ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальные данные для систем жидкость — жидкость из "Вибрационные массообменные аппараты" Характер поведения пузырьков газа, капель жидкости и взвешенных твердых частиц в двухфазных системах, наряду с особенностями, имеет много общего [82]. [c.83] Радиус образующихся путем дробления струи пузырьков и капель примерно в два раза больше радиуса отверстия. [c.83] Из сравнения уравнений (V.5) и (V.7) видно, что скорость подъема пузырьков (капель) с деформируемой поверхностью значительно больше, чем скорость твердой сферы. Это объясняется тем, что благодаря подвижности поверхности раздела, градиенты скоростей в окружающей жидкости меньше, чем градиенты скорости при обтекании твердой поверхности. Снижение градиентов скорости приводит к уменьшению диссипации энергии в жидкости, а следовательно, к снижению коэффициента сопротивления при движении пузырька (капли). [c.84] В табл. 4 приведены соотношения для предельных скоростей подъема одиночных пузырьков для различных областей зависимости скорости всплывания от размеров пузырьков [106]. [c.85] Одним из. основных факторов, определяющих эффективность процесса в массообменных аппаратах и химических реакторах, является величина поверхности контакта взаимодействующих фаз. При движении единичных пузырьков и капель определение их размеров проводится, как правило, путем обмера изображений на фотографиях и кинокадрах. При массовом движении дисперсных частиц определение их размеров и поверхности контакта фаз затруднено из-за сложности структуры двухфазного слоя. Существующие методы измерений для систем газ—жидкость и жидкость—жидкость имеют свою специфику. [c.86] Методы статистической обработки фотографий [111, 112] и светоотражения [ИЗ, 114] применимы только к однофазной ячеистой или пузырьковой (капельной) структуре двухфазного слоя. На практике же, при интенсивных режимах структура слоя неравномерна как по высоте, так и по сечению, и, следовательно, опредеЛ ение величины межфазной поверхности в пристенном слое не отражает действительной гидродинамической обстановки и приводит к значительным ошибкам. Метод светопро-свечивания [115, 116] для газожидкостных систем ввиду большого (часто, полного) рассеяния света применим только в дисперсиях с относительно малыми значениями межфазной поверхности. Использование его для систем жидкость—жидкость будет рассмотрено ниже. [c.87] При калибровке поляриметра в качестве фиксированной поверхности использовались тонкостенные стеклянные пробирки (пд=1,52) с наружным диаметром 8,4 11,3 14,3 18,5 мм и внутренним диаметром соответственно 5,7 8,7 12,8 15,7 мм. Внутрь или снаружи пробирок заливалась смесь изопропилового спирта и анилина, которая также имела коэффициент преломления 1,52. Таким образом,, стекло пробирок и указанная смесь жидкостей в оптическом отношении представляют как бы одну фазу. При заливании смеси внутрь пробирок — это дисперсная фаза с Пд=1,5 2, а при заливании смеси снаружи пробирок — это сплошная фаза с гес=1,52. Величина фиксированной поверхности рассчитывается соответственно по наружным и внутренним диаметрам пробирок. Такой подход к калибровке позволяет путем подбора ряда веществ и использования их соответственно в качестве сплошной и дисперсной фаз (см. табл. 5) получить значения Пд/Пс от 0,659 до 0,96. [c.89] Для расширения пределов величин фиксированной поверхности при калибровке стеклянные пробирки устанавливались как в плотной упаковке, так и на различных расстояниях друг от друга. [c.90] На рис. V- нанесены также данные калибровки Б. А. Ульянова [129] и X. Патцельта [130] для системы воздух—вода. Данные работы [86, 88, 131] и данные Б. А. Ульянова [129] довольно хорошо согласуются между собой. Зависимости lg Dп от lg а в обоих случаях прямолинейные. Из рис. У-1 видно, что данные калибровки экстраполированы в область больших значений объемной удельной поверхности. Основанием к этому можно считать то, что характер зависимости Оп от а совпадает с характером зависимости, полученной Ульяновым в области больших значений а, чем в работе [86, 88, 131].. [c.90] Представленные на рис. V- данные по калибровке поляриметра были в дальнейшем использованы для определения величины межфазной поверхности в секционированном по высоте тарелками высокослойном барботажном аппарате [86, 88 и в барботажном аппарате с вибрационным перемешиванием [93]. [c.90] Для определения величин межфазной поверхности в системах жидкость — жидкость широкое распространение получили методы светопросвечивания [115, 116, 132—138] и седиментации [139—142]. [c.90] Разработана (138] методика, определения межфазной поверхности в системах жидкость—жидкость с использованием лазера. Это позволяет проводить измерения при строго монохроматическом пучке света, что повышает точность надежность опытных данных. [c.92] В основу метода седиментации положено свойство капель разных размеров всплывать с различными скоростями 139]. Для определений используется седимен-тометр специальной конструкции (140]. [c.92] Определение величины поверхности контакта, фаз в барботажном вибрационном аппарате проведено в работе [93]. Исследовалось влияние на величину поверхности контакта фаз скоростей газа и жидкости, частоты и амплитуды вибраций, расстояния между тарелками, свободного сечения тарелок, размера отверстий в. тарел- ках и физических свойств газа и жидкости. Пределы изменения переменных параметров и физические свойства исследованных систем приведены в табл. 2 и 3. Измерения проведены в аппарате из силикатного стекла диаметром 0,08 м методом деполяризации света. [c.92] При скоростях газа 0,007 м/с и 0,02 м/с картина распределения поверхности в обоих случаях аналогична, только в случае наложения вибраций абсолютное значение величин поверхности выше, чем без вибраций. [c.93] При наложении вибрационных колебаний распределение объемной удельной поверхности контакта фаз по сечениям барботажного слоя является более равномерным. Таким образом, можно сделать вывод, что наложение вибрационных колебаний позволяет получить более однородную структуру газожидкостного слоя. [c.94] Аналогичные кривые распределения удельной объемной поверхности контакта фаз были получены [88] для различных систем газ—жидкость и различных секционирующих тарелок. [c.94] Важной характеристикой барботажного слоя является зависимость удельной объемной межфазной поверхности от скорости газа. В случае отсутствия вибраций, как и в работе [86, 88], при малых скоростях газа наблюдается незначительный рост а с увеличением скорости газа а Такое незначительное влияние скорости газа объясняется спокойным режимом барботажа. Как уже отмечалось, при этом режиме пузырьки газа почти без изменений размера проходят всю высоту секции. Судя по кривой распределения поверхности по сечениям газожидкостного слоя, около нижней тарелки, а особенно около верхней, удельная объемная поверхность несколько больше, чем в середине слоя. Из-за этого повышение скорости газа слабо сказывается на увеличении средней поверхности контакта фаз в секции.. [c.94] Во всем исследованном интервале ( ж==0,3-10 — 20-10- м/с) скорость жидкости практически не оказывает влияния на объемную удельную поверхность контакта фаз в барботажном реакторе с вибрационным перемешиванием. [c.96] Вернуться к основной статье