Скорость барботажа пузырей

Для того чтобы выяснить, какое расстояние должно быть между наружными краями колпачков, необходимо ясно представить картину барботажа. При малых скоростях пара при прохождении пара в жидкости возникает пузырьковый режим барботажа, характеризующийся тем, что сквозь щели колпачков выходят отдельные пузыри пара. При увеличении скорости отдельные пузыри сливаются и образуют струи. Эти струи, вытекая в среду, обладающую значительно большей плотностью, распадаются на п ыри. Участок сплошной струи получил наименование факела, а этот режим барботажа назван струйным. Скорость течения пара, при которой пузырьковый режим барботажа переходит в струйный, носит название критического. Для случая истечения газа в жидкость через круглые отверстия Аксельрод и Дильман [7 ] предложили формулу [c.152]

Обозначим константу скорости реакции первого порядка в слое твердых частиц порозностью через к. Будем рассматривать гетерогенные реакции в системе газ — твердые частицы их общая скорость лимитируется либо диффузией, либо кинетикой реакции адсорбции или десорбции. В первом случае процесс может лимитироваться внутренней диффузией (в порах частицы) либо внеш-йей (к наружной поверхности частицы). Общая скорость реакционного процесса максимальна в случаях, когда лимитирующей стадией является внешняя диффузия. Кроме того, диффузия может контролировать процесс в слое с барботажем пузырей, когда наиболее медленной стадией является приток свежего реагента от пузырей к непрерывной фазе. [c.311]

В настоящее время не существует метода предсказания оптимального распределения частиц но размерам применительно к крупным установкам. Если это и было бы возможно, то, все равно, в большинстве промышленных установок существуют ограничения относительно размеров используемых частиц, поскольку эти размеры предопределены особенностями осуществляемого процесса, а не характеристиками псевдоожижения. Даже в тех случаях, когда можно регулировать размеры частиц исходного зернистого материала (нанример, при использовании экономически выгодных высоких скоростей газа усиливается истирание частиц, повышается унос мелочи), возникает слой с равновесным распределением частиц но размера . Такое распределение может и не дать оптимальных характеристик слоя с барботажем пузырей. [c.700]

Изучали расширение слоя и определяли скорость в момент возникновения пузырей при псевдоожижении различных твердых частиц воздухом под давлением 1 -10 — 1,4-10 Па (от 1 до 14 ат) в трубе диаметром 101,6 мм, снабженной пористым бронзовым газораспределительным устройством (средний размер пор 2 мкм, максимальный — 10 мк>1). Особое внимание было уделено определению скорости воздуха в момент возникновения пузырей, для чего скорость воздуха увеличивали очень плавно до появления первого пузыря. Как только он достигал свободной поверхности слоя, наблюдалось резкое уменьшение высоты последнего и устанавливался непрерывный барботаж пузырей. [c.54]

Многие исследователи отмечали, что в псевдоожиженном слое с интенсивным барботажем пузырей или движением поршней наблюдается периодическое движение твердых частиц у стенок аппарата. В начале цикла отмечается равномерное движение частиц вверх, затем оно замедляется и прекращается, после чего частицы начинают двигаться в обратном направлении с возрастающей скоростью до наступления внезапной инверсии движения начинается новый цикл. На рис. У-11 сопоставлены результаты тщательных измерений скоростей твердых частиц в таком цикле [c.183]

При рассмотрении слоя со свободным барботажем пузырей необходимо учитывать их коалесценцию. Напомним, что для случая поршневого режима постулировали полное перемешивание газа дискретной и непрерывной фаз при коалесценции. Вероятно, для слоев с барботажем пузырей можно ожидать более высокой скорости межфазного обмена газом, нежели для изолированного пузыря в отсутствие коалесценции. [c.291]

При массовом барботаже пузыри имеют форму сплющенного эллипсоида, короткая ось которого расположена в направлении движения. Для расчета скорости подъема таких пузырей применимо уравненне [20 ] [c.269]

