зависимости от физических свойств, объемных концентраций и режима движения обе фазы могут быть сплошными или одна из них —дисперсной (газовые пузырьки в потоке жидкости, жидкие капли в потоке другой несмешива-ющейся жидкости). Движение рассматриваемых двухфазных смесей в отличие от потока газ (жидкость) — твердые частицы осложняется деформацией частиц дисперсной фазы, а также возможностью их коалесценции и повторного диспергирования. [c.92] На рис. 1-24 схематически показаны наблюдаемые структуры газожидкостных потоков в горизонтальных (рис. 1-24, а) и вертикальных (рис. 1-24, б) трубопроводах, расположенные в порядке нарастания объемной концентрации газовой фазы. Опытами установлено, что восходящие и нисходящие газожидкостные потоки имеют при прочих равных условиях одинаковые структуры. Границы отдельных структур зависят не только от объемных концентраций обеих фаз, но также от их физических свойств, главным образом от вязкости жидкости и межфазного поверхностного натяжения. Количественные параметры этих границ не поддаются теоретическому расчету. [c.92] Численные значения Ф и Фг, установленные опытным путем, приведены на рис. 1-25 в зависимости от соотношения 1(Ар//)ж (Ар//)гР , косвенно отражающего концентрации компонентов двухфазной смеси. Разумеется, в случае вертикального трубопровода для определения полного давления необходимо добавить к величине (Др)2 гидростатическое давление столба газожидкостной смеси высотой I. [c.93] Встречное движение (противоток) свободно падающей жидкой пленкн и газового потока. При противотоке двухфазных систем (яапример, нисходящий поток жидкости и восходящий поток газа) наблюдаются главным образом две структуры пленочная и дисперсная. В отличие от прямотока, допускающего любое соотношение объемных расходов обеих фаз, при противотоке это соотношение ограничено. Легко представить себе, что при достаточно большой скорости и плотности газового потока нисходящий внутренний поток жидкости может быть не только остановлен, но и обращен вверх (увлечен газом). Таким образом, В случае противотока двухфазной системы необходимо определить также предельно возможные объемные расходы обеих фаз. Обе искомые величины зависят не только от скоростей и физических свойств жидкости и газа, но и от геометрической формы каналов, в которых встречные фазы движутся. [c.95] Здесь мы ограничимся рассмотрением ламинарного движения свободно падающей пленки жидкости навстречу восходящему потоку газа, что нередко встречается в химических аппаратах различного назначения (рис. 1-26, а). [c.95] С увеличением Тм/р -б все большее количество жидкости увлекается вверх газовым потоком и меньшее ее количество продолжает двигаться вниз. Так, при Тм/р б = 19/20 только VlO толщины пленки сохраняет незначительную скорость течения вниз (д /б = = 0,1), а при Тм/рё б = 4 вся пленка увлекается газом вверх со значительной скоростью (рис. 1-26, б). [c.96] Величина может быть рассчитана по потере давления газа Ар, так как Ар/4/, причем Ар = (l/d) (wl/2) Рг]. [c.96] Полагая т = О, получим ранее выведенное выражение для стекающей пленки при отсутствии встречного потока газа (раздел 12 данной главы). [c.97] Вернуться к основной статье