Двухфазные потоки гидродинамические параметры

Во многих процессах химической технологии — абсорбции, ректификации, экстракции и т. д. происходит движение двухфазных потоков, в которых одна из фаз является дисперсной, а другая — сплошной. Дисперсная фаза может быть распределена в сплошной в виде частиц, капель, пузырей, струй или пленок. В двухфазных потоках первого рода сплошной фазой является газ или жидкость, а дисперсной — твердые частицы, форма и масса которых при движении практически не меняется. Некоторые гидродинамические параметры двухфазных потоков первого рода рассмотрены в разделе 3 данной главы. В потоках второго рода газ или жидкость образуют и сплошную, и дисперсную фазы. При движении частиц дисперсной фазы в сплошной они могут менять форму и массу, например вследствие дробления или слияния пузырей и капель. Математическое описание таких процессов чрезвычайно сложно, и инженерные расчеты обычно основываются на экспериментальных данных. [c.17]

МИКИ двухфазных систем. Дано теоретическое обоснование основной количественной характеристике двухфазной системы — фактору гидродинамического состояния двухфазной системы. Введено математическое описание структуры потоков, возникающих в промышленных аппаратах, как основы построения математических моделей процессов массопередачи. Даны количественные оценки неравномерности распределения элементов потока по времени пребывания в аппаратах, а также расчет параметров математических моделей структуры потоков. [c.4]

Уравнения (2.3) и (2.4) являются незамкнутыми. Помимо неизвестных функций р,- и щ они содержат члены Зц, 1,1 и которые не выражены через указанные функции. Поток массы характеризующий кинетику фазового пере сода, может быть определен только при совместном решении уравнений гидродинамики и уравнений тепло- и массообмена, рассмотрение которых не входит в задачу данной главы. Напротив, тензор поверхностных сил в фазах 2,- и сила межфазного взаимодействия являются чисто гидродинамическими параметрами. Их определение означает, по существу, формулировку реологических уравнений состояния для исследуемой смеси и представляет собой основную и наиболее сложную проблему при моделировании двухфазных течений. [c.60]

Режимы движения фаз в колонных аппаратах чрезвычайно многообразны. Знание закономерностей поведения фаз в каждом режиме и пределов изменения гидродинамических параметров, в которых существует тот или иной режим, соверщенно необходимо при правильном определении условий проведб йя химических и тепло-массообменных процессов. Многообразие режимов движения фаз в аппаратах колонного типа обусловлено многими факторами в частности, многообразием участвующих в движении сред (твердые, жидкие и газообразные), многообразием величин и направлений скоростей фаз, различными условиями ввода и вывода фаз, возможностью возникновения различного рода неустойчивостей в двухфазном потоке, возможностью протекания процессов дробления и коагуляции частиц, а также влиянием поверхностно-активных веществ и различных примесей на поведение капель и пузырей. Однако при всем многообразии различного вида течений, встречающихся в колонных аппаратах, можно вьщелить определенный класс дисперсных потоков, которые имеют ограниченное число установившихся режимов, а поведение фаз в этих режимах определяется общими для всех систем закономерностями. Такие потоки можно назвать идеальными. Они существуют при скоростях движения фаз, сравнимых со скоростью их относительного движения. При этом частицы распределены достаточно равномерно по сечению аппарата если и существуют градиенты концентрации дисперсной фазы, то они имеют конечную величину. Это означает, что концентрация частиц в среднем меняется от точки к точке непрерывным образом. Форма частиц близка к сферической, а их размер не слишком отличается от среднего размера частиц в потоке. [c.86]

РАСЧЕТ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ДВУХФАЗНЫХ ПОТОКОВ [c.17]

Изложенные здесь представления о структуре восходящего двухфазного потока имеют только познавательное значение. Переход от одного режима движения к другому происходит плавно без проявления каких-либо кризисных явлений в гидродинамических характеристиках газожидкостной смеси, что наглядно показывают приведенные далее закономерности изменения таких, например, параметров, как газосодержание или скорость циркуляции жидкости. [c.86]

