ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Структура барботажного слоя из "Абсорбция газов" Изучение структуры барботажного слоя [57—64] при различных режимах барботажа очень сложно и до сих пор ограничивается в основном качественным визуальным описанием. В известной мере структура слоя может быть охарактеризована размером пузырьков, газосодержанием (или плотностью слоя) и количеством находящейся на тарелке жидкости (или высотой слоя). В данном разделе рассматриваются первые две характеристики, а зависимости для количества находящейся на тарелке жидкости и высоты слоя приведены в разделе, посвященном гидродинамике отдельных типов тарелок (стр. 524). [c.514] Диаметр пузырьков. Газ, выходящий из одиночного отверстия, при небольшом расходе барботирует через жидкость в виде отдельных свободно всплывающих пузырьков (свободное движение). После достижения некоторого критического расхода газа последовательно отрывающиеся от отверстия пузырьки соприкасаются друг с другом и движутся в виде цепочки пузырьков (цепное движение). [c.514] Скорость подъема пузырьков определяется из условия равенства подъемной силы и силы сопротивления среды. В предположении сохранения пузырьками шарообразной формы Ван Кревелен [371 получил при ламинарном движении пузырька (Reп 9) . [c.515] Уравнения (VII-8) и (VI1-9) пригодны лишь для пузырьков диаметром менее 1—1,5 мм. Пузырьки большего диаметра поднимаются по спирали и при подъеме деформируются, принимая эллипсоидальную (при d = l—5 мм) или полусферическую (прн п 5 мм) форму. В нескольких работах [43, 44] изучены условия деформации пузырьков и определена скорость подъема деформированных пузырьков. Для пузырьков диаметром более 5 мм скорость подъема лишь незначительно увеличивается с возрастанием d и составляет около 0,25 ж/сек. Исследовано влияние на диаметр пузырьков и скорость их подъема высоты слоя жидкости [38, 39, 41], а также ее вязкости [39, 42]. Частота образования пузырьков, по Кольдербанку [40], при расходе газа через отверстие свыше 20 см 1сек не зависит от размеров и формы отверстия (при ширине или диаметре отверстия 1,6—6,4 мм), а также от свойства газа и жидкости, и составляет около 20 в секунду. Лейб-сон с сотр. [38] при высоком слое жидкости нашел, что для отверстий 0,8—1,6 л л частота равна 15—20, а для отверстий 3,2 мм— от 10 до 13. [c.516] При массовом барботаже в режимах, соответствующих прохождению газа через жидкость в виде отдельных пузырьков, закономерности для одиночных пузырьков остаются в силе. При переходе к более интенсивным режимам, когда образуется пена, эти закономерности видоизменяются. Кроме того, надо иметь в виду, что в барботажном слое присутствуют пузырьки различных размеров и при определении диаметра пузырька (размера ячейки пены) эти размеры должны быть усреднены. Для усреднения можно воспользоваться средним объемно-поверхностным диаметром (стр. 621). [c.516] Для установления размеров пузырьков применяют фотографирование [36, 38, 40, 44]. [c.516] Эти уравнения получены при изучении системы вода—воздух, причем здесь Ло—высота светлой жидкости, м ш—доля живого сечения тарелки Reor—критерий Рейнольдса для газа, рассчитанный по скорости газа в отверстиях и диаметру отверстий т. е. [c.517] Уравнение (VII-14) получено при обработке опытных данных в более широком интервале изменения свойств газа и жидкости, чем уравнение (VII-13). Однако для расчета более удобно уравнение (VII-13), так как оно не содержит величины АР , точность определения которой расчетом не очень высока. [c.517] Газосодержание и плотность барботажного слоя. Количество находящейся на тарелке жидкости определяется высотой светлой жидкости Ло, эквивалентной высоте h слоя (пены), и представляет собой запас жидкости (в м ), приходящийся на 1 м площади тарелки. Величина может быть найдена по показанию манометра (см. рис. 153) или измерением количества жидкости на тарелке после отсечки подачи газа и жидкости. [c.517] Газосодержание ф представляет собой отношение объема, занятого находящимся в слое газом, к общему объему слоя. [c.517] Посредством уравнений (VII-15) и (VII-17), зная одну из геометрических характеристик слоя h или /jJ и еще одну какую-нибудь характеристику, можно найти остальные две характеристики. [c.518] Кутателадзе и Стырикович показали [441, что любая безразмерная характеристика газо-жидкостного слоя является функцией шести определяющих критериев и симплексов критерия Рейнольдса Re= гiУ /vж, критерия Фруда x=w lgl, критерия Вебера и отношений Щхш, р /рг и Здесь ш—приведенная скорость газа (отнесенная к рабочей площади тарелки) и—плотность орошения I—определяющий геометрический размер. В функциональную зависимость могут быть включены также геометрические симплексы Г1, Гз... [c.518] Газосодержание и плотность слоя определяют на основе измерений Ло и Лп, просвечиванием 7-лучами [61, 62], а также статистической обработкой фотографий барботажного слоя [60, 63, 64]. Метод просвечивания позволяет установить изменение ф по высоте слоя [61]. [c.519] Поданным ряда исследователей, ф и /г мало зависят от геометрии тарелки, причем к уменьшается с повышением скорости газа и понижением Лр и Отмечается некоторое уменьшение к с увеличением а [57, 66]. [c.519] На основе анализа барботажа через группу отверстий Аксельрод и Дильман [57] пришли к выводу, что в области свободного движения пузырьков к уменьшается с увеличением скорости газа, достигая при критическом расходе газа (Уо)кр. 1см. уравнение (УП-6)1 значения й=0,394. При дальнейшем увеличении скорости газа к продолжает уменьшаться, хотя и не столь быстро. Наиболее плотному заполнению слоя сферическими пузырьками соответг ствует к=0,26. Вследствие деформации пузырьков к может достигать значения 0,1—0,15. [c.519] Здесь скорость подъема пузырьков Л—диаметр аппарата Лл—высота светлой жидкости. [c.519] Это уравнение проверялось опытами на ситчатых тарелках с живым сечением до 20%, диаметром отверстий 0,5—2 мм, их шаге 3—20 мм и изменении а/р. от 1,5 до 50 м1сек. Уравнение согласуется с опытными данными с точностью до 15% для воды при Ло 0,05 м, а для более вязких жидкостей и при более высоких Ло- Однако при /о 2 мм величина к возрастает. [c.520] Характер зависимости й и ф от скорости газа на тарелках разных типов различный вследствие того, что скорость газа влияет также на /г и /г , от которых в свою очередь зависят А и ф. Так, на ситчатых тарелках при разрушении ячеистой пены накапливается жидкость, что ведет к повышению к. Иа провальных тарелках, наоборот, происходит постепенное уменьшение к с увеличением скорости газа. Поэтому для практических расчетов удобны рассматриваемые ниже зависимости, в которых к выражается через скорость газа и высоту светлой жидкости (или пены). [c.520] Ряд исследователей [66, 68] отмечает значительное понижение высоты пены при абсорбции хорошо растворимых газов (NH3, SO3, H l). Так, при абсорбции NH3 из газа с концентрацией 3% высота слоя уменьшилась почти в 4 раза при одновременном уменьшении (в 2,5—3 раза) гидравлического сопротивления. Заметное уменьшение Лп наблюдалось уже при концентрации в газе 0,05% NHg уменьшение высоты пены продолжалось до содержания 0,5% NHg, а затем она оставалась постоянной. Описанное явление еще мало изучено и объясняется, по-видимому, изменением структуры поверхностных слоев жидкости. Абсорбция плохо растворимых газов не оказывает влияния на характер слоя. [c.521] Вернуться к основной статье