Критическую высоту надслоевого пространства при развитом псевдоожижении (числе псевдоожижения больше 2—5), при которой унос Му2 практически равен нулю, можно оценить по модифицированной формуле Баскакова [17] (при скорости газа, большей скорости начала барботажа пузырей) - [c.332]

При псевдоожижении газами с увеличением их скорости слой, как указывалось выше, последовательно проходит стадии спокойного псевдоожижения (слой относительно однороден по объему) и неоднородного псевдоожижения (барботаж пузырей, образование агрегатов — слой неоднороден по объему). При дальнейшем увеличении скорости газа, когда порозность е превышает 0,7—0,8, слой снова становится однородным с более или менее равномерно распределенной в нем твердой фазой (в случае полидисперсного состава зернистого материала — слой с сепарацией частиц по высоте в зависимости от их размера). В случае псевдоожижения капельной жидкостью слой постепенно расширяется от состояния спокойного псевдоожижения до сепарированного слоя, как правило, минуя стадию образования неоднородного слоя. [c.96]

Исходя из физических представлений, можно ожидать, что интенсивность перемешивания ожижающего агента должна особенно быстро возрастать при переходе от спокойного, однородного псевдоожижения к слою с барботажем пузырей. При дальнейшем увеличении скорости газа растут размеры и количество газовых [c.212]

Представленная выше картина может значительно осложниться при осуществлении каталитических реакций, где ожижающий агент (реагирующие вещества) в значительной степени переносится в слое с частицами контактной массы за счет адсорбционно-десорб-ционного механизма, В этих случаях увеличение скорости ожижающего агента может привести к видимому повышению величины Пив случае интенсивного барботажа пузырей, что, вероятно, и наблюдалось в работе [406]. [c.213]

Таким образом, при барботаже возможны два режима образования пузырей 1) режим свободного всплывания, когда размеры пузырей не зависят от объемной скорости газа в отверстии (I/), и 2) режим цепочечного движения, когда размеры и скорость всплывания пузырей зависят от V. [c.367]

Выше было показано, что скорость всплывания одиночных пузырей в жидкости (но) вследствие их деформации стремится к постоянному значению, равному для воды 20—30 см/сек. Скорость всплывания пузырей относительно сосуда при диспергировании их через перфорированную тарелку больше Ыо и линейно возрастает со скоростью подачи газа. Последнее, очевидно, является следствием возникающих в барботажном слое конвективных токов жидкости. На наличие конвективных токов жидкости при интенсивном барботаже указывалось в литературе ранее [10]. Это явление используется также в барботажных аппаратах с диффузором для создания более регулярного тока жидкости (в диффузоре— вверх, между стенкой аппарата и диффузором — вниз). [c.373]

Существуют три режима образования пузырей статический, динамический и с постоянной частотой [48]. Во всех случаях надо получать пузыри наименьшего размера, избегать их слияния. Методика расчета закалки при барботаже представлена в [48]. Результаты такого расчета (рис. 2.25) позволяют определить изменение температуры парогазовой смеси со временем. Расчеты, подтверждаемые экспериментом [48], показывают, что течение остается пузырьковым в широком интервале расходов, диаметров отверстий и температур газа. Такое течение рекомендуется как один из возможных вариантов закалки продуктов реакции с частичной утилизацией теплоты. Вследствие небольших скоростей движения пузырей и нулевой скорости жидкости скорость закалки не превышает 10 К/с. В закалочном устройстве барботажного типа (рис. 2.26) поток высокотемпературного газа подается через патрубок 1, дробится на распределительной решетке 2, а полученная парогазовая смесь через патрубок 3 поступает в конденсатор 4. Газ отделяется в сепараторе 5, а жидкость через патрубок 6 вновь возвращается в емкость 7. Для слива жидкости служит патрубок 8, [c.130]

Среднее значение скорости Ы] восходящего потока жидкости равно разности между скоростью всплывания пузырей при интенсивном барботаже и предельной скорости всплывания одиночных пузырей, т. е. [c.373]

Отношение рабочей скорости потока к начальной критической скорости (число псевдоожижения /Сю) лежит в пределах 1,5—2,0. При /( =5- -6 начинается характеризующийся барботажем пузырей газа и канальными проскоками режим кипения, который ухудшает контакт газа с зернами катализатора и сопровождается сильными колебаниями сопротивления слоя. [c.417]

