Двухфазное течение жидкости

В колонных аппаратах химической технологии объемная доля дисперсной фазы может изменяться в очень щироких пределах - от нуля до максимально возможной, а скорости движения фаз относительно стенок аппарата имеют, как правило, тот же порядок величины, что и скорость движения частиц относительно жидкости. Поэтому взаимодействие фаз, связанное с их относительным движением, и гидродинамическое взаимодействие частиц между собой оказывают решающее воздействие на характер течения в аппарате. Для математического описания течений такого рода наибольшее распространение в последнее время получила модель раздельного движения фаз, или двухжидкостная модель [92—95]. В ней фазы рассматриваются как два взаимопроникающих и взаимодействующих континуума, заполняющих один и тот же объем [92, 95]. Фазы, составляющие дисперсную смесь, как бы размазываются по объему, занятому смесью, но при этом каждая из них занимает лишь часть этого объема Величина носит название объемной доли (или объемной концентрации) г-й фазы и является одной из основных характеристик дисперсного двухфазного потока. Объемная доля дисперсной фазы д = может называться удерживающей способностью, задержкой, газосодержанием, а объемная доля сплошной фазы ( = 6 -удерживающей способностью по сплошной фазе либо порозностью. Для двухфазного течения всегда <р + = . Приведенная плотность фазы определяется следующим образом [c.58]

Рассмотрим здесь наиболее простое двухфазное течение, соответствующее вытеснению жидкости, первоначально заполнявшей поры, другой жидкостью, не смешивающейся с первой. Конкретно речь будет идти в основном о вытеснении нефти из пласта водой или газом. [c.227]

Соотношение между потерями давления двухфазного и однофазного течений. Чтобы получить соотношение между экспериментальными данными потерь давления двух фазного течения, часто выражают их через потери давления, которые имели бы место, если бы текла одна только жидкость. Для этого можно построить график отношения экспериментально определенных потерь давления двухфазного течения к потерям давления только для одной жидкости в функции отношения объемных расходов газа и жидкости [c.100]

Предполагая существование двухфазного течения жидкости и воздуха в порах осадка, можно вывести следующее уравнение кинетики обезвоживания, несколько отличное от уравнении (107)— [c.54]

Предполагая двухфазное течение жидкости и воздуха в порах осадка и используя понятия об относительных проницаемостях по жидкости и воздуху, можно вывести следующее уравнение кинетики обезвоживания [124] [c.114]

Механизм продольного перемешивания недостаточно изучен. Лишь для наиболее простого случая — однофазного течения жидкости в трубе - Тейлором [203] приведено обоснование диффузионной модели и получено выражение для коэффициента продольного перемешивания. Для двухфазных систем наличие продольного перемешивания качественно объясняют существованием турбулентного следа в кормовой части движущихся капель или газовых пузырей, а также циркуляционными токами разных масштабов. Последние обусловлены неравномерностью распределения дисперсной фазы по сечению и, как следствие, разностью плотностей в центральной и пристеночной областях колонны. [c.147]

Для проведения оптимизации аппарата необходима разработка математической модели, включающей адекватное описание элементарных процессов в абсорбционной зоне аппарата. Экспериментальных работ, которые дают материал для разработки и проверки подобных моделей, крайне мало. Это объясняется сложностью и трудоемкостью, а зачастую и отсутствием методов измерения характеристик двухфазного течения газ — капельная жидкость и массообмена в области параметров, характерных для промышленных аппаратов. Например, в работе [374] в опытах по абсорбции фтористого водорода водой исследовался вопрос об интенсивности массообмена в зависимости от расстояния от форсунки. Однако полученные авторами интересные выводы нельзя распространить на промьшшенные колонны, так как опыты проводились на колонне диаметром 0,1 м при Ур = 0,13 м/с, 5 = 0,23 м /(м ч), средним диаметром капель 8 мкм. [c.251]

Следует отметить, что постановка задачи, состоящая просто в получении двух наборов компонентов скоростей, является идеализацией, не всегда применимой. Дело в том, что в каждой данной точке не все частицы жидкости иЛи газа движутся с одной и той же скоростью. В общем случае для описания двухфазных течений требуется более сложный подход, чем описанная выше процедура расчета шести компонентов скоростей. Здесь, однако, еще много предстоит сделать, прежде чем такой подход можно будет применять на практике. [c.39]