При выходе газа из прорезей со скоростью Шр с тангенциально направленными осями под углом а к горизонтали образуется вращающийся газовый поток на тарелке, который увлекает жидкость, поступающую в центральный приемный стакан. В результате организуется вращающийся двухфазный поток газ совершает вращательное винтообразное движение вверх под верхнюю тарелку, а жидкость — в горизонтальной плоскости радиально-кольцевое движение от центра к периферии, сливается в кольцевой карман и по сливным трубам в центр нижней тарелки. В зависимости от геометрических параметров тарелки, свойств фаз и соотношения их объемных скоростей наблюдается три гидродинамических режима работы тарелки барботажный режим, когда кинетической энергии газовых струй недостаточно для раскручивания жидкости переходный режим — начало раскручивания жидкости и струйный режим в условиях регулярного вращения газо-жидкостного слоя на тарелке. В поле центробежных сил происходит тесный контакт и четкое разделение фаз, повышаются допустимые скорости фаз по сравнению с барботажным режимом работы, в результате чего увеличивается производительность тарелки. [c.276]

Таким образом, при изучении гидродинамической структуры потоков на основе функций РВП дифференциальные уравнения гидродинамики заменяются уравнениями математических моделей условного процесса, характеризующего дисперсию потока. Несмотря на чисто формальное описание гидродинамической структуры потоков, уравнения математических моделей с определенными из опыта коэффициентами дают возможность правильно рассчитывать изменение концентраций распределенного компонента в системе, а при переходе к массопередаче — определять общую ее эффективность. Следовательно, вся сложность изучения гидродинамики двухфазных течений в методе функций РВП переносится на простейшие уравнения математических моделей гидродинамических структур потоков и главным образом на экспериментальные значения параметров этих моделей, т. е. на коэффи циенты уравнений математических моделей. В связи с этим, вопросам определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков обычно уделяется большое внимание. [c.126]

В двухфазных потоках первого рода сплошной фазой является газ или жидкость, а дисперсной — твердые частицы, которые практически не меняют своей формы и массы при движении. Некоторые гидродинамические параметры двухфазных потоков первого рода рассмотрены в разд. 1.3. [c.33]

Используя обычные методы, применяемые в электрогидродинамике (ЭГД), попытаемся выразить электрические свойства двухфазного потока через гидродинамические параметры потока и электрофизические свойства дисперсной и дисперсионной сред. При движении потока частица вследствие турбулентной неоднородности переносится из ядра потока к стенке, ударяется, приобретает электрический заряд и возвращается в ядро потока. Вследствие удара частица теряет энергию, которая восполняется потоком. Происходит, таким образом, непрерывный перенос энергии из потока на стенку. Одной из составляющих этого спектра энергии, теряемой потоком, будет электрическая, обусловливающая появление тока электризации в цепи стенка — земля. Перенос заряда от стенки в ядро потока будет происходить до тех пор, пока не установится электростатическое равновесие, пока ядро потока не будет нести электростатически равновесный заряд — предельный заряд, ограниченный электрической прочностью несущей газовой среды, размерами и свойствами частиц и стенки. Увеличение заряда ядра потока приводит к увеличению концентрации частиц в пристенном слое и изменению гидродинамических параметров потока [2]. [c.13]

Для сепарации двухфазного потока в переливном устройстве используют способы, основанные на действии гравитационных, инерционных, центробежных сил, сил поверхностного натяжения или совместном действии этих сил в различной комбинации. На рис. 117, а показана схема переливного устройства, в котором сепарация двухфазного потока происходит под действием гравитационных и центробежных сил. Применение того или иного способа сепарации определяется гидродинамическим режимом работы тарелок, склонностью жидкости к вспениванию, расходными параметрами и технико-экономическим расчетом. [c.245]