Как указывалось выше, число псевдоожижения в практических условиях значительно превышает единицу и гидродинамическое состояние псевдоожиженного слоя катализатора заметно отличается от состояния, соответствующего критической скорости (равенство весового градиента перепаду давления). На практике псевдоожижение почти всегда сопровождается барботажем пузырей газа, а также канальными и поршневыми проскоками газовых струй (режим кипящего слоя). [c.418]

Представляло интерес выяснить влияние размеров пузырей Ч генерирующих капли, на их состав. В табл. 1 приведены данные о зависимости соотношений ионов в каплях от диаметра пузыря. Эксперимент проводили при отсутствии пенообразования. Использовали набор фильтров Шотта и бактериальный фильтр Ф - Для каждого фильтра подбирали оптимальную скорость барботажа, при которой достигалось максимальное разделение ионов. Размеры пузырей рассчитывали по максимальному радиусу пор фильтра по формуле, приведенной в работе [41]. [c.13]

Если свободная поверхность слоя доступна для наблюдения, то можно получить дополнительную информацию. При не очень интенсивном барботаже газовых пузырей легко наблюдать выход отдельных пузырей на поверхность слоя, а также измерить их частоту и размеры. Обычно для таких измерений необходима фото- или киносъемка, так как процесс протекает быстро и зафиксировать его с достаточной точностью визуально весьма трудно. При значительных скоростях газа невозможно различить выход отдельных пузырей и получить сколько-нибудь значительную количественную информацию. Качество визуальных наблюдений зависит от природы материала. На фото IV- особенно четко видны полусферические вздутия на поверхности слоя порошкообразного катализатора в момент, предшествуюш ий выходу пузыря из слоя Для образования пузырей можно ввести в минимально псевдоожиженный слой (или в слой со слабым барботажем пузырей) дополнительное количество газа через отдельное отверстие в основании слоя или внутри него. Фиксируя промежуток времени от ввода газа до выхода пузыря из слоя, легко определить среднюю скорость движения пузыря [c.123]

На рис. V-16 данные ряда работ сопоставлены с уравнением (V,30) наличие или отсутствие поршней показано точками, расположенными, соответственно, выше или ниже пунктирной прямой. Состояние слоя оценивалось авторами субъективно, и за начало возникновения поршней принимался момент, когда переме-ш,ения свободной поверхности псевдоожиженного слоя становились достаточно заметными. Так, одни авторы отмечали заметное или значительное колебание поверхности слоя другие регистрировали хорошую, удовлетворительную или плохую однородность слоя, и эти оценки принимались, соответственно, за слабый барботаж пузырей, возникновение поршней и ярко выраженный поршневой режим. В одной из работ описан слой в состоянии плохой однородности, которое, видимо, соответствует интенсивному барботажу пузырей или началу их образования. В других работах определяли условия возникновения поршней, причем в первой из них зафиксированы скорости газа в начале поршневого режима. [c.193]

Простейшее взаимодействие жидкости и газа - барботаж последнего через жидкость (рис. 2.81,г,д) и разбрызгивание жидкости в газе (рис. 2.81,е). Интенсивность взаимодействия фаз при барботаже зависит от скорости всплытия пузырей и их размера. Скорость всплытия определена фавитационными силами и потому офаничена. Размер пузырей можно варьировать в офаниченных пределах - в свободном барботажном слое мелкие пузыри сливаются, а крупные - неустойчивы и быстро распадаются. Объемный коэффициент массообмена в свободном барботажном слое, как правило, не превышает величины 0,3 с . Мелкие пузыри, размер которых зависит от выходного отверстия в барботере, удается сохранить в тонком слое жидкости. Это удобно сделать в многослойном реакторе как с переливными устройствами (рис. 2.81,ж), так и с ситчатыми провальными распределителями потока - тарелками (рис. 2.81,з). В реакторе с разбрызгивателем (рис. 2.81,е) мелкие капли более устойчивы в размерах, но скорость их падения определена силами фавита-ции и захватом потоком газа (особенно для мелких капель). Массообмен между фазами можно интенсифицировать, если жидкость диспергировать специальными форсунками они значительно развивают поверхность контакта фаз и скорость их движения. Но это же добавляет трудности в последующем сепарировании газа и жидкости. [c.167]

