Движение капель и частиц в потоке газа

Решение дифференциального уравнения динамики движения капель для определения факела распыла затруднено из-за незнания закона изменения массы частицы, ее величины и соответственно коэффициента сопротивления при наличии испарения влаги с поверхности капель. Кроме того, решение уравнения для одиночной капли не будет отображать динамику движения множества частиц, движение которых в потоке газа является более сложным. Таким образом, в настоящее время теоретически рассчитать диаметр факела распыла не представляется возможным. [c.79]

На наш взгляд, процесс инжекции является частным, сильно усложненным случаем относительного движения дисперсных частиц (капли жидкости) и сплошной среды (газ). Капли жидкости образуются или при взаимодействии сплошного потока рабочей жидкости с газовым потоком переменной плотности (водо-воздушный эжектор обычного типа), или при распаде предварительно закрученной струи (например, инжектор с винтовыми вставками [1,2]). [c.138]

Одним из наиболее новых интересных и важных направлений сегодняшней аэродинамики является исследование обтекания тел различной формы потоком газа с твердыми частицами или каплями. Задачи, относящиеся к этому направлению, возникают при исследовании аэродинамических свойств аппаратов авиационной и ракетной техники, проточных частей паровых и газовых турбин, вентиляторов, фильтров для очистки газа от пыли и капель, при анализе новых технологических процессов, например детонационного напыления, при исследовании движения воздушных масс с каплями влаги или частицами пыли среди городских построек и т. д. Помимо анализа рабочих процессов, знание закономерностей обтекания тел потоками газовзвесей и парокапельных смесей важно также для анализа последствий эрозии из-за ударов частицами и каплями обтекаемых поверхностей. [c.374]

В целях создания приближенной методики расчета принимается [82], что для достаточно мелких капель участок их ускоренного движения пренебрежимо мал, а на основном пути стабилизированного движения относительная скорость капли и потока газа равна скорости витания капли. Тогда время пребывания капли в цилиндрической камере x=V/ Svz), где 5— площадь поперечного сечения цилиндрического аппарата. Для сушильных камер, имеющих коническую нижнюю часть, к времени пребывания в цилиндрической части камеры добавляется время пребывания частицы в конической части аппарата Тк, значение которого может быть определено в общем случае численным интегрированием уравнения движения (5.218) с переменным значением скорости газа. [c.361]

Электризация углеводородного потока со взвешенной нерастворимой фазой недостаточно изучена. Выше было показано, что поток нефти в пласте представляет движение заряженных ионов. Если в этой среде появляется нерастворимая, взвешенная фаза, то заряженные ионы будут адсорбироваться на ней. При прочих равных условиях количество закрепившихся ионов будет тем больше и взвешенные капли воды, пузырьки газа или частицы песка, парафина, окалины железа получат тем больший заряд, чем больше концентрация ионов в потоке. Адсорбция заряженных ионов не может продолжаться беспредельно. Поскольку взвешенная нерастворимая фаза становится заряженной, вокруг капель, пузырьков или частиц создаются электрические поля, которые вначале противодействуют, а затем полностью прекращают дальнейшее закрепление заряженных ионов. Это наступает тогда, когда напряженность поля, созданного зарядом нерастворимой взвешенной фазы, становится равной напряженности пласта в данной его точке. [c.125]

Движение капель и пузырей в жидкости отличается от движения твердых частиц в ней наличием поверхности раздела фаз жидкость-жидкость или жидкость-газ. На этой поверхности касательная составляющая скорости отлична от нуля, в результате внутри движущейся капли (пузыря) возникает конвективное движение, способствующее лучшему обтеканию капли по сравнению с твердой сферой. Поэтому при одних и тех же значениях числа Рейнольдса коэффициент сопротивления капли набегающему жидкому потоку меньше, чем твердой частицы. Отрыв потока при движении капли наблюдается при более высоких значениях числа Ке, чем в случае твердой сферы, а скорость гравитационного осаждения капли выше скорости твердой сферы того же объема и массы. Из-за подвижности межфазной поверхности при определенных значениях чисел Рейнольдса и Вебера возможна деформация и осцилляция капель и пузырей. [c.215]

