ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Движение жидкостей через неподвижные зернистые и пористые слои из "Основные процессы и аппараты химической технологии Издание 8" Во многих процессах химической технологии происходит движение капельных жидкостей или газов через неподвижные слои материалов, состоящих из отдельных элементов. [c.104] 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 монодисперсны-м и или полидисперсными в зависимости от того, одинаковы или различны по размеру частицы одного и того же слоя. [c.104] При движении жидкости через зернистый слой, когда поток полностью заполняет свобоаное 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.104] Однако коэффициент К в уравнении (П,124) лишь формально отвечает коэффициенту трения в уравнении (П,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, X в уравнении (11,124) является общим коэффициентом сопротивления. [c.104] Эквивалентный диаметр с ,, соответствующий суммарному поперечному сечению каналов в зернистом слое, может быть определен следующим образом. [c.105] Зернистый слой характеризуется размером его частиц, а также удельной поверхностью и долей свободного объема. [c.105] Удельная поверхность а (м /м ) представляет собой поверхность элементов, или частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем. [c.105] Доля свободного объема, или порозность е, выражает объем свободного пространства между частицами в единице объема, занятого слоем. [c.105] Если V — общий объем, занимаемый зернистым слоем, и — объем, занимаемый самими элементами, или частицами, образующими слой, тО е = (V — Vo)IV, т. е. является величиной безразмерной. [c.105] Пусть поперечное сечение аппарата, заполненного зернистым слоем, составляет S (м ), а высота слоя равна Н (м). Тогда объем слоя V = Sff и объем Уц = Sfi — е). Соответственно свободный объем слоя == = SHb, а поверхность частиц, равная поверхности образуемых ими каналов, составляет SHa. [c.105] Для того чтобы определить величину суммарного сечения каналов слоя, или величину свободного сечения слоя, необходимую для вычисления J, надо разделить свободный объем слоя на длину каналов. Однако их длина не одинакова и должна быть усреднена. Если средняя длина каналов превышает общую высоту слоя в раз, то средняя длина каналов равна а Н, а свободное сечение слоя составляет 5Нг/а Н= Se/a , гдеа — коэффициент кривизны каналов. [c.105] Смоченный периметр свободного сечения слоя может быть вычислев делением общей поверхности каналов на их среднюю длину, т. е. SHa a H= = Sa/a,. [c.105] Таким образом, эквивалентный диаметр для зернистого слоя определяется делением учетверенной доли свободного объема слоя на его удельную поверхность. [c.105] Эквивалентный диаметр с/, может быть выражен также через размер частиц, составляющих слой. Пусть в 1 л , занимаемом слоем, имеется п частиц. Объем самих частиц равен (1 — е), а их поверхность составляет а. [c.105] При определении дисперсного состава ситовым анализом значения d, представляют собой средние ситовые размеры соответствующих фракций, т. е. средние величины между размерами проходного и непроходного сит (стр, 722). [c.106] В уравнение (11,124) входит действительная скорость жидкости в каналах слоя, которую трудно найти. Поэтому целесообразно выразить ее через скорость, условно отнесенную к полному поперечному сечению слоя или аппарата. Эту скорость, равную отношению объемного расхода жидкости ко всей площади поперечного сечения слоя, называют фиктивной скоростью и обозначают символом Wq. [c.106] Безразмерный комплекс Re, 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.107] В этом уравнении критерий Re выражается зависимостью (11,131) или (11,132). [c.107] Следует отметить, что при движении жидкости (газа) через зернистый слой турбулентность в нем развивается значительно раньше, чем при течении по трубам, причем между ламинарным и турбулентным режимами нет резкого перехода. Ламинарный режим практически существует примерно при Re 50. В данном режиме для зернистого слоя к = A/Re [ср. с уравнениями (11,91) и (11,112). [c.107] В то же время для кольцеобразных насадок значения к по этому уравнению при турбулентном режиме получаются заниженными из-за того, что внутренние полости колец нарушают равномерность распределения пустот. Расчетные зависимости для данно случая приведены в главе XI. [c.107] Вернуться к основной статье