Предельным случаем псевдоожижения с барботажем пузырей является поршневой режим, когда пузырь занимает все сечение аппарата. Полагают, что в данном случае продольное перемешивание относительно невелико. Это предположение нельзя считать очевидным) процесс перемешивания при поршневом режи.ме нуждается в специальном исследовании. Кроме того, необходимо рассмотреть про.межуточный диапазон размеров пузырей и скоростей их подъема — от изолированных (пристеночный эффект отсутствует/) до поршней (пристеночный эффект доминирует). И если бы оказалось, что продольное перемешивание заметно уменьшается в истинно поршневом режиме, то тщательное изучение промежуточного диапазона размеров пузырей стало бы особенно необходимым. [c.253]

Совсем недавно было показано что в слое со свободным барботажем пузырей средние скорости пузыря часто превышают теоретические скорости подъема газовой пробки и обычно значительно больше теоретической скорости подъема, пузыря. При псевдоожижении слоев кварцевого песка = 2,5 см/с) в аппарате квадратного поперечного сечения площадью 0,37 м установлено что скорость подъема пузыря много выше, чем можно ожидать, если принять скорость пузыря в коллективе равной / ,00 [c.278]

В псевдоожиженном слое существуют благоприятные условия для тепло-и массообмена между твердыми частицами и ожижающим агентом происходит быстрое перемешивание твердых частиц. При атом коэффициенты теплообмена с наружной поверхностью аппарата весьма высоки, поэтому аппараты с псевдоожиженным слоем используют как теплообменники и хими-ческие реакторы, особенно в тех случаях, когда требуется тонкое регулирование температуры и когда системе нужно сообщать (или отеодить ив нее) большие количества тепла. В связи с атим необходимо выяснить характер движения ожижающего агента и твердых частиц. По внешнему виду поток ожижающего агента в псевдоожиженном слое кажется турбулентным. Однако при скоростях, близких к скорости начала псевдоожижения, и в непрерывной фазе неоднородного слоя с барботажем пузырей движение потока обычно является ламинарным этот режим нарушается только в сильно расширенном Однородном слое и при использовании крупных твердых частиц. [c.38]

Дэвидсон и Харрисон предложили простую теорию стабильности пузырей, предсказывающую, в частности, существование минимального размера стабильного пузыря и позволяющую оценить порядок его величины. Вкратце теория предполагает, что при скорости потока сжижающего агента, превышающей скорость витания твердых частиц, последние будут захватываться из кильватерной зоны нижней частью нузыря и разрушать его. Нельзя отрицать возможность разрушения пузырей по такой схеме однако авторы предполагают (по аналогии с пузырями в капельной жидкости), что скорость ожижающего агента имеет тот же порядок величины, что и скорость пузыря. Как будет показано ниже, в псевдоожиженном слое с барботажем пузырей скорость ожижающего агента имеет тот же порядок, что и скорость начала псевдоожижения (примерно 311 ), и не зависит от скорости пузырей . [c.138]

Совсем недавно было показано что в слое со свободным барботажем пузырей средние скорости пузыря часто превышают теоретические скорости подъема газовой пробки и обычно значительно больше теоретической скорости подъема пузыря. При псевдоожижении слоев кварцевого песка U f = 2,5 см/с) в аппарате квадратного поперечного сечения площадью 0,37 м установлено что скорость подъема пузыря много выше, чем мон<но ожидать, если принять скорость пузыря в коллективе равной иьоа-Следовательно, при использовании различных моделей можно в настоящее время лишь постулировать, что уравнение (VII,29а) применимо к слоям со свободным барботажем пузырей, и затем убедиться, что допущение о более высоких значениях па не дает осложнений. [c.278]

Если циркуляция в действительности существует, то скорость подъема пузыря увеличится, время пребывания пузырей в слое уменьшится и при этом понизится интенсивность газового обмена. Следовательно, в реакторах макроциркуляция, по-видимому, дает отрицательный эффект . На макроциркуляцию можно воздействовать, выбирая конструкцию распределительного устройства и размещая в слое внутренние устройства. Конструкция распределителя должна обеспечить минимальный перепад давления, необходимый для поддержания устойчивого равномерного барботажа пузырей. Это очень важный аспект, но он выходит за пределы данной главы (см. главы XIII и XIX). Совершенно очевидно , что общая циркуляция, желательная, например, для перемешивания частиц, может быть интенсифицирована путем повышения [c.308]

При изучении продольного перемешивания стеклянных шариков, псевдоожиженных в слое сетчатых колец Рашига, установлено что в присутствии последних псевдоожижение становится более однородным, а продольное перемешивание газа уменьшается. С увеличением скорости газового потока число Боденштейна для продольного перемешивания проходит через минимум при порозности в интервале 0,55—0,65. Этот минимум совпадает с переходом от режима с барботажем пузырей к сплошному потоку. Повышение расхода газа приводит к увеличеник> интенсивности движения частиц и относительному росту ограничений этого движения (из-за столкновений с насадкой и другими твердыми частицами после их столкновения с насадкой). В результате распределение ожижающего газа по поперечному сечению слоя ста новится более равномерным. Пузыри уже нельзя наблюдать визуально, хотя псевдоожиженный слой не является однородным, поскольку еще существуют области высокой и низкой [c.309]

Уравнение VIII,3) было использовано для описания реакций в псевдоожиженном слое с барботажем пузырей. Однако достаточно хорошее соответствие эксперимента и расчетной модели частичного перемешивания наблюдалось только при низких скоростях газа, когда средний размер пузырей еще мал. [c.335]

Типичная зависщость высоты пены от линейной скорости газа показана на рис. 2 (во введении). Всплывающие к поверхности жидкости пузырьки газа при барботаже (т. е. при низких и>г) обладают весьма малой массой и небольшой скоростью. Поэтому кинетическая энергия пузырьков невелика и ее может не хватить для преодоления механической прочности адсорбционного слоя на поверхности раздела жидкость — газ. В этом случае [158, 234] над слоем жидкости образуется слой малоподвижной пены, имеющей ячеистую структуру (Шр до 0,5—0,7 м/с). С увеличением скорости газа пузыри (ячейки) пены уменьшаются, а подвижность ее возрастает. При скорости газа 1—1,3 м/с можно наблюдать некоторое уменьшение объема пенного слоя, имеющего подвижный вихревой характер [231], однако при дальнейшем увеличении Шр растет и Н. Обычно при Шг = 3ri-Ч-4 м/с наблюдается разрушение пены и превращение ее в брызги, взвешенные в газе. Такой режим уже не удобен для практического использования из-за очень большого уноса жидкой фазы. [c.29]

При дальнейшем увеличении скорости газа возрастает размер пузырей. Последние, поднимаясь обычно с большей скоростью, чем остальная часть газа, резко турбулизуют систему. В этом случае говорят о слое с барботажем пузырей (рис. 1-1,6). Свободная поверхность такого слоя испытывает значительные колебания уходяшие из слоя пузыри, прорывают эту поверхность, образуя над ней всплески материала (рис. 1-1,в). [c.23]

Таким образом, резонно предположить, что в виде пузырей проходит избыток газа сверх необходимого для начала барботажа пузырей. Укажем, что и это предположение является лишь приближением к реальным системам, хотя и более обоснованным, чем двухфазная теория. В реальных системах с ростом скорости газа возрастает относительное количество дискретной фазы, но одновременно растет и абсолютное количество газа, проходящего через слой в непрерывной фазе. Изложенные положения качественно подтверждаются данными Дж. Дотсона [538]. [c.28]

Путем увеличения скорости газа нередко удается частично разрушить каналы и получить слой с барботажем пузырей, хотя в ряде случаев это оказывается невозможным даже при весьма высоких скоростях газа, сопряженных, кстати сказать, с увеличением уноса частиц из слоя. В таких случаях для разрушения каналов приходится прибегать к механическому воздействию на слой (например, размещать в нем движущиеся приспособления — канало-рушители различной конструкции). В результате получается относительно равномерный слой при умеренных скоростях газам незначительном уносе частиц. [c.39]

Гидростатический коэффициент полезного действия является наглядной и простой характеристикой равномерности псевдоожижения, однако он основан на спорном допущении, будто величина АРоп. определяется только долей псевдоожиженного материала в слое. Между тем величина перепада давления зависит от ряда причин. В главе II было показано, что возможно даже АРоп.>уоЯо, как, например, в случае порщнеобразования или интенсивного барботажа пузырей в высоких слоях (рис. IV-17). Кроме того, при псевдоожижении в аппаратах с изменяющимся по высоте сечением величина ДРп может существенно отличаться от уо о как в большую, так и в меньшую сторону, причем величина АРп изменяется с ростом скорости ожижающего агента. [c.122]

Проводя. дальнейшую аналогию с барботажем газа в капельной жидкости, Харрисон и Льюнг иредиоложили, что след пузыря движется со скоростью и что второй (последующий) пузырь, поднимаясь в кильватере первого, имеет абсолютную скорость подъема Ь у+и2. так что ошосительная скорость движения пузырей составляет [c.62]

Следует отметить, что псевдоожиженные слои с энергичным барботажем пузырей могут работать при скоростях газа, значительно превосходящих скорость витания практически всех частиц в слое, при этом унос может быть незначительным. Это возможно потому, что основная часть газа проходит через слой в виде крупных, практически не содержащих твердые частицы, газовых пузырей, в то время как слой твердых частиц аэрируется газом, имеющим относительно низкую скорость. Более того, при наличии циклонных уловителей для возврата вынесенных твердых частиц, можно допустить еще большие скорости газа. Пример XIV. 1 иллюстрирует такой форсированный режим, при котором uJumf 250. [c.81]

Псевдоожиженный слой может иметь различную структуру спокойное П. с резко очерченной свободной поверхностью псевдоожи-женного слоя наблюдается лишь вблизи точки М с дальнейшим увеличением скорости ожйжаю-щего агента появляются сначала мелкие пузырьки газа (кипящий слой), затем — более крупные (слой с барботажем пузырей) и, наконец, начинается размывание верхней границы слоя и вынос твердых частиц. Частицы различ-ного размера Др и плотности Ух сортируются по высоте мелкие и легкие располагаются преимущественно в верхних зонах. В высоких и узких каналах газовые [c.200]

При пропускании газа через ситчатую тарелку перекрестным током с жидкостью образуется дисперсная газо-жидкостная система, которая меняется по мере увеличения скорости газа хю при небольших скоростях газа, не превышающих скорости поднятия пузырь-, ков газа в данной жидкости (ш = 0,1—0,4 м1сек), осуществляется типичный барботаж, т. е. пробулькивание газа через слой жидкости. Однако и при этом режиме над барботажной зоной обычно образуется слой малоподвижной пены, имеющей ячеистую структуру. По мере увеличения скорости газа зона пены увеличивается за счет барботажной зоны и, когда скорость газа в полном сечении аппарата достигнет 0,5—1 м сек, дисперсная газожидкостная система становится в основном пенной. Скорость газа, соответствующая переходу от барботажного режима к пенному, и структура пены зависят от высоты исходного слоя жидкости кд, из которого образуется пена, природы жидкости и газа и других условий. [c.46]

Заметим, что рассчитанная указанным методом интенсивность обмена гадом несколько ниже, чем по Кунии и Левеншпилю При рассмотрении слоя со свободным барботажем пузырей необходимо учитывать их коалесценцию. Напомним, что для случая поршневого режима постулировали полное перемешивание газа дискретной и непрерывной фаз при коалесценции. Вероятно, для слоев с барботажем пузырей можно ожидать более высокой скорости межфазного обмена газом, нежели для изолированного пузыря в отсутствие коалесценции. [c.291]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология