Сплошная фаза

Режим захлебывания, или барботажный, возникает в результате накопления жидкости в насадке. Жидкость накапливается в насадке до тех пор, пока сила тяжести ее не уравновесит сил трения. Накопление жидкости начинается с нижнего слоя насадки и постепенно распространяется на всю высоту насадки. Газ перестает быть сплошной фазой и барботирует через слой жидкости. По мере накопления жидкости резко возрастает гидравлическое сопротивление, а увеличения скорости газа при этом почти не происходит (см. рис. 20, отрезок [c.67]

Применяются также колонны с насадкой из колец Рашига, причем между слоями насадки устанавливают распределительные тарелки с перфорацией для прохождения диспергируемой фазы и подъемными или спускными стаканами для сплошной фазы. [c.254]

Режим уноса возникает при скорости выше скорости газа в режиме захлебывания. Газ снова становится сплошной фазой, и жидкость уносится из аппарата в виде брызг вместе с газом. Жидкость почти пе поступает на насадку, не происхо-5 67 [c.67]

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]

Общую систему параметров, от которых зависит сила сопротивления, действующая на частицу, движущуюся в потоке сплошной фазы, в случае капель и пузырей необходимо дополнить введением вязкости дисперсной фазы Дд, от которой зависит подвижность их поверхности. Кроме того, форма капель и пузырьков не является заданной, а формируется в процессе движения. Известно, что она определяется мгновенным балансом силы давления, действующей на поверхность деформируемой частицы со стороны окружающей жидкости и стремящейся сжать ее в направлении движения и силы поверхностного натяжения, препятствующей такому сжатию. Сила давления пропорциональна скоростному напору Рс /2, а сила поверхностного натяжения — капиллярному давлению 2о/с э, где а - поверхностное натяжение. Поэтому система определяющих параметров для силы сопротивления, действующей на капли и пузыри, должна иметь вид (1 ,, р , А<с, А<д, о. [c.39]

В каждом сечении колонны при огибании потоками элементов насадки наблюдается неравномерность местных скоростей отдельных потоков. Кроме того, внутри сплошной фазы возможно существование потоков, обратных по направлению к движению основной массы жидкости этой фазы. Возникновение таких потоков обусловлено турбулентными пульсациями, а также тем, что некоторое количество сплошной фазы увлекается вместе с каплями диспергированной фазы. Таким образом, спектр плотности распределения скоростей для отдельных элементов потока сплошной фазы в сечении колонны будет иметь вид, показанный на рис. 3.4. [c.30]

Рис. 3.4. Спектр плотности распределения скоростей элементов потока сплошной фазы в сечении колонны

Общая пропускная способность колонны по сплошной фазе характеризуется величиной средней скорости, определяемой как сумма скоростей прямого и обратного потоков [c.31]

Струйные тарелки (рис. 18) создают направленное движение жидкости и хорошо работают при высоких жидкостных нагрузках. При невысоких скоростях газа (пара) тарелки работают в барботажном режиме, кроме того, при малых скоростях пара наблюдается провал жидкости. Минимально допустимая скорость по газу в отверстиях чешуек составляет 7 м/с. При повышении скорости барботажный режим переходит в струйный (капельный), при этом сплошной фазой становится газ (пар), а жидкость распыляется на капли. Этот режим отвечает наибольшей поверхности контакта фаз и является рабочей областью, скорость пара в отверстиях при этом выше 12 м/с. Тарелки рекомендуются для разделения загрязняющих сред. Ы [c.64]

Здесь /= 1 относится к дисперсной и = 2 к сплошной фазам. [c.7]

Кривая сопротивления для д = 1 разделяет область между линиями для твердой сферы и газового пузырька на 50 100 две части, что позволяет проводить оценочные расчеты при произвольных значениях параметра д. Если необходимо найти более точное значение скорости капли по известному диаметру и заданному отношению вязкостей дисперсной и сплошной фаз, то можно воспользоваться формулами (1.86), (1.89) ирис. 1.5. [c.24]

В уравнении (1.136) и определяется с помощью предьщущей корреляции, а эмпирическая величина Г находится с помощью графика, представленного на рис. 1.17. Зависимость проверена только на системах, в которых сплошной фазой являлась вода. [c.46]

Второе условие, применимое только для случая образования капли в очень вязкой сплошной фазе, предполагает, что в момент отрыва длина шейки капли равняется радиусу капли в конце первой стадии К1. [c.57]

Здесь - средний (макроскопический) тензор скоростей деформаций в сплошной фазе с компонентами [c.61]

Наличие частиц в сплошной фазе учитывается введением в уравнение (2.7) эффективных коэффициентов сдвиговой (р. ) и объемной (Г ) вязкости, зависящих от . При малых скоростях, которые имеют место в колонных аппаратах, можно пренебречь сжимаемостью фаз и считать, что 0, = 2 , о. (2-8) [c.61]

Следует отметить, что в двухфазном потоке осредненная величина V Кс может, вообще говоря, не быть равной нулю, даже в том случае, когда сплошная фаза является несжимаемой жидкостью (см. уравнения сохранения массы (2.4)). Однако надо иметь в виду, что средний тензор вязких напряжений может быть получен путем осреднения мелкомасштабных тензоров в фазах, которые для несжимаемых жидкостей имеют структуру, аналогичную (2.8). [c.61]

Влияние концентрации частиц на величину эффективной вязкости 1 при малых концентрациях проявляется лишь в том, что частицы непроницаемы для сплошной фазы. Этот эффект был учтен Эйнштейном, который получил следующее выражение для эффективной вязкости разбавленной суспензии [2] [c.61]

В том случае, когда сплошная фаза не является очень вязкой жидкостью, при решении целого ряда задач, связанных с расчетом средних по сечению гидродинамических характеристик вертикальных дисперсных потоков, можно пренебречь вязкими напряжениями в сплошной фазе, положив в (2.5) [c.62]

Тензор напряжений в дисперсной фазе Хд можно полагать равным нулю лишь в том случае, если частицы взаимодействуют между собой только через посредство сплошной фазы, а непосредственные взаимодействие частиц (столкновения) отсутствуют. Считается, что такая ситуация имеет место при движениях твердых частиц, капель или пузырей в жидкостях. При движении твердых частиц в газе и больших объемных содержаниях твердой фазы через поверхность вьщеленного объема смеси посредством столкновений частиц передается дополнительный импульс, связанный с их хаотическим движением. Этот импульс воспринимается дисперсной фазой. Поэтому тензор напряжений в дисперсной фазе в этом случае можно представить в виде [c.62]

Формула (2.59) проверена авторами [130] в интервале концентраций от 0,01 до 0,75 с использованием 602 экспериментальных точек из восьми различных источников для шестнадцати различных систем жидкость—жидкость, в которых сплошной фазой являлась вода. Для 92,4 % расчетных значений относительной скорости отклонение от экспериментальной величины составляет 20 %. [c.82]

В режиме, автомодельном по вязкости сплошной фазы / = 0 для, твердых частиц [122] С=0,44, и=1,78 для деформированных капель [c.88]

Так как для противоточного режима движения фаз и для прямоточного режима в направлении гравитационных сил с малым значением расхода сплошной фазы могут существовать несколько равновесных состояний, представляет интерес установить, какое состояние будет реализоваться при том или ином граничном условии. Это можно сделать, проанализировав качественный характер интегральных кривых уравнения 96 [c.96]

Для полного заполнения аппарата взвешенным слоем частиц необходимо либо создать превышение расхода дисперсной фазы на входе в аппарат над расходом на выходе, либо уменьшить расход сплошной фазы на входе, не уменьшая его на выходе, чтобы дать возможность поступающей дисперсной фазе вытеснить лишнюю сплошную фазу из колонны. При этом взвешенный уплотненный слой частиц будет постепенно заполнять аппарат, перемещая свою границу со слоем частиц, движущихся в режиме обычного осаждения в сторону ввода дисперсной фазы. [c.99]

Выражение для скорости сплошной фазы получим следующим образом. Сложим уравнения (2.89) и решим полученное уравнение сохранения массы смеси. В результате будем иметь [c.101]

Значение приведенной скорости сплошной фазы на входе дисперсной фазы для противоточного движения может быть определено из материального баланса с использованием заданного значения этой скорости на входе в аппарат и заданной степени извлечения (насыщения). При прямотоке входы обеих фаз совпадают. Соотношение (2.93) с учетом (2.92) дает [c.101]

Особенностью противоточного движения фаз является то, что как режим осаждения, так и режим движения во взвешенном состоянии могут существовать лишь в ограниченном интервале расходов фаз. При некоторых значениях расходов фаз, максимальньк для данной системы частицы-жидкость, происходит нарушение устойчивого стационарного течения. Это явление получило название захлебывания. В различных системах оно может проявляться по-разному. В системе твердое тело-жидкость наблюдается выброс частиц из колонны со сплошной фазой [c.95]

Дисперсный поток в конических аппаратах. В ряде случаев течение дисперсной смеси происходит в аппаратах или их частях, имеющих коническую форму. Предположим, что конусность аппарата не слишком велика, так что движение частиц и сплошной фазы можно рассматривать в рамках одномерной модели. В этом случае уравнения сохранения массы будут иметь вид ., [c.103]

За положительное направление здесь выбрано направление движения дисперсной фазы в неподвижной сплошной фазе. Подставив соотношение [c.107]

Точность метода при определении параметров при захлебывании ниже, чем при определении концентрации дисперсной фазы, особенно при больших расходах сплошной фазы. Для получения более точных результатов в этой области рекомендуется определять несколько значений расходов фаз при захлебывании и проводить графическое осреднение с использованием фиксированной точки д = 0, = 1. [c.109]

Рассмотрим вывод уравнения этой модели, исходя из характера потоков внутри сплошной фазы в насадрчной колонне [19 ]. [c.30]

В результате сопоставления экспериментальных данных по зависимости коэффициента сопротивления от отношения вязкостей дисперсной и сплошной фаз в диапазоне 4<Ке2<100 и значений ц = 0 0,0476 0,0781 0,266 0,554 1,06 1,40 авторы работы [11] предложили графическую корреляцию между величинами С/Л и 3,05Ке7° , где [c.14]

Исследование процесса образования пузырей и капель при истечении жидкостей или газов из отверстий и сопел имеет исключительно важное значение для разработки научно-обоснованных методов расчета колонных аппаратов, в которых межфазная поверхность создается путем диспергирования жидкости или газа. Механизм образования пузырей и капель чрезвычайно спожен и определяется очень большим числом параметров. Параметры, влияющие на процесс образования пузырей, можно подразделить на конструктивные, параметры, связанные со свойствами газов и жидкостей, и режимные параметры. К первому классу относятся диаметр, форма, ориентация и конструкция сопла, а также материал, из которого он изготовлен. Кроме того, чрезвьиайно важным конструктивным параметром для образования пузырей, является объем газовой камеры, из которой происходит йстечение газа в жидкость. К параметрам, связанным со свойствами выбранной системы, можно отнести поверхностное натяжение на границе раздела фаз, плотность и вязкость жидкости и газа, угол смачивания и скорость звука в газе. И, наконец, режимные параметры включают объемный расход диспергируемой фазы, величину и направление скорости сплошной фазы, высоту уровня жидкости в колонне, перепад давления в сопле и температуру. Не все названные параметры равноценны и одинаково важны для процессов образования капель и пузырей, однако большинство оказывает существенное влияние на величину отрывного диаметра и частоту образования диспергируемых частиц. [c.48]

При феноменологическом подходе структура указанных параметров постулируется на основе более или менее правдоподобных гипотез, а для нахождения коэффициентов, входящих в полученные соотношения, привлекаются экспериментальные данные. Метод осреднения дает возможность конкретнее и более обоснованно установить структуру указанных выше членов, связав их.с параметрами течения на уровне отдельных частиц (мелкомасштабного течения). Однако для того, чтобы связать эти параметры с параметрами осредненного движения фаз, приходится вводить достаточно приближенную схематизацию мелкомасштабного течения, поскольку точное определение локальных характеристик течения дисперсной смеси практически невозможно. Окончательный вид выражений для тензоров напряжений в фазах и силы межфазного взаимодействия в зависимости от способов осреднения и принятых схем мелкомасштабного течения оказывается различным. Кроме того, эти выражения могут быть получены аналитически лишь для предельньгх случаев движения дисперсной смеси, когда сплошная фаза — очень вязкая или идеальная жидкость. Поэтому в дальнейшем для определения структуры указанных выше членов будем использовать в основном феноменологический подход, привлекая лишь в некоторых случаях результаты, полученные аналитическими методами. [c.60]

Характер кривых слева от оси >р° соответствует однонаправленному движению частиц и сплошной фазы против гравитационных сил (равнодействующей силы тяжести, действующей на частицу, и гравитационной составляющей силы Архимеда). Кривые справа от оси соответствуют течениям, при которых направление движения частиц совпадает с направлением гравитационных сил. Для представленного на рис. 2.2 частного [c.91]

НИИ она падает. Объемная концентрация частиц в первом режиме сравнительно невелика, а скорость частиц достаточно высока. Наблюдается интенсивное мелкомасштабное пульсационное движение частиц и значительное перемешивание как сплошной, так и дисперсной фазы по высоте аппарата. Движение частиц во втором режиме носит замедленный и достаточно регулярный характер . Объемная концентрация частиц Bbmie, чем в первом режиме, и при не слишком больших расходах сплошной фазы близка к концентрации плотной упаковки. Продольное перемешивание значительно снижено по сравнению с первым режимом. Частицы соприкасаются друг с другом. Капли и пузыри в этом режиме заметно деформированы. За эти особенности второй режим движения капель и пузырей получил название режима плотной упаковки [156] или плотного слоя [133]. Из-за высокой объемной кош1ентрации частиц, а следовательно, и значительной межфазной поверхности, а также низких значений коэффициентов продольного перемешивания режим движения частиц во взвешенном состоянии имеет преимущества по сравнению с режимом обычного осаждения при проведении процессов тепло- и массообмена. [c.95]

Для реализации однонаправленного восходящего движения фаз (прямоточного течения против гравитационных сил дая частиц тяжелее сплошной фазы) необходимо выполнение условия Мд>0. Это условие с учетом уравнения (2.87) и второго соотношения (2.77) дает [c.100]

Неравенство (2.88) означает, что концентрация дисперсной фазы при восходящем однонаправленном течении всегда должна быть больше некоторой величины, зависящей от приведенной скорости сплошной фазы. Ограничение снимается лишь при т. е, в том случае, когда приведенная скорость сплошной фазы становится больше скорости свободного осаждения частиц. При этом условие (2.88) всегда будет выполняться. Ясно, что при отсутствии устройств, ограничивающих движение частиц снизу, рассматриваем1лй режим неустойчив. Любое случайное уменьшение концентрации дисперсной фазы в нижней части аппарата ниже необходимого предела приводит к нарушению восходящего движения частиц в этой точке и переходу в режим осаждения. Сужающее устройство или решетка, скорость сплошной фазы в отверстиях которых выше скорости свободного осаждения частиц, предотвращают переход частиц в режим свободного осаждения, а тем самым поддерживают концентрацию во взвешенном слое в соответствии с неравенством (2.88). При Усо>1 необходимость в устройстве, ограничивающем поток снизу, отпадает. Такой режим обычно называют вертикальным транспортом. [c.100]

Вертокалы1ый дисперсный поток при медленно изменяющемся размере частиц. Рассмотрим стационарное течение дисперсной системы, в которой в результате фазового перехода происходат изменение объема частиц. Будем предполагать, что при этом форма частиц остается близкой к сферической, монодисперсной состав частиц не нарушается, а изменением плотностей фаз можно пренебречь. Система уравнений сохранения массы дисперсной и сплошной фаз и числа частиц в этом случае будет иметь вид [c.100]

На рис. 2.9 приведены построенные по соотношению (2.134) зависимости скорости распространения малых возмущений 7 от равновесной объемной концентраш1и дисперсной фазы при различных значениях приведенной скорости сплошной фазы со твердых частиц тя желее сплошной фазы, оседающих в режиме Ньютона (рс<Рд, и=1,78, / = 0). На этом же рисунке представлены зависимости установившейся скорости осаждения частиц д от равновесной объемной концентрации дисперсной фазы, построенные по соотношению, следующем> из уравнения (2.123) [c.117]