Параметры математических моделей гидродинамических структур потоков определяются путем сравнения теоретических и экспериментальных функций РВП или их статистических характеристик. Поскольку кривые функций РВП для двухфазных течений в массообменных аппаратах несимметричны и при значительной степени продольного перемешивания отличаются от нормального закона, ни одна из статистических характеристик не определяет однозначно всей кривой распределения. В связи с этим для определения параметров Ре и и целесообразно использовать одновременно несколько статистических характеристик функций распределения. [c.140]

Рассмотрим теперь некоторые расчетные уравнения для определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков в насадочных колоннах. Отметим, что для двухфазных газожидкостных течений в слое насадки с увеличением скорости газа коэффициент продольного перемешивания жидкости сначала увеличивается, а затем при резком возрастании газосодержания в слое уменьшается [23, 48]. [c.154]

Следует иметь в виду, что помимо отношения L/G необходимо знать абсолютные значения массовых скоростей газа О или жидкости L, так как при одном и том же LIG могут существовать различные гидродинамические режимы двухфазного потока. Поэтому дополнительно необходимо иметь уравнение связи между скоростью газа (или жидкости) и параметром ф. [c.152]

При изучении влияния центробежных сил на течение аномальновязкой жидкости исследуются гидродинамические характеристики и теплообмен неньютоновских жидкостей — растворов и расплавов полимеров. На основании этих исследований определяются оптимальные условия стационарного и пульсационного течения реологических сред в каналах, являющихся рабочими частями машин и аппаратов химической и добывающей промышленности. Для оптимизации условий течения рассматриваются вопросы управления гидродинамическими параметрами потока. Исследования влияния на поток жидкости поля действия центробежных сил позволили разработать новую алмазную пилу, заполненную жидкостью. В этом инструменте снижены температурные напряжения в алмазоносном слое, благодаря чему повышается его стойкость. Помимо этого наличие в инструменте двухфазной среды металл — жидкость снизило уровень звукового давления, что улучшает санитарные условия труда рабочих при обработке различных материалов. В настоящее время проводятся конструкторско-технологические работы по созданию алмазной пилы с улучшенными характеристиками за счет эффективного использования жидкости для снятия температурного напряжения и уменьшения звукового давления в процессе ее эксплуатации. [c.111]

По сравнению с однофазным потоком в двухфазных (жидкость с твердыми частицами) потоках основной проблемой является xiapaктep распределения твердых частиц в движущейся жидкости. На рис. 2-4 приведены сравнительные результаты измерения гидродинамических параметров однофазного и двухфазного потоков в тех же геометрических условиях, что и на рис. 1. На рис. 2 и 3 представлены средние величины аксиальной составляющей скорости потока и ,еап [см-с-1] (1) по длине трубы [х О ] (2) в ее середине (расстояние от стенки Трубы 20 мм) (рис. 2) и на расстоянии 2 мм от стенки трубы (рис. З) для жидкости (пунктирная линия) и Твердых частиц при их концентрации 10-3 % (штрих-пунктирная пиния) двухн фазного потока и для однофазного потока (сплошная линия)., [c.9]

В турбулентном режиме, особенно вблизи точки инверсии, решающее влияние на характер движения фаз приобретает взаимодействие между фазами. Это свидетельствует о непригодности уравнения (2) для описания движения газа в насадке в присутствии другой фазы. Для жидкой фазы остается справедливым уравнение (3) с той разницей, что в данном случае коэффициенты I) и а должны рассматриваться как функции гидродинамического режима двухфазной системы. Длительность переходных процессов в двухфазной системе определяется исключительно течением их в дисперсной фазе. Это позволяет свести задачу математического описания неустановившегося газо-жидкостного потока в насадке к решению уравнения (3), в котором параметры Она определяют из экспериментально найденных зависимостей. [c.212]