В большинстве случаев подача исходного продукта осуществляется в верхней части камеры с тем, чтобы капли под действием силы тяжести двигались вниз и за время падения успевали высушиться до состояния сухого порошка, удаляемого со дна камеры скребковыми устройствами. Время пребывания частиц материала в распылительной сушилке зависит от величины и удельного веса капель, высоты рабочей части сушильной камеры, скорости и направления движения сушильного агента. Подача горячего сушильного агента в аппарате сверху вниз сокращает время пребывания частиц материала в сушильной камере и уменьшает относительную скорость движения частиц и потока газа, но и дает возможность увеличивать температуру сущильного агента без опасности перегрева материала. [c.359]

Противоток можно осуществить, если газ подавать снизу камеры, а раствор сверху (рис. 81, г). Как правило, в этом случае почти весь продукт удаляется со дна камеры. Длительность пребывания частиц во взвешенном состоянии больше при противотоке, чем при параллельном движении газа и раствора сверху вниз. Однако эффективность сушки (количество испаряемой влаги с 1 м3 камеры в час), как показывают экспериментальные данные, небольшая. Это объясняется тем, что при противотоке нельзя значительно повысить температуру газа из-за термочувствительности высушиваемого раствора. Продукт получается недостаточно однородным, так как высохшие мелкие частицы поднимаются потоком газа вверх, где встречаются и слипаются с невысохшими каплями раствора. Укрупнение величины частиц также отрицательно сказывается на интенсивности испарения. Кроме того, при противотоке увеличивается вероятность попадания влажных частиц на стенки сушильной камеры. Принцип противотока обычно применяется в особых случаях, например, при сушке мыла и детергентов, когда требуется получить большой объемный вес порошка, или при совмещении процессов сушки и обжига и т. д. [c.165]

Сущность такого осаждения частиц заключается в том, что при обтекании запыленным газовым потоком шарообразной капли воды диаметром с к линии тока (траектории движения материальных частиц газового потока) разделяются при подходе к капле и смыкаются после ее прохождения (рис. 97). Более крупные частицы под действием сил инерции сходят с линии тока и, достигая поверхности капли, осаждаются на ней. Мелкие частицы не обладают достаточной кинетической энергией для преодоления сопротивления газа и, следуя по линиям тока, огибают каплю и уносятся газовым потоком. Если на шарообразной капле будут осаждены все частицы, которые на достаточно большом расстоянии от нее находятся внутри цилиндрического объема газа с диаметром и то эффективность осаждения е составляет [c.165]

Физически и математически рассматриваемая ситуация эквивалентна задаче обтекания неподвижной капли потоком газа, имеющим на бесконечности скорость Поэтому уравнение движения частицы аэрозоля при условии выполнения закона Стокса (включая поправку Каннингема - Милликена) можно записать в виде [c.98]

Основное различие механизмов движения двухфазных потоков первого и второго рода состоит в том, что твердые частицы в таких процессах, как осаждение, псевдоожижение, пневмотранспорт, практически не меняют своей формы и массы, в то время как элементы дисперсных фаз в потоках систем газ—жидкость и жидкость—жидкость (пузыри, капли, пленки) обычно меняют при движении свою форму (из-за подвижности границы раздела фаз), а часто и массу (вследствие слияния или дробления отдельных пузырей и капель). [c.111]

Пылинка, двигаясь вблизи капли, следует за движением газа, обтекающего последнюю (дальнее гидродинамическое взаимодействие), что затрудняет соприкосновение. Чем больше начальная скорость пылинки относительно капли, т. е. разность скорости капли и газового потока, тем больше ее начальный импульс, способствующий преодолению дальнего гидродинамического взаимодействия и движению частицы по примой на поверхности капли. Таким образом, осуществляется осаждение капель субмикронного размера в скоростных пылеуловителях. Орошающая жидкость впрыскивается в горловину трубы под низким давлением и равномерно распределяется в виде жидкой завесы по поперечному сечению горловины. Запыленный газ протягивается с помощью вентилятора, обычно установленного после циклона. Двигаясь со скоростью в сотни или даже тысячу метров в секунду, газ разбивает жидкость на капли, которые лишь постепенно увлекаются воздушным потоком, так что сохраняется необходимая дли инерционного захвата аэрозоля скорость движения капе.11ь относительно воздуха. Расход энергии на создание высокоскоростного потока в трубе Вентури очень высок, в то время как возможности конденсационного метода пылеулавливания не изучены и не использованы. [c.353]

Скруббер Вентури представляет собой сочетание плавно суживающегося конфузора, цилиндрической или прямоугольной средней части (горловины) и плавно расширяющегося диффузора. Орошающая жидкость вводится вблизи горловины скруббера. Запыленные или содержащие туман газы, проходя через суженную горловину трубы со скоростью 60—150 м/сек, сталкиваются с завесой жидкости и разбивают ее на капли. В потоке газов, движущихся с большой скоростью (вследствие турбулентного характера потока), происходит интенсивное движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и укрупнение капель. В дальнейшем такие укрупненные частицы легко выделяются из газа в каплеуловит еле или в мокром скруббере. [c.47]

Имеется весьма обширная и разнообразная литература, посвященная закономерностям течения двухфазных сред (твердые частицы — газ илп жидкие капли — газ). Однако нас будут интересовать лишь некоторые элементарные соотношения для двухфазного потока, которые полезны для понимания процессов, влияющих на скорость горения конденсированных смесей. Соответственно будем рассматривать движение частиц лишь вблизи поверхности заряда, не касаясь вопроса об истечении двухфазных сред через сопло п т. д. [c.88]

В отдельную -группу выделены турбулентные промыватели, эффект действия которых основан на соударении частиц пыли с каплями воды в турбулентном потоке при ускоренном или замедленном его движении. На рис. 9 показана в разрезе нормализованная труба Вентури. Она состоит из двух усеченных конусов — Конфузора 1 и диффузора 2, соединенных горловиной 5. В конфузор на некотором расстоянии от горловины подводится жидкость с помощью наконечников 4 или форсунок. Запыленный поток поступает в горловину трубы с большой скоростью (примерно 60—150 м/с), проходит через горловину и выходит через диффузор. В процессе истечения через горловину ускорение газа [c.30]

Приведенные выше выражения для силы сопротивления, испытываемой частицей при медленном движении в вязкой жидкости, справедливы при условии, что частицы твердые. На практике имеют дело не только с твердыми, но и с жидкими и газообразными частицами — каплями и пузырьками. Такие частицы в потоке несущей жидкости могут деформироваться под действием неоднородных полей скоростей и давлений внешнего и внутреннего течения жидкости или газа. Особенно заметна деформация относительно крупных частиц, а также частиц, находящихся в потоке возле границы области течения — стенок, межфазных поверхностей, где значительны изменения скорости потока на расстояниях, сравнимых с размером частиц. Если жидкие или газообразные частицы находятся близко друг от друга, то относительное движение частицы вызывает гидродинамическую силу сопротивления, зависящую от расстояния между их поверхностями. В частности, при сближении частиц по линии центров, сила сопротивления при малых зазорах 5 между поверхностями возрастает как 1/5 , где а = 1 для твердых частиц и а = 0,5 для жидких частиц [7]. Степень деформации частиц определяется модифицированным капиллярным числом Са = р.(,С/йЬ/(а-ь Ь) I [9], где ц, — вязкость несущей жидкости V — скорость сближения капель радиуса д и Ь X — коэффициент поверхностного натяжения капель. При Са 1 деформация капель мала. [c.168]

В последние годы получила распространение осушка газа по прямоточной схеме. При этом используют горизонтальные абсорберы. В них влагу извлекают в одну и в несколько ступеней. Процесс осушки в абсорбере подобного типа зависит от скорости движения газа в зоне распыления, относительной скорости движения частичек абсорбента, величины поверхности контакта абсорбента с газом, температуры контакта, степени загрязнения газа, конструкции сепарационных устройств, концентрации абсорбента и т. д. Гликоль насосом подают в горизонтальные абсорберы через распыляющие устройства, которые образуют капли с большой общей поверхностью. Пределом увеличения поверхности является такое распыление гликоля, при котором его мельчайшие частицы превращаются в туман. При этом должны быть обеспечены высокая скорость движения капель и их хорошая распределяемость в газовом потоке. [c.53]

Коренное различие этих двух типов потоков смеси заключается в том, что при гидро- или пневмотранспорте твердые частицы, находящиеся в движущейся несущей среде (жидкости или газе), почти полностью сохраняют свою форму и массу, тогда как в процессе движения жидкостных или газо-жидкостных смесей форма и масса дискретных элементов этих смесей (пузырьки, капли, пленки) изменяются в результате слияния или дробления пузырьков или капель, разрыва пленок и т. д. Поэтому движение двухфазных потоков сопровождается взаимодействием дополнительных сил, возникающих не только на внешних границах потоков, но и внутри потоков, на поверхностях раздела компонентов, входящих в состав смеси. [c.39]

В нижней части аппарата имеется днище, устанавливаемое на опорную сварную конструкцию, выполненную из двутавровых балок. Газ поступает в электрофильтр снизу, проходит через отверстия первой, а затем и второй распределительной решетки, при этом газовый поток равномерно распределяется во внутреннем рабочем пространстве аппарата. По мере движения газа вверх частицы его ионизируются в электрическом поле, создаваемом осадительными и коронирующими электродами. Капли серной кислоты, которые улавливаются из сернистого газа, собираются на осадительных электродах. Кислота сливается через штуцера Я расположенные в нижней части электрофильтра. Вес полностью собранного электрофильтра достигает 100 т, диаметр 7 м, высота 14 м. Из общего веса аппарата две трети приходится на кислотоупорный кирпич футеровки 2 корпуса. [c.155]

Случаи, отнесенные в классификации к невынужденному потоку, обладают тем свойством, что у них скорость вызывается действием сил тяжести (или их разностей) на частицы движущейся жидкости. Следует, однако, отличать случаи, когда силы тяжести действуют не на частицы жидкости, а на тело, двигающееся в жидкости. Например, падение капель в газовой среде вызывает движение (относительное) газа относительно поверхности капли. Однако оно будет результатом действия силы тяжести капли (без учета подъемной силы и силы трения), а не сил тяжести частиц газа. [c.276]

Ввиду низкой эффективности процесса из-за малых скоростей движения контактирующих теплоносителей и затруднений в практическом использовании низкопотенциального тепла при крупно-тоннажном производстве более целесообразным способом закалки следует считать обратный процесс — ввод мелких частиц диспергированной жидкости в высокотемпературный поток. Ввод может быть спутный, встречный, а также боковой. Конструкции форсунок позволяют изменять диаметр капель, скорость их вспрыска, что позволяет в широком интервале регулировать скорость закалки. Минимальный диаметр капель воды 30 мкм [48], но с уменьшением диаметра капли снижается ее кинетическая энергия, что затрудняет проникновение ее в центральную часть канала [53]. На примере пиролиза углеводородов с целью производства ацетилена установлено, что для достижения при 1800 К скорости закалки 5 10 К/с необходимо отношение расхода воды к расходу газа не менее 0,75, т. е. 0,42 м воды на 1000 м газа. Конкретно для пиролиза углеводородов надо применять нагретую до 60—80 °С воду, так как при этом получается оптимальная растворимость ацетилена и из-за оптимальной смачиваемости образовавшихся частиц сажи улучшается ее улавливание. Более подробные сведения по данному вопросу и методике расчета процесса представлены в [48]. [c.131]

Мелкие капли отклоняются под действием газового потока от линий тока газа так, как это показано на рис. 1, где сплошными линиями обозначены линии тока газа, а штриховыми — траектории движения частиц аэрозоля [2]. Пусть сферу радиусом К обтекает газовый поток, скорость которого вдали от сферы равна и (рис. 1). Линии тока заданы уравнением [c.65]

Зависимость коэффициента сопротивления сферических частиц от числа Рейнольдса хорошо изучена и широко представлена в литературе. Расчеты равновесной скорости падения капель проведены для температуры газа 1 400° С, когда плотность газа составляет 0,21 кг1м , а кинематическая вязкость — 2,7 10- м /сек. Равновесные условия движения капель в горячем газе приведены в табл. 3-10. Сопоставляя значения равновесной скорости падения капель диаметром 2 мм и выше со средней направленной вверх скоростью движения газа в топках паровых котлов, равной 10—15 м/сек, нетрудно убедиться, что значения этих противоположно направленных скоростей оказываются весьма близкими. Это значит, что капли диаметром 2—3 мм практически не будут увлекаться газовым потоком в направлении его поступательного движения. Если бы такие капли не выгорали, то время их пребывания в топке могло быть сколь угодно большим. В действительности же по мере выгорания крупные капли будут увлекаться газовым потоком и скорость их. все время будет увеличиваться, пока она, наконец, не приблизится к скорости потока [Л. 3-57]. [c.145]

Потоки газ—жидкость и жидкость—жидкость в трубопроводах. Потоки газожидкостные и гетерогенных жидких смесей очень разнообразны по структуре. В зависимости от физических свойств, объемных концентраций и режима движения обе фазы могут быть сплошными или одна из них —дисперсной (газовые пузырьки в потоке жидкости, жидкие капли в потоке другой несмешива-ющейся жидкости). Движение рассматриваемых двухфазных смесей в отличие от потока газ (жидкость) — твердые частицы осложняется деформацией частиц дисперсной фазы, а также возможностью их коалесценции и повторного диспергирования. [c.92]

Большинство исследователей объясняет возрастание эффективности экстракции при пульсации увеличением поверхности контакта фаз и повышением коэффициента массопередачи вследствие дополнительной турбулизации фаз. Зюлковский [18] считает одним из факторов, влияющих на повышение эффективности колонн при наличии пульсации возрастание времени контакта фаз вследствие увеличения пути капли, вызванного наличием возвратно-поступательного движения столба жидкости. С этим однако нельзя согласиться. Даже в случае достаточно большой разницы удельных весов в системе сплошная фаза — газ при небольших частотах колебания сплошной фазы мелкие частицы движутся как одно целое со сплошной средой [19, 20] и лишь при увеличении частоты или величины частиц наблюдается отставание. Этот факт свидетельствует об отсутствии влияния пульсации столба жидкости на относительную скорость движения диспергированных в ней частиц. Специальное исследование, проводившееся с единичными каплями в пульсирующем потоке, показало, что средняя скорость движения капли (диаметром до 0,4 хм) относительно стенок колонны не зависит от величины амплитуды и частоты пульсации и, таким образом, наличие пульсации не влияет на время пребывания капли в колонне. Что касается поверхности контакта фаз и коэффициента массопередачи при наличии пульсации, то вопрос об их увеличении не может быть рассмотрен в общем случае и будет рассматриваться в параграфах, посвященных отдельным типам пульсационных колонн. [c.233]

Процесс выделения капель тумана волокнистыми фильтрами очень сложен. Взвешенные частицы могут удаляться из газового потока благодаря броуновской диффузии, прямому касанию с волокном, действию инерционных сил и электрическому притяжению. В волокнистых фильтрах выделение капель из газа достигается за счет инерционых сил, возникающих вследствие того, что капли тумана движутся вместе с потоком газа, смещаются с линии потока газа при огибании волокна (рис. 4-4) и сталкиваются с волокном. Размер эффекта выделения капель а в этом случае пропорционален квадрату радиуса капли г и скорости движения [c.118]

Горение аэрозолей. Как отмечалось выше, первым шагом на пути моделирования горения струй аэрозолей является предположение, что горящая струя аэрозоля представляет собой просто ансамбль отдельных невзаимодействующих горящих капель. Капли образуются из струи в виде плотного облака с широким диапазоном размеров. Однако неизвестно, как эти капли различных размеров взаимодействуют друг с другом и с окружающим турбулентным потоком газов (см., например, [ 11Иаш8, 1990]). Для ответа на эти вопросы необходимо разделить весь процесс горения на стадии образования ансамбля аэрозольных частиц, движения капель, испарения капель и собственно горения. [c.257]

Большинство аэрозолей неустойчиво, т. е. со временем изменяется число и масса частиц в единице объема газа. Объясняется это следующими причинами. Крупные частицы под влиянием силы тяжести выпадают из газа на дно аппарата (газохода), в котором они находятся. При движении запыленного газового потока часть крупных частиц в некоторых случаях может выноситься из газа под действием центробежных (инерционных) сил. Наиболее мелкие частицы движутся не только в результате поступательного движения газового потока, но и под действием броуновского движения, т. е. ударов молекул, и образующихся при турбулентном движении газового потока вихрей. При этих двух воздействиях частицы будут двигаться не параллельно направлению газового потока и не параллельно одна другой. Следовательно, они могут сталкиваться между собой и со стенками аппарата. При столкновении со стенками частицы прилипают к ним, а при столкновении одна с другой слипаются. Если аэрозоль состоял из мелких капель, то в результате таких столкновений будут получаться более крупные капли (коа-лесценция). [c.82]

Для коагуляции (укрупнения) взвешенных в газе частиц широко применяют турбулентные промыватели, иначе называемые скрубберами Вентури. Принцип действия скрубберов Вентури основан на использовании динамического напора газа для раздробления на капли жидкости, вводимой в газовый поток. В движ ущемся с большой скоростью потоке газа вследствие большой турбулентности происходит весьма интенсивное движение частиц, столкновение их с каплями жидкости и коагуляция их за счет улавливания частиц каплями жидкости и укрупнения капель. [c.151]

Дробление капель в газовых потоках. Попадая в поток газа, жидкие капли, в отличне от твердых частиц, деформируются и в них возникает внутреннее движение. Развитие этих процессов [c.164]

Аппарат работает следующим образом. Очищаемый газ поступает сверху на первую ступень очистки — в трубу Вентури скорость газа в горловине трубы достигает 50 м/с. В трубу-распылитель подается жидкость с помощью механической форсунки. В горловине и диффузоре трубы Вентури происходит увлажнение газа, его охлаждение и коагуляция частиц пыли, а также поглощение газообразных примесей каплями жидкости. Газовый поток после первой ступени очистки попадает в закручиватель и, выходя из него в основное реакционное пространство ЭПП, превращает жидкость в подвижную пену, одновременно сообщая ьсей газожидкостной системе вращательное движение. Скорость газа в реакционном пространстве ЭПП может достигать 7 м/с. В слое пены происходит вторая ступень обработки газа — окончательное улавливание пыли и газообразных примесей. Пройдя сепаратор, газ удаляется в атмосферу, а жидкость вновь сливается в бункер. [c.264]

Жидкость. В многофазные потоки жидкость может входить в виде непрерывной среды, содержащей диспергированные элементы твердых тел (частицы), газов (пузырьки) или других жидкостей (капли). Жидкая фаза также может быть дискретной, например в виде капель, взвешенных в газовой фазе или другой жидкости. За исключением некоторых специальных видов неньютопов-ских жидкостей, жидкости сильно отличаются от твердых тел своей реакцией на силы деформации. В твердых телах, если сила деформации не слишком велика, возникают маленькие обратимые деформации (упругие), вызывающие равную и противоположную по знаку силу, уравновешивающую приложенную силу, при условии, что твердое тело должно оставаться в покое. В жидкости же уравновешивающая сила может возникать только при условии, что жидкость находится п движении. Жидкость также отличается от твердого тела той легкостью, с которой деформируется граница с другими текучими средами (газами или жидкостями). Существование сил поверхностного натяжения (которое может рассматриваться как [c.175]

Предварительно подмагниченный газовый поток с начальной запыленностью 50—60 г/м направляется на зеркало жидкости аппарата и проходит в щель между жидкостью и элероном со скоростью 10 м/с. В зависимости от числа действующих полок с магнитными наконечниками по высоте шахты и от расхода газа самопроизвольно устанавливается уровень подъема газожидкостной смеси. Газовый поток срывает и увлекает за собой слой жидкости в ствол шахты. Благодаря расположенным в шахматном порядке механическим магнитным затворам, образованным магнитными системами, формируется по высоте ряд последовательных, интенсивно чередующихся по направлению вихрей газожидкостной смеси, которая перемешивается с жидкостью для промывки. Турбулентное движение, влияние электромагнитных сил, взаимодействие с влагой ведут к энергичной коагуляции частиц, выделению их из газового потока и выпадению в бункер. Из шахты газопромывателя воздушный поток, насыщенный парами, каплями, брызгами промывной жидкости и неуловленными частицами пыли, поступает в капле-уловитель циклонного типа. Под действием центробежных сил оставшиеся частицы пыли и капли жидкости оседают на стенках циклона и по мере накопления стекают в бункер. Производительность установки 6000 м /ч. Годовой экономический эффект от внедрения 50 тыс. руб. [c.172]