Образование пузырей

Предполагается, что в процессе образования пузырь проходит две стадии стадию расширения и стадию отрыва (рис. 1.18, б). На первой стадии пузырь остается вблизи отверстия, а на второй - удаляется от него вплоть до момента отрыва. Первая стадия заканчивается, когда выталкивающая сила становится равной равнодействующей сил, удерживающих пузырь у сопла, т. е. сил инерции жвдкости, вязкого сопротивления, поверхностного натяжения. Равенство сил при условии постоянства расхода газа позволяет определить объем пузыря и,, в конце стадии расширения. Объем пузыря в конце стадии отрыва может определяться из уравнения и = и, + Уг от> где от — время отрыва, отсчитываемое от начала второй стадии. [c.52]

В промышленных аппаратах чаще других используется динамический режим образования пузырей. В этом режиме наиболее важными параметрами, характеризующими процесс, являются объемный расход газа, диаметр сопла и объем газовой камеры. Поверхностное натяжение существенно только при относительно малых расходах газа. Эффекты вязкости в жидкой фазе проявляются либо при очень больших расходах газа, либо при работе с очень вязкими жидкостями. Плотность газа становится существенной при очень высоких скоростях истечения и при повышенных давлениях. [c.49]

Объем газовой камеры можно определить как объем, заключенный между отверстием, из которого происходит истечение газа в пузырь, и местом в газовом потоке, в котором имеется значительный перепад давления. Таким местом может являться, например, место установки вентиля, регулирующего подачу газа в газовую камеру. Величина объема газовой камеры существенно влияет как на отрывной объем пузыря, так и на механизм его образования в динамическом режиме. При малых и больших (свыше 10 дм ) объемах газовой камеры отрывной объем не зависит от ее величины. При промежуточных значениях объема газовой камеры объем образующихся пузырей возрастает. Мак-Кан и Принс [69] в динамическом режиме образования пузырей выявили шесть подрежимов в зависимости от объема газовой камеры и расхода газа одиночные пузыри, одиночные пузыри с задержкой истечения, двойные пузыри, двойные пузыри с задержкой истечения, парные пузыри, двойные парные пузыри. [c.49]

Дэвидсон и Харрисон вычисляли максимальный размер устойчивого пузыря, приравняв скорость его подъема и экспериментально измеренные скорости витания частиц. Они выявляли зависимость отношения диаметров пузыря и частицы (а не просто диаметра пузыря) от размера частиц, разности плотностей твердого материала и ожижающего агента и вязкости последнего. Если в данной системе отношение диаметров пузыря и частицы менее 1, то псевдоожижение следует считать однородным в диапазоне 1—10 псевдоожижение носит переходный характер от однородного к неоднородному если указанное отношение превышает 10, можно определенно ожидать интенсивного образования пузырей. Данный подход, несомненно, обоснован и согласуется с экспериментом однако, размеры пузырей, рассчитанные по упомянутому отношению, оказываются меньше обычно наблюдаемых в неоднородных псевдоожиженных системах. [c.34]

В первую очередь эта идеализация касается механизма образования пузыря и его формы. Как правило, считается, что пузырь в период образования имеет сферическую форму. Но поскольку форма пузыря в процессе образования не изменяется, то момент отрыва оказывается 50 [c.50]

И, наконец, при разработке упрощенных моделей делаются предположения о слабом влиянии тех или иных параметров на процесс образования пузырей и используются различные способы записи сил, действующих на расширяющиеся и движущиеся пузыри. [c.51]

Образование пузырей при истечении газа с постоянным давлением в газовой камере исследовалось в работах [76, 77, 79, 80]. В этом случае расход газа через сото является переменной величиной и определяется законом истечения газа через отверстие. Этот закон обычно записывают в виде [c.53]

Вопросы, связанные с моделированием процесса образования пузыря при произвольном объеме газовой камеры, рассматривались в работах [73-75, 81, 82]. В этом случае давление и в камере и в пузыре изменяется периодически. [c.54]

За начальный момент времени принимается момент начала образования пузыря, когда кривизна мениска над соплом максимальна. В этом случае [c.54]

Раздельное определение концевого эффекта на входе дисперсной фазы в колонну и при выходе из нее представляет собой для малого времени образования частиц сложную, еще не решенную задачу. При малом времени формирования частиц оба концевых эффекта соизмеримы. Струйный режим истечения также относится к этому случаю, поскольку время пребывания элемента жидкости в струе мало. С особыми трудностями приходится сталкиваться при определении концевого эффекта в процессе образования пузырей, что будет обсуждаться ниже. [c.211]

В ряде работ [2, 3, 4] убедительно показано, что скорость потока а момент возникновения пузырей может в 2—3 раза превышать величину Кроме того, после образования пузырей при изменении скорости ожижающего гента продолжает изменяться количество газа, движущегося в промежутках между частицами. — Прим. ред. [c.25]

Б. Образование пузырей у распределительной решетки [c.26]

Механизм движения газа в системах газ — твердые частицы весьма сложен из-за тенденции к образованию пузырей. На долю последних приходится значительная часть газового потока, и при движении через слой происходит непрерывный обмен газа между пузырями и непрерывной фазой -80. При отсутствии пузырей интерпретация экспериментальных данных по тепло- и массообмену между газом и твердыми частицами возможна только с учетом значительного обратного перемешивания ei. При этом роль последнего возрастает по мере уменьшения скорости газа. [c.64]

Изучение процесса образования пузырей и связанных с ним явлений представляется ключом к пониманию многих важных свойств псевдоожиженного слоя с газообразным ожижающим агентом. [c.122]

Мелкодисперсные порошки, которые в начале псевдоожижения расширяются однородно (без образования пузырей), ведут себя несколько иначе. Помимо описанных выше явлений, пузыри вызывают турбулентное движение в кильватерной зоне, так что на процесс перемешивания накладывается своего рода вихревая диффузия. [c.147]

После прохождения 80 пузырей (в данном частном примере) черные и белые частицы настолько равномерно перемешаны всюду, за исключением участка вблизи распределительной решетки, что по полученному вертикальному сечению нельзя определить его происхождение и отличить его от результата чисто хаотического перемешивания. В описываемых опытах время не являлось исследуемым параметром процесса пузыри получали путем инжекции через нерегулярные промежутки времени. Б реальной обстановке скорость образования пузырей зависит, как видно из уравнения (IV,5), от общей скорости газа. Важно также, что скорость перемещения твердых частиц (или перемешивание) зависит от расхода газа с дискретной фазой nV/,. [c.155]

Газовый поток в слое является источником сил лобового сопротивления, действующих на твердые частицы и вызывающих их движение и, в свою очередь, образование пузырей. Изучение особенностей такого потока и причин его возникновения важно для понимания механизма псевдоожижения и образования пузырей. [c.157]

Наиболее важным параметром при определении возможности образования пузырей является отношение плотностей твердых частиц и ожижающего агента, и если оно больше 10, то в системе обязательно будут возникать пузыри. При псевдоожижении твердых частиц высокой плотности легкой жидкостью (например, система свинцовая дробь — керосин) образуются пузыри напротив, при псевдоожижении легких твердых частиц газом высокого давления пузырей не возникает [c.165]

Было показано, что движение пузырей зависит от степени упорядоченности ожижающего агента. Если плотность последнего невелика, то тяжелые твердые частицы, обладающие большой инерцией, легко гасят любую турбулентность в потоке ожижающего агента, способствуя возникновению его упорядоченного движения, а значит и образованию пузырей. Наоборот, если плотность твердых частиц лишь немногим превышает плотность ожижающего агента, то турбулентность в последнем будет только способствовать хаотическому вихревому движению твердых частиц, типичному для жидкостных систем. Пузыри не могут существовать в такой неупорядоченной системе, так как для создания [c.165]

Из рис Х1-1 и Х1-2 видно, что аналогия между капельной жидкостью и псевдоожиженным слоем ограничивается степенью расширения последнего не более 1,5 и числами псевдоожижения не выше 4—4,5, когда газ движется через слой без значительного образования пузырей. Последние в одних псевдоожиженных системах возникают нри скоростях С/ ь, весьма близких к скорости начала псевдоожижения а в других — при заметно пре- [c.494]

Порозность плотной фазы псевдоожиженных газом систем, вполне определенная для данного материала и каждой скорости газа, может изменяться в диапазоне от 0,35 до 0,70 — в зависимости от химической природа, плотности, формы, гранулометрического состава и состояния поверхности твердых частиц i. При переходе от тяжелых сферических частиц к легким угловатым значения umf изменяются от 0,35 до 0,55 для последних материалов наблюдается дальнейшее увеличение порозности при возрастании скорости газа от Umf до значения, соот ветствующего образованию пузырей когда порозность Еть достигает 0,7. Это является следствием сложного воздействия на твердые частицы сил тяжести, трения газового потока, сцепления и адгезии [c.567]

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]

Образование пузырей. В зависимости от расхода газа в процессе образования пузырей можно выделить три основных режима. Это квази-статический, динамический и турбулентный, или струйный. Квазистати-ческий режим имеет место только при очень малых расходах газа (Кр< <1 см /с). В этом режиме объем пузыря в момент отрыва (отрывной объем) не зависит от расхода газа, в то время как частота образования пузырей растет пропорционально расходу газа. [c.48]

Режим образования одиночных пузырей имеет место при небольишх расходах газа и средних значениях объемов газовой камеры. При очень малых объемах газовой камеры давление в ней за счет образования пузыря может резко упасть до уровня давления в пузыре. В этом случае истечение в пузырь прекращается до тех пор, пока необходимый перепад давлений не будет восстановлен. Такой режим авторы [69] назвали режимом образования с задержкой истечения. При больших расходах газа и средних значениях объема газовой камеры могут образовываться двойные пузыри (дуплеты). За первым пузырем сразу образуется второй, который, попадая в след предьщущего, вытягивается и вместе