В ходе гидродинамических расчетов таких аппаратов следует определить сопротивление при прохождении двухфазного потока по теплообменной трубе, проследить динамику изменения паросодержания и плотности двухфазного потока по высоте трубы. Это важно для определения л0кальн010 давления в разных зонах аппарата и скорости циркуляционного потока в аппаратах с естественной циркуляцией, что в свою очередь необходимо для определения коэффициента теплоотдачи со стороны продукта. При проведении гидродинамических расчетов нужно знать ряд параметров (например, длину конвективной зоны), определяемых по результатам теплового расчета. Такая взаимосвязь гидродинамического и теплового расчетов подобных выпарных аппаратов обусловливает сложность и громоздкость расчетов, если не предпринимать радикальных упрощений, основанных на эмпирических данных по результатам пракгики эксшхуатации аппаратов этого типа. [c.183]

В предлагаемой читателю книге сделана попытка изложить теорию и практику проведения процессов массопередачи, обычно осуществляемых в двухфазных потоках газ—жидкость, пар — жидкость, жидкость — жидкость (процессы абсорбции, дистилляции и экстракции) на основе единых гидродинамических и кинетических закономерностей. При этом кинетические закономерности диффузионных явлений становятся логическим следствием сочетания макро- и микрокинетических параметров, характеризующих гидродинамику потоков. [c.3]

С зтой целью были разработаны математическая модель и программа расчета на ЗВМ теаяовых и гидродинамических параметров двухфазною потока в реакцвонном змеевике печи установки замедленного коксования с учетом химических превращений и процесса испарения. Математическая модель основана на предположении, что обе фазы (жидкостная и паровая) движутся с одинаковой скоростью, что неоднократно подтверждалось промшивннши.экспериментами режим течения-кольцевой. Также принято равенство температур обеих фаз. Процесс испарения рассматривается как равновесный, химическая реакция протекает только в жидкой фазе. [c.117]

Знание коэффициентов теплоотдачи к двухфазным паро- и газожидкостным потокам необходимо при расчете и проектировании аппаратов в различных отраслях техники. Эти данные требуются для расчета выпарных аппаратов и испарителей, работающих при естественной или вынужденной диркуляции паровых котлов (особенно при высоких давлениях), ядерных энергетических реакторов и многих других агрегатов. Сведения о процессе теплоотдачи к жидкости, постепенно испаряющейся при движении в трубах, весьма ограниченны. Это объясняется главным образом большим количеством величин, влияющих на процесс. Кроме того, в ранних исследованиях изучалось воздействие отдельных факторов на работу аппарата в целом. Полученные в таких работах данные не объясняли явления полностью. Ничего нового не удалось выяснить до тех пор, пока не были установлены величины, характеризующие теплообмен в отдельных сечениях трубы, т. е. при локальных значениях основных параметров [28,33,40] ). Трудности связаны также и с тем, что теплообмен может протекать при различных гидродинамических режимах. [c.25]

Подавляющее большинство методик, предложенных для моделирования массообменных процессов в двухфазных газопарожидкостных системах, используют либо понятие теоретической ступени разделения (т. е. такого контактного устройства, в котором достигается межфазное равновесие), либо понятие ступени разделения с заданной (нормализованной) эффективностью разделения. Объясняется, это, с одной стороны, значительной сложностью моделей, использующих кинетические характеристики процессов массо- и теплообмена, а с другой стороны, недостаточной изученностью кинетики процессов тепло- и массопереноса в контактных устройствах различного типа. Разумеется, моделирование без учета кинетики процесса также дает полезную информацию об объекте. На его основе можно сравнить различные схемы процесса и выбрать оптимальный вариант, определить основные параметры потоков на выходе моделируемого объекта. Однако сопоставить различные конструкции массообменных устройств, наметить пути интенсификации процесса, верно определить размеры аппарата и энергозатраты на проведение процесса можно только с учетом кинетических характеристик контактных устройств и связей эти характеристик с гидродинамическими и физико-химическими параметрами процесса. [c.154]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология