ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физико-химические основы процессов образования газовых эмульсий из "Газовые эмульсии" Образование газовых эмульсий н пен диспергированием газовой фазы — широко распространенный метод в практике химических и других производств (процессы абсорбции и десорбции, флотации, аэрации жидкостей и т. д.). [c.50] Все указанные разновидности процессов механического диспергирования газовой фазы приводят к образованию сравнительно крупных пузырьков (рис. И. 1). [c.50] Варботированне наиболее часто применяют для получения газовых эмульсий и пен, поскольку аппараты для их проведения имеют более простую конструкцию, не требуют мешалок или других движущихся частей и могут работать в сравнительно широком диапазоне нагрузок. Барботируемый газ проходит через отверстия, погруженные в жидкость, и диспергируется при истечении из них. [c.50] Концентрация газовой фазы в газовой дисперсии, объем и число образующихся пузырей зависят от геометрических характеристик отверстий барботера и их расположения, свойств (поверхностного натяжения, краевого угла смачивания твердой поверхности, вязкости) жидкости и условий истечения (в первую очеэедь — скорости потока газа). [c.51] Тодробные исследования процессов истечения газов из отверстий и образования газовых эмульсий приведены в работах [59, 77, 79, 81, 103—108]. [c.51] Рассмотрим сначала более подробно элементарный акт образования отдельных пузырьков при истечении газа из отверстий (рис. II.2). Для не очень больших скоростей образования и отрыва пузырька получила распространение формула Ван Кре-велена и Хофтицера, выводимая для случая образования и отрыва сферического пузырька [77, 79, 103, 105, 107. [c.51] Формула (II. 2) показывает, что размер пузырьков не зависит от скорости потока газа при пузырьковом режиме истечения. Поверхностное натяжение на границе раздела фаз лсидкость — газ и радиус отверстий сравнительно незначительно влияют на размер пузырьков. [c.52] С использованием данных работы [108] об истечении пузырьков воздуха в несколько жидкостей с различной поверхностной энергией (вода, этанол, нитробензол, бензол, четыреххлористый углерод) показано [105], что соотношенне (1.3) удовлетворительно выдерживается, однако, с коэффициентом 1 0,2 вместо 1,145. [c.52] Скорость подъема определяется из условия равенства подъемной силы и силы сопротивления среды, что будет более подробно рассмотрено в разделе III.2. [c.53] В уравнении (П. 2) не учтен краевой угол смачивания поверхности краев отверстия жидкостью, который оказывает влияние на форму образующихся пузырьков, а также вязкость жидкости, влияющая на условия отрыва пузырьков от краев отверстия. Поэтому уравнение (II. 2) удовлетворительно описывает процесс истечения газов только в случае маловязких жидкостей, хорошо смачивающих поверхность краев отверстия. Например, для истечения газов в воду это уравнение выдерживается достаточно хорошо [107] (табл. II. 1). [c.53] При превышении вязкости жидкости значения 0,05 Па-с погрешность расчетов по уравнению (II. 2) превышает 15—25%, поэтому в него необходимо вводить экспериментально определенные поправочные коэффициенты [109]. [c.53] Размер образующихся газовых пузырьков при истечении газов из отверстий капилляров зависит не только от поверхностного натяжения на границе жидкость — газ, но и от краевого угла смачивания жидкостью твердой поверхности [110]. [c.54] В работе [111] исследовали влияние капилляров из стекла, полиметилметакрилата и политетрафторэтилена на образование пузырьков в различных жидкостях — воде, диоксане, этаноле. Во всех случаях найдено резкое увеличение диаметра пузырька в зависимости от увеличения краевого угла смачивания и поверхностной энергии жидкости (табл. И. 2). [c.54] Следовательно, увеличение размера пузырька с ухудшением смачиваемосш жидкости указывает на относительность ранее сделанных допущений при выводе формулы (П. 2). [c.54] При выводе (П. 2) полагалось, что растущий пузырек имеет форму сферы. Однако в зависимости от условий его образования, в том числе значения краевого угла смачивания, форма пузырька может сильно отличаться от сферической и выражение (II. 2) становится существенно приближенным. Действительно, по данным работы [112], экспериментально определяемый объем пузырька составляет от 17 до 430% от рассчитанного по формуле (II.2). [c.54] Шульц и Тительман [ИЗ] вывели уточненные формулы для определения радиуса и объема пузырька в момент его отрыва от отверстия барботера, полагая, что пузырек имеет форму сферического сегмента. Экспериментальная проверка их зависимости показала хорошее соответствие с данными ряда авторов, в том числе с данными работы [108]. [c.54] При увеличении скорости потока газа через отверстия размер пузырьков сначала уменьшается до определенного значения, а затем снова увеличивается непосредственно перед переходом к струйному режиму истечения, достигаемому при некоторой критической скорости газа. Уменьшение размера пузырьков при увеличении скорости потока газа объясняют возникновением вертикальных потоков жидкости, облегчающих отрыв пузырьков от отверстий. При этом режиме на размер пузырьков оказывает влияние расстояние между отверстиями, так как от него во многом зависит возникновение конвективных потоков. [c.55] Здесь т — средняя фактическая скорость истечения газовой фазы да МИН Средняя МИНИМЗЛЬНЗЯ скорость истечения ГЭЗО вой фазы, соответствующая непрерывному образованию пузырей в каждом отверстии. [c.55] Вернуться к основной статье