Уравнения сохранения для массы, движения н энергии можно записать для каждой фазы с учетом обмена между соответственными фазами. Однако каждый соответствующий набор уравнении сохранения можно суммировать, чтобы дать полные уравнения сохранения для смеси, и именно эти уравнения сохранения для смеси обычно выбирались для технических расчетов. Однако недавно появилась тенденция использовать уравнения для индивидуальных фаз с введением подходящих соотношений для членов, учитывающих взаимодействие фаз между собой. Примером этого подхода является расчет кольцевого двухфазного течения газа и жидкости, обсуждаемого более подробно в п. С, 2.3.2. [c.179]

НЫХ скоростей, умноженных на параметры физических свойств. Приведенная скорость определяется как плотность объемного расхода фазы, деленная на среднюю площадь поперечного сечения потока. Течения в реальных теплообменниках отличаются от идеализированного поперечного сечения, показанного на рис. 9, некоторыми эффектами, которые включают 1) сепарацию из-за изменений в направлении потока, поступающего в теплообменник, разделенный перегородками (например, газовые пузырьки могут образовываться на той стороне перегородки, которая расположена ниже по течению) 2) утечки жидкости через пространства между трубами и перегородками и оболочкой. Вокруг пучка возникает также обходное течеиие. В двухфазных течениях эти явления связываются с разделением фаз, так что двухфазный состав байпасных потоков и утечек жидкости обычно отличен от состава основных противоточных течений. [c.186]

На входе в ребойлер жидкость, как правило, переохлаждена, поэтому перед зоной двухфазного течения располагается зона течения переохлажденной жидкости. Достаточно надежные оценки коэффициентов теплоотдачи в зоне течения переохлажденной жидкости могут быть получены по (16) при 5=(ДТ( /ДТо), асъ - а.1 и а й, рассчитанного по разности между температурой на поверхности теплообмена и на линии насыщения при локальном давлении ДТь, а ДТо представляет собой разность между температурой на поверхности теплообмена и среднемассовой температурой переохлажденной жидкости. Несложные преобразования с использованием (1) — (4) позволяют получить следующее выражение [c.79]

Наибольшую трудность представляет собой вычисление коэффициентов теплоотдачи при снарядном режиме течения. Чередование участков с пленочной и пузырьковой структурой потоков приводит к изменениям во времени условий теплообмена, к появлению колебаний температуры стенки. Опытами установлено [251, что средние значения коэффициента теплоотдачи при снарядном режиме в нисходящем потоке на 20— 40% выше вычисленных по уравнению (11.38) для барботажного двухфазного потока, но ниже рассчитанных по уравнению (VII.67) для пленочного режима течения жидкости. [c.118]

Различают общую, связанную, остаточную и эффективную насыщенность свободного объема насадки жидкой фазой при двухфазном течении газа и жидкости через насадку. [c.310]

Вычисление потерь давления для двух фазного течения сильно усложняется существованием большого разнообразия возмож ных видов течения. Для пузырькового тече ПИЯ в первом приближении влияние пу зырьков весьма приближенно эквивалентно увеличению вязкости жидкости. Для коль цевого течения положение намного сложнее, так как течение жидкости нли газа может быть либо ламинарным, либо турбулент ным. При этом возможно существование четырех режимов двухфазного кольцевого течения с жидкой пленкой, а именно тече ние обеих фаз турбулентно течение обеих фаз ламинарно течение газа турбулентно, течение жидкости ламинарно течение жид кости турбулентно, течение газа ламинарно. Кроме того, в поток газа может поступать либо больше, либо меньше мелких капель, и это оказывает влияние на обмен колп чеством движения по мере того, как капли попадают в поток газа или покидают его, влияя, таким образом, на градиент давле пня. [c.100]

Очевидно, что задача очень сложна, так как при ее решении должны быть учтены влияния много различных параметров, таких, как удельные объемы пара и жидкости, давления и температуры в системе. В работе Лейба [171 дается прямой метод решения этой задачи. Он предлагает уравнения для потерь давления как для зоны с некипящим, так и для зоны с кипящим теплоносителем. Он предполагает, что интенсивность подвода тепла равномерна по длине трубы и что коэффициент трения не испытывает больших изменений с изменением массового расхода. Это последнее допущение подтверждается данными о двухфазном течении, представленными в предыдущем разделе. [c.106]

Решения задачи о течении двухфазного потока жидкости вне допущений о ее квазиоднородности нами не обнаружено. Немногочисленные опытные сведения по растеканию нефти касаются, в основном, задачи о стоке нефти по твердой наклонной поверхности, имитирующей растекание по поверхности почвы. Так, например, Н. П. Богачевым [127] на осно- [c.111]

Относительная фазовая проницаемость для жидкости промежуточной смачиваемости пересчитывается через фазовые проницаемости, отвечающие двум двухфазным течениям, происходящим в отсутствие либо несмачивающей (к ), либо смачивающей (/ 32) жидкостей. Способы пересчета к по известным к и к 2 разработаны (М. Алеман, Т. Слеттэри Ф. Файерс и Т. Мэтьюс). [c.289]

Наличие аномальных слоев нефти и воды на поверхности породы при двухфазной фильтрации этих жидкостей должно привести к чрезвычайно сложному комплексу явлений, определяющих во многом механизм течения жидкостей в пористой среде. От свойств граничных слоев нефти и воды зависит кинетика разрушения слоев, отрыв и прилипание капель нефти на поверхности породы, а также возможность продвижения жидкости, не связанной молекулярно-поверхностными силами в пористой среде. [c.51]

Большое число работ посвяшено вопросам исследования гидродинамики двухфазного течения, Так в работах [375, 376] рассматривается вопрос об аппроксимации экспериментальных данных по дисперсионному составу распыливаемой жидкости различными видами распределений. Как следует из работы [375], логарифмически нормальное распределение описывает распыл из центробежной форсунки столь же удовлетворительно, как и обычно применяемое распределение Роэнна- Раммлера [376]. [c.252]

Большая часть литературы по двухфазным течениям относится к потокам жидкость — пузыри пара [49]. Такие системы не имеют ничего общего с потоками взвесей твердых частиц. Однако сведения о распылении жидкости в газах могут быть полезны, особенно в тех случаях, когда концентрация частиц невелика. Поведение потоков взвесей с большей концентрацией будет, по-видимому, отличаться более значи тельно в связи с различными последствиями столкновений твердых частиц и элементов жидкости. [c.19]

При обработке экспериментальных данных о коэффициентах сопротивления для двухфазного течения нашли применение два приема — метод приведенных коэффициентов сопротивления и метод относительных потерь давления. По первому из них опытные данные представляются в виде зависимости >.2ф = Х( ) (X — коэффициент сопротивления однофазной жидкости нри Ке=Ке а ( ) — приведенный коэффициент сопротивления) по методу данные обрабатываются в виде зависимостей [c.209]

Целью разработки является интенсификация процесса за счет обеспечения регулярного перемешивания, перераспределения слоев пленки жидкости, организации соударения двухфазных систем и получение мелкодиспергированного отрывного течения жидкости. Насадка имеет элементы 1 в виде регулярной шероховатости, образуемой четырех - (или шести -) гранной пирамидой 2, расположенных в шахматном порядке. [c.75]

Различают двухфазные течения с твердыми дискретными элементами (их размеры и форма не изменяются в ходе движения это, например, газовзвеси, суспензии, сюда же можно отнести и движущийся слой, рассмотренный в разд.2.7.3) и жидкостными либо газовыми элементами (здесь изменяются размеры и форма в результате коалесценции, диспергирования, деформации дискретных элементов это эмульсии, барботажные системы и др.). Ниже подробно рассмотрены некоторые течения с твердой дисперсной фазой и затронуты отдельные аспекты течений жидкость — жидкость и газ — жидкость. [c.249]

О двухфазных течениях типа жидкость — жидкость и жидкость — газ [c.255]

Характеристиками дисперсных или барботажных систем газ — жидкость в массообменных аппаратах являются удельная поверхность контакта фаз, задержка жидкости, объемное газосодержание, относительная плотность и высота дисперсной системы и средний диаметр пузыря или капель. Из перечисленных характеристик первые две — основные, определяющие массопередачу и гидродинамику двухфазных течений. [c.157]

Аппараты с различными насадками применяют для проведения разнообразных процессов. Насадку устанавливают или засыпают в царги слоем определенной высоты и удерживают опорной решеткой. В ряде процессов (адсорбция, ионный обмен, некоторые химические превращения и т. д.) через слой насадки движутся однофазные потоки. Используемые для этих процессов насадки представляют собой кусковые или сыпучие твердые материалы. Насадочные колонны широко применяют для проведения массообменных процессов в системах жидкость — пар (газ) и жидкость— жидкость. В таких случаях имеют место двухфазные течения в слое насадки. Как правило, насадка должна обладать относительно больщим свободным объемом и развитой поверхностью. Используются насадки двух типов — насыпные и регулярного строения. Первый представляет собой насадочные тела определенной формы и размеров, изготовленные из керамики или металлов. Регулярные насадки чаще всего делаются из металлических листов или сеток, хотя в некоторых аппаратах, например градирнях, применяемых для охлаждения использованной в производстве воды, насадки изготовляют из неметаллических материалов (в частности, из дерева). [c.273]

При полной конденсации чистого пара он поступает в конденсатор при температуре насыщения, а отводится из аппарата в виде жидкости. Расчет гидравлического сопротивления, как и коэффициента теплоотдачи, представляет задачу теории двухфазных течений. [c.374]

Капиллярный комплекс Са ци/ог а — поверхностное натяжение, н/м Сила вязкости сила поверхностного натяжения Распыление жидкости двухфазное течение в слоях твердого вещества [c.180]

Первый и второй интегралы в правой части уравнения (7.83) характеризуют соответственно прибыль капель объемом V за счет коалесценции более мелких капель и их убыль вследствие коалесценции капель объемом и с другими каплями. Для определения горизонтальной составляющей скорости движения дисперсной фазы будем рассматривать горизонтальное течение двухфазной смеси как квазигомогенное. Такое допущение справедливо, когда частицы имеют малый размер и отношение вязкостей невелико. Тогда для ламинарного горизонтального потока квазигомогенной смеси по де-кантатору можно использовать решение уравнения Навье—Стокса для ламинарного течения жидкости в открытом канале прямоугозн — ного. сечения при свойствах жидкости, вычисленных через свойства фаз. В этом случае профиль горизонтальной составляющей скорости Ых (г) но высоте канала будет определяться ь/2 [c.301]

Широко известна, например, методика, предложенная Марти-нелли [184, 185]. В основу ее положен обширный экспериментальный материал, полученный при исследованиях, в основном, адиабатических течений воздухожидкостных потоков. Автор, разрабатывая методику, полагал, что на участке канала dL в раздельных потоках газа и жидкости имеет место один и тот же перепад давления dP или что давление остается постоянным по всему сечению двухфазного потока. Жидкость в потоке движется в виде кольца по стенкам канала, а газовая фаза — в ядре потока. Наиболее грубым допущением этого метода, вследствие которого его и принято считать эмпирическим, является постулирование отсутствия взаимодействия фаз на границе раздела. Это допущение противоречит многочисленным фактам проявления в потоке взаимодействия фаз [143]. [c.84]

Понятие потока дрейфа и связанные с ним модели особенно подходят для описания тех двухфазных течений, которые состоят из непрерывной фазы (жидкости или газа), в которой вторая фаза рассеяна в виде дискретных элементов (твердых частиц, пузырьков газа или капель жидкости). Индекс с ниже используется для непрерывной фазы, г (1 — для дискретно11. Сначала описывается модель потока дрейфа, в которой не учитываются изменения объемной концентрации фазы или скорости вдоль радиуса. Затем вводятся более сложные модификации модели, учитывающие радиальные изменения параметров. [c.180]

Модель потока дрейфа для течений с преобладающим влиянием сил тяжести без учета напряжения трения на стенке. Обычно считается, что цель этого метода — расчет средней объемной концентрации дискретной фазы при двухфазном течении в канале, когда известны объемные расходы Уа и соответственно дискретной и непрерывной фаз. Метод обычно применяли к вертикальным потокам, в которых его главные допущения (постоянство скоростей и концентраций фаз поперек канала) ближе всего к действительности. Влияния касательных напряжений у стенки не учитываются, н, следовательно, метод непригоден для расчета потерь давления, вызываемых трением. Самое подробное описание этого метода дано в книге [7]. Следуя ей, допустим, что скорости и плотности потоков положительны в направлении движения элемента дискретной фазы, находящегося под действием силы тяжести в статическом объеме непрерывной фазы. В этом случае скорости, направленные, например, вверх, рассматриваются как положительные для пузырькового режима течения газожидкостного потока, а скорости, направленные вниз, считаются положительными для суспензии тяжелых твердых частиц в более легкой жидкости. Это правило позволяет представлять все соответственные системы (пузырьковые газожидкостные потоки, капельные жидко-жидкостиые потоки, суспензии твердых частиц в газе, суспензии твердых частиц в жидкости, дисперсные газожидкостные потоки) обычным образом. [c.180]

Значительное влияние перетока жидкости от трубы к перегородке и от перегородки к кожуху и воздействие обходного течения нокруг пучков на перепад давления в кожухе обсуждаются в 3.3.3 в предположении об однофаз-ности потока. Явления перетока и обхода в двухфазных течениях чрезвычайно сложны из-за эффектов разделения фаз. Таким образом, расходное массовое газосодержание [c.191]

Отметим также работу [67], в которой была рассмотрена гидродинамическая аналогия тепло- н массопередачи в двухфазном потоке газ —жидкость по уравнению (3.69) с функциями Фн и Фо по рис. 3.4. Опытная проверка приведенных зависимостей выполнялась путем обработки. экспериментальных данных по абсорбции аммиака и двуокиси углерода одой из воздуха в горизонтальной трубе диаметром 25,4 мм. В критерии Sino для газовой фазы принималась относительная скорость движения смеси SIdg = = kal wG — WL). Значения скоростей потоков газа и жидкости рассчитывались с учетом задержки фаз. Коэффициенты трения f и задержка фаз определялись по соответствующим уравнениям гидродинамики двухфазных потоков в трубах [68]. Последующий анализ выполненного исследования показал, что гидродинамическая аналогия для двухфазных течений в трубах оказывается наиболее корректной лишь при небольших значениях S [69]. [c.103]

Как было показано выше, процесс вытеснения нефти водой из пористой среды описывается уравнением Баклея-Леверетта при условии, что жидкости несмешиваемые, несжимаемые и пористая среда однородна. В нашем случае данным уравнением можно описать двухфазное течение в однородной трубке тока переменного сечения. Однако классическое решение данного простейшего гиперболичес- [c.195]

В обзорных работах по моделям многофазной фильтрации отмечается, что насыщенность является единственным аргументом в функциях фазовых проницаемостей, и движение одной фазы не оказывает существенного влияния на движение другой при капиллярных числах, обычных при заводнении нефтяных пластов, а для процессов довытеснения остаточной нефти обычная теория двухфазной фильтрации перестает работать, и центральным элементом механики двухфазного течения при высоких капиллярных числах является движение отдельных кластеров вытесняемой жидкости в потоке вытесняющей, причем препятствием для развития соответствующей модели является учет диспергирования и коалесценции кластеров вытесняемой фазы [8]. [c.28]

Режимы движения газо-жидкостного потока. При малых приведенных скоростях газа (Vr < 0,1 м/с) в потоке жидкости распределены отдельные пузыри различных размеров, не зависящих от условий входа газа в трубу. Такой режим движения газо-жидкостной смеси в барботажных трубах газлифтного аппарата можно назвать пузырьковым. При увеличении скорости газа, а соответственно и скорости циркулирующей жидкости, газо-жидкостная смесь приобретает структуру динамической пены, состоящей из деформированньпс пузырей различных размеров, заполняющих весь объем трубы. Этот режим называют пенным. С дальнейшим увеличением скорости газа пенный режим переходит в стержневой, когда основная масса газа движется в центре трубы, окруженная кольцевым восходящим потоком жидкости. Стержневой режим наступает при скоростях газа более 10 м/с, при которых газлифтные аппараты обычно не работают. Переход от одного режима движения к другому происходит плавно, без проявления каких-либо кризисных явлений в гидродинамических характеристиках газо-жидкостной смеси. Подробнее о структурах двухфазного течения см. в 3.4.1. [c.520]

Для определения горизонтальной составляющей скорости движения дисперсной фазы Ux будем рассматривать горизонтальное течение двухфазной смеси как квазигомогенное. Такое допущение справедливо, когда частицы имеют мапый размер и отношение вязкостей невелико. Тогда для ламинарного горизонтального потока квазигомогенной смеси по деканта-тору можно использовать решение уравнений Навье-Стокса для ламинарного течения жидкости в открытом канале прямоугольного сечения, причем свойства жидкости выражаются через свойства фаз. В этом случае профиль горизонтальной составляющей скорости Ux(z) по высоте канала определяется так [c.173]

Переходя к роторным колоннам с кольцевым зазором, образованным двумя вертикальными соосными цилиндрами, один из которых (внутренний) вращается, а внещний неподвижен, следует указать, что гидродинамика и однофазного и двухфазного течения явилась предметом ряда исследований. Классической является работа Тейлора [105], выполненная в 1923 г. Тейлор показал, что в жидкости или газе, находящихся в кольцевом зазоре, при достижении определенной скорости вращения внутреннего цилиндра возни- [c.39]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология