ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои из "Основные процессы и аппараты Изд10" Во многих процессах химической технологии происходит движение капельных жидкостей или газов через неподвижные слои материалов, состоящих из отдельных элементов. [c.101] Форма и размеры элементов зернистых слоев весьма разнообразны мельчайшие частицы слоев осадка на фильтрах, гранулы, таблетки и кусочки катализаторов или адсорбентов, крупные насадочные тела (в виде колец, седел и т. п.), применяемые в абсорбционных и ректификационных колоннах. При этом зернистые слои могут быть монодисперсными или полйдисперсными в зависимости от того, одинаковы или различны по размеру частицы одного и того же слоя. [c.101] При движении жидкости через зернистый слой, когда поток полностью заполняет свободное пространство между частицами слоя, можно считать, что жидкость одновременно обтекает отдельные элементы слоя и движется внутри каналов неправильной формы, образуемых пустотами и порами между элементами. Изучение такого движения, как указывалось, составляет смешанную задачу гидродинамики. [c.101] Однако коэффициент % в уравнении (11,124) лишь формально отвечает коэффициенту трения в уравнении (II,93а). Он отражает не только влияние сопротивления трения, но и дополнительных местных сопротивлений, возникающих при движении жидкости по искривленным каналам в слое и обтекании ею отдельных элементов слоя. Таким образом, А, в уравнении (11,124) является общим коэффициентом сопротивления. [c.101] Эквивалентный диаметр соответствующий суммарному поперечному сечению каналов в зернистом слое, может быть определен следующим образом. [c.101] Зернистый слой характеризуется размером его частиц, а также удельной поверхностью и долей свободного объема. [c.101] Удельная поверхность а (л1 /л ) представляет собой поверхность элементов, или частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем. [c.101] Доля свободного объема, или порозность е, выражает объем свободного пространства между частицами в единице объема, занятого слоем. [c.102] Если V — общий объем, занимаемый зернистым слоем, и Ко — объем, занимаемый самими элементами, или частицами, образующими слой, то е == (У — Уд)/У, т. е. является величиной безразмерной. [c.102] Пусть поперечное сечение аппарата, заполненного зернистым слоем, составляет 5 (м ), а высота слоя равна Н (м). Тогда объем слоя V = 8Н и объем Уо = ЗЫ (1 — е). Соответственно свободный объем слоя Уев = = 8Нг, а поверхность частиц, равная поверхности образуемых ими каналов, составляет 8На. [c.102] Смоченный периметр свободного сечения рлоя может быть вычислен делением общей поверхности каналов на их среднюю длину, т. е. 8На1а Н = 8а/а . [c.102] Безразмерный комплекс Reo представляет собой модифицированный критерий Рейнольдса, выраженный через фиктивную скорость жидкости и размер. частиц слоя (d — диаметр, шара, имеющего тот же объем, что и частица). [c.104] В этом уравнении критерий Re выражается зависимостью (11,131) ил (П,132). [c.104] Уравнение (11,134) применимо для зернистых слоев с относительно равномерным распределением пустот (слои шаров, гранул, зерен, частиц неправильной формы). В тоже время для кольцеобразных насадок значения X по этому уравнению при турбулентном режиме получаются заниженными из-за того, что внутренние полости колец нарушают равномерность распределения пустот. Расчетные зависимости для данного случая приведены в главе XI. [c.104] Уравнение (11,135) может быть использовано для расчета удельного сопротивления осадка, когда размер его частиц достаточно велик (см. стр. 197). [c.105] Из уравнения (11,135) видно, что гидравлическое сопротивление зернистого слоя при ламинарном движении жидкости пропорционально ее скорости в первой степени. [c.105] С увеличением турбулентности влияние скорости жидкости на гидравлическое сопротивление возрастает. В. пределе — для автомодельной области — подстановка в уравнение (11,130) значения К из выражения (11,1346) приводит к квадратичной зависимости Др от с1сорости. [c.105] Экспериментально Ф (или фф) часто определяют, измеряя гидравлическое сопротивление слоя, состоящего из частиц данного материала соответствующего размера, с известной долей свободного объема. Замерив Др при определенном значении ш , отвечающем ламинарному режиму, и фиксированной температуре (а значит, и вязкости) жидкости, вычисляют Ф (или Фф) по уравнению (11,135). [c.105] Порозность г в значительной степени зависит от способа загрузки слоя. Так, при свободной засыпке слоя шарообразных частиц доля свободного объема зернистого слоя может быть в среднем принята е 0,4. Однако практически е в данном случае может изменяться от 0,35 до 0,45 и более. [c.105] Вернуться к основной статье