Коагуляция турбулентная

Из приведенной краткой характеристики различных видов коагуляции можно заключить, что в рассматриваемом процессе наиболее существенными являются турбулентная и кинематическая коагуляции. Турбулентная определяется гидродинамической картиной распыла для струи в целом, ее механизм весьма сложен, и, несмотря на отдельные теоретические исследования по этому вопросу [2.45], рассмотрение ее в рамках данной работы не представляется возможным. [c.112]

Заметим, что формула (15.47) справедлива для капель, значительно различающихся по размерам. Для инерционного механизма коагуляции именно этот случай представляет наибольший интерес, поскольку для капель соизмеримых размеров основной механизм коагуляции — турбулентная диффузия. [c.394]

Рассмотрим кинетику быстрой агрегации (коагуляции) мелких частиц. Задачи определения числа столкновений, играющих главную роль в кинетике быстрой коагуляции, были успешно решены Смолуховским [80], предложившим количественную трактовку кинетики быстрой коагуляции на основе броуновского движения (молекулярной диффузии) частиц, и Левичем [81], решившим подобную задачу для случая движения частиц под воздействием турбулентных пульсаций. [c.88]

В настоящее время ведутся работы в области медленной коагуляции с учетом наложения на систему турбулентных пульсаций. [c.95]

Коагуляция аэрозолей уже давно широко изучается, хотя в большинстве этих исследований в качестве механизма сближения частиц рассматривается только броуновская диффузия (разд. 2.6.2). Эти работы подробно рассмотрены в книгах Грина и Лейна [45], Фукса [44] и Дэвиса [46]. Однако в обычных промышленных взвесях частицы слишком велики, чтобы на них существенно влияла молекулярная диффузия, и их агломерация является либо ортокинетической, либо происходит за счет турбулентности. [c.61]

Несмотря на то что агломерация, обусловленная броуновским движением, имеет малое значение для крупных частиц, теория этого процесса во многом сходна с теорией агломерации, вызванной турбулентностью в обоих случаях относительное движение частиц является по существу случайным. Основополагающая теория Смолуховского [132] для коагуляции, вызванной броуновским движением, является хорошей базой для последующего анализа, [c.61]

Особенно эффективны для мокрой очистки скрубберы Вентури (турбулентные газопромыватели), состоящие из трубы-распылителя (включает конфузор, горловину и диффузор) и каплеуловителя. Вводимая в конфузор или горловину жидкость сталкивается с газовым потоком при его интенсивной турбулизации (скорость газа в горловине 40-150 м/с), что приводит к дроблению жидкости на мелкие капли и их коагуляции с взвешенными в газе частицами. Эти аппараты бывают низконапорными (гидравлич. сопротивление 3-5 кПа) и высоконапорными (20-30 кПа), к-рые могут обеспечить соотв. до 200 и менее 10 мг/м. [c.462]

На рис. 10-27 показана схема очистки газа, основным аппаратом которой является скруббер Вентури. Запыленный газ вводится через конфузор в трубу Вентури I. Через отверстия в стенке конфузора туда же впрыскивается вода с помощью распределительного устройства 2. В горловине трубы скорость газа достигает порядка 100 м/с. Сталкиваясь с газовым потоком, вода распыляется на мелкие капли. Высокая степень турбулентности газового потока способствует коагуляции пылинок с каплями жидкости. Относительно крупные капли жидкости вместе с поглощенными частичками проходят через диффузор трубы Вентури, где их скорость снижается до 20-25 м/с, и попадают в циклонный сепаратор 5. Здесь капли под действием центробежной силы отделяются от газа и в виде суспензии удаляются из нижней конической части. [c.256]

БРОУНОВСКАЯ, ГРАДИЕНТНАЯ (СДВИГОВАЯ) И ТУРБУЛЕНТНАЯ КОАГУЛЯЦИЯ [c.214]

Третий механизм, называемый турбулентной коагуляцией, характерен для коагуляции частиц, взвешенных в турбулентном потоке, например в трубе или в специальных смесительных устройствах — мешалках, турбулизаторах. В некотором смысле турбулентная коагуляция близка к броуновской, поскольку в первом случае сближение частиц происходит за счет случайных турбулентных пульсаций, а во втором — за счет случайного теплового движения частиц. [c.214]

Механизм коагуляции в ламинарном потоке имеет на практике ограниченное применение, поскольку в большинстве приложений движение жидкости носит турбулентный характер. При турбулентном движении частота столкновения частиц существенно увеличивается по сравнению с неподвижной средой и с ламинарным движением. Рассмотрим механизм коагуляции частиц в турбулентном потоке, предложенный в работе [51]. [c.219]

Рассмотрим частицы радиуса а Xq п предположим, что в процессе их движения в жидкости они полностью увлекаются теми турбулентными пульсациями, которые играют основную роль в механизме встреч взвешенных частиц. Тогда можно считать, что перенос частиц осуществляется изотропной турбулентностью. Поскольку частицы хаотически перемещаются по объему жидкости, их движение сходно с броуновским и его можно рассматривать как диффузию с некоторым эффективным коэффициентом турбулентной диффузии bt rb- Так же, как в случае броуновской коагуляции, можно рассмотреть диффузию частиц радиуса йо на пробную частицу радиуса fl,. Распределение частиц й2 характеризуется стационарным уравнением диффузии [c.219]

Таким образом, в случае коагуляции в турбулентном потоке частота коагуляции соответствует реакции второго порядка и пропорциональна af, как и в ламинарном потоке. [c.220]

Сравним частоты броуновской и турбулентной коагуляции [c.220]

Учет гидродинамического взаимодействия в процессе броуновской диффузии обсуждался в разделе 6.2. Рассмотрим теперь учет гидродинамического взаимодействия при турбулентной коагуляции. Формально его можно учесть [c.220]

Первый теоретический анализ коагуляции частиц в турбулентном потоке был сделан в работе [103], в которой турбулентный поток в окрестности выделенной частицы — мишени рассматривался как сдвиговый со скоростью сдвига 348 [c.348]

Y=(eo/vJ / Скорость коагуляции определялась по методу Смолуховского [104]. В результате получено значение С =1,27. В дальнейшем этот подход был развит в [105] с более детальным рассмотрением поля течения вокруг частицы. Найденный поток имеет вид (13.83) со значением С= 1,23. Поправка на искажение поля скоростей с учетом влияния малой частицы 2 сделана в работе [106], в результате чего получена формула (13.83) с поправочным множителем, зависящим от отношения радиусов частиц R2/R. Как отмечено в [107] полученные в указанных работах выражения для потока j справедливы для турбулентных потоков с относительно небольшими значениями удельной диссипации энергии о<0,1 Дж/кг-с и большими значениями внутреннего масштаба турбулентности, например для воды Яо>5 Ю м и для воздуха Яо > 5 10 м. Поскольку 8о i/ и Ао то приведенные ограничения рас- [c.349]

Чтобы понять основную причину несоответствия теории турбулентной коагуляции, основанной на диффузионном механизме столкновения, рассмотрим последовательно взаимодействие капель с учетом гидродинамических, молекулярных, электростатических и электрических сил. [c.349]

Основным недостатком модели турбулентной коагуляции, предложенной В. Г. Левичем [19] и отвергаемой многими исследователями, является значительное завышение частоты столкновений капель. Поэтому в настоящее время наиболее распространенной моделью коагуляции частиц в турбулентном потоке является модель сдвиговой коагуляции [109]. Поскольку в модели В. Г. Левича не учитывалось гидродинамическое взаимодействие частиц, то оценим влияние гидродинамического взаимодействия частиц на частоту их столкновения. [c.351]

В работе [32] показано, что учет гидродинамического взаимодействия при турбулентной коагуляции одинаковых твердых частиц приводит примерно к такому же результату. Метод, с помощью которого получен этот результат, состоял в асимптотической оценке интеграла типа (13.106) путем исследования поведения подынтегральной функции в окрестности 5 = 2. Поскольку для твердых частиц при 5 2 коэффициент гидродинамической силы ведет себя как /2(5) 1/(5 - 2), то основной вклад в значение интеграла дает значение подынтегральной функции в области 5-2. Однако для капель с подвижной поверхностью при 5 2 имеем к(з) /(з - 2) , и подынтегральная функция в окрестности х = 2 не дает основной вклад в значение интеграла. Поэтому значение интеграла приходится определять численно и находить значения параметров 5л/5д и т, при которых f станет равным 1 (см. рис. 13.29). [c.358]

Виганд и Франкенбергер [36] одними из первых получили выражение для учета влияния на коагуляцию турбулентного перемешивания. Однако они исходили из неверного предположения, что градиент скорости, наблюдаемый на больших расстояниях, сохраняет свое значение вплоть до расстояний, сравнимых с размером коагулирующих частиц. [c.135]

Теоретические и экспериментальные исследования [41, 78] показали, что эффективность обеспыливания газов зернистыми слоями определяется одновременным и совместным действием различных механизмов улавливания частиц - инерционным осаждением, зацеплением, седиментацией, диффузией, кинематической коагуляцией, турбулентной миграцией, термо- и электрофорезом и негидродинамическими факторами (магнитными, электростатическими и акустическими полями). [c.282]

Математическая модель процесса разработана при следующих упрощающих предположениях. Концентрация абсорбтива по сечению колонны принимается постоянной. Пренебрегается продольное перемешивание по сплошной фазе, т. е. линейные скорости газа в промышленных распылительных аппаратах - порядка 5-10 м/с. Пренебрегается коагуляция и дробление капель и зависимость критерия Шервуда от степени турбулентности газового потока. [c.253]

Полное число актов агрегации (коагуляции) в единицу времени, обусловленных турбулентным перемешиванием, равно М = = 4л,aRJno. Следовательно, скорость агрегации частиц (одного размера) выражается соотношением [c.92]

Агломерация частиц может быть рассчитана на основе теории Омолучавско го для б роунооокой коагуляции (см. с. 514 сл.). Влияние турбулентной агломерации в скрубберах незначительно. [c.417]

В ранних работах не учитывали также влияние акустической турбулентности в полях высокой интенсивности при низкой турбулентности, что было недавно отмечено Матулой [564] и Подощерни-ковым [651, 652]. Теоретическое значение гидродинамических сил было исследовано Пшеной-Севериным [664], который пришел к выводу, что наряду с ортокинетической коагуляцией они представляют собой существенный фактор в процессе агломерации частиц диаметром от 3 до 30 мкм в относительно низкочастотных акустических полях. Кроме того, Тимошенко изучал взаимодействие [c.525]

Установлено, что стабилизации микрогетерогеиных эмульсий способствует самопроизвольное образование ультрамикрогетерогенных эмульсий (микроэмульсий) вокруг частиц. Микроэмульсии (размер частиц 10—100 нм) образуются вследствие турбулентности в приповерхностных слоях частиц основной эмульсии. Слон капелек микроэмульснй выступают в роли структурно-механического барьера, замедляющего коагуляцию основной эмульсии. [c.348]

Частицы А. размером менее 1 мкм всегда прилипают к твердым пов-стям при столкновении с ними. Столкновение частиц друг с другом при броуновском движении приводит к коагуляции А. Для монодисперсных А. со сферич. частицами скорость коагуляции и/Л= — где и-число частиц в единице объема, К-т. наз. коэф. броуновской коагуляции. В континуальном режиме К рассчитывают по ф-ле Смолуховского = 4яйрОр, в свободномолекуляр-ном-по ф-ле К = л1/2- рИрр, где Кр-средняя скорость теплового движения аэрозольных частиц, р-коэф., учитывающий влияние межмол. сил и для разл. в-в имеющий значение от 1,5 до 4. Для переходного режима точных ф-л для вычисления К не существует. Помимо броуновского движения коагуляция А. может иметь и др. причины. Т. наз. градиентная коагуляция обусловлена разностью скоростей частиц в сдвиговом потоке кинематическая-разл. скоростью движения частиц относительно среды (напр., в поле гравитации) турбулентная и акустическая-тем, что частицы разного размера сближаются и сталкиваются, будучи в разной степени увлечены пульсациями или звуковыми колебаниями среды (последние две причины существенны для инерц. частиц размером не менее 10 м). На скорость коагуляции влияет наличие электрич. заряда на частицах и внеш электрич. поля. [c.236]

Мы видели, что при обычной температуре капельки даже малолетучих веществ обладают удивительно коротким временем жизни Однако эти расчеты до некоторой степени искусственны они относятся к изолированным капелькам, тогда как пространство внутри аэрозольного облака частично насыщено паром Теоретический анализ поведения такой системы преаставляет значительные труд ности и здесь рассматриваться не будет, но ясно, что при некоторых усаовиях частицы в облаке могут жить значительно дольще чем изолированные частицы Для монодисперсного аэрозоля состоя щего из равномерно расположенных капелек, испаряющихся в замкнутом пространстве с ненасыщенным первоначально воздухом время жизни зависит от концентрации частиц, и выще некоторого порогового значения концентрации частицы должны теоретически сохраняться неопределенно долго На практике явление усложняется коагуляцией и оседанием частиц и адсорбцией паров на стенках камеры в свободной же атмосфере аэрозольное облако разрежается не только вследствие диффузии пара и частиц изнутри облака и потерь за счет испарения на его границах но главным образом, из за перемещивания с ненасыщенным воздухом, вызванного турбулентной диффузией [c.106]

Если частицы смога коагулируют 1ак же, как частицы дыма, то при исходной концентрации 10 частиц1см за 3,5 ч число частиц уменьшится примерно вдвое, а спустя 8 ч — в 20 раз Трудно сказать, что происходит в действительности, когда в воздух из различ ных источников непрерывно поступают новые аэрозольные ча стицы Уайтлоу-Грей и Паттерсон считают, что число аэрозольных частиц в атмосферном воздухе опреде пяется динамическим равно весием между скоростью поступления частиц и скоростью их уда ления за счет коагуляции седиментации и турбулентной диффузии Как установил Мисам , среднее время жизни частиц дыма в атмо сфере над Англией равно шести дням, и большое количество за грязнений в конце концов выдувается в море [c.368]

Процесс формирования зерна ПВХ можно разделить на две стадии. На первой в результате перемешивания в присутствии высокомолекулярного СЭ в системе ВХ - вода + СЭ происходит образование эмульсии, дисперсной фазой которой является ВХ. Это частный случай формирования эмульсии двух несмешивающихся жидкостей в турбулентном потоке. На второй стадии по мере увеличения конверсии возможна коагуляция полимеризующейся эмульсии ВХ с образованием прочных связей между отдельными каплями. В результате возникает конечная структура зерна ПВХ, причем его размер и форма во многом определяются размерами капель полимеризующейся эмульсии ВХ. [c.22]

Для частиц, размер которых превышает 0,1 мкм, (р,2)(игь > (Р12)ьголл-Приведенные в зтом разделе выражения для частот столкновения в процессах броуновской, сдвиговой и турбулентной коагуляции получены без учета гидродинамического молекулярного и электростатического взаимодействий частиц. Учет этих взаимодействий значительно осложняет задачу. В частности, в коэффициентах броуновской и турбулентной диффузии необходимо учитывать гидродинамическое сопротивление частицы с учетом искажения поля скоростей, вызванного присутствием соседних частиц, а в уравнении диффузии учитывать конвективный поток за счет сил молекулярного взаимодействия частиц. В случае градиентной коагуляции в ламинарном потоке необходимо рассматривать траектории относительного движения частиц с учетом гидродинамических и молекулярных сил взаимодействия. [c.220]

Здесь (Уе/ео) 2 — характерный масштаб времени в турбулентном потоке с удельной диссипацией энергии о, = 4кК2щ/3 — объемная концентрация капель сорта 2 в потоке, С — параметр, значение которого зависит от принятой модели коагуляции капель в турбулентном потоке. [c.348]

Результаты экспериментов по исследованию коагуляции частиц в турбулентном потоке в трубе и в мешалке представлены в работах [20, 108]. В этих работах показано, что из указанных теоретических моделей лучше всех описывает коагуляцию частиц в турбулентном потоке в трубе модель, предложенная в [20], в то время как диффузионная модель, предложенная в [19] дает сильно завьшиенные значения скорости коагуляции для турбулентного потока как в трубе, так и в мешалке. [c.349]

Это значит, что гидродинамическое сопротивление частиц уменьшает частоту их столкновения на 1—2 порядка, что согласуется с имеющимися в литературе экспериментальными данными и устраняет основное противоречие в модели турбулентной коагуляции. Влтшние гидродинамического взаимодействия [c.351]

Для броуновской диффузии ма.теньких частиц влияние гидродинамического взаимодействия на частоту столкновения было исследовано в работах [28, 29], в которых также отмечено уменьшение в 1,5 — 2 раза частоты столкновения. Это уменьшение не такое сильное, как в случае турбулентной коагуляции. Столь существенная разница в степени влияния гидродинамического взаимодействия на частоту столкновения частиц в турбулентном потоке и при броуновском движении объясняется, во-первых, разницей в размерах частиц (характерный размер частиц, участвующий в броуновском движении, намного меньше размера частиц, характерных при турбулентном движении эмульсий), а во-вторых — различным влиянием гидродинамических сил (коэффициент броуновской диффузии обратно пропорционален первой степени коэффициента гидродинамического сопротивления /г, в то время как коэффициент турбулентной диффузии — второй степени И). [c.352]

Учет сил отталкивания иртодит к замедлению процесса коагуляции, поэтому такой процесс называется медленной коагуляцией. По аналогии с теорией броуновской коагуляции введем фактор устойчивости дисперсной системы при турбулентной коагуляции, равный отношению частот коагуляции в отсутствие силы электростатического отталкивания (Р = 0) к частоте коагуляции с зачетом этой силы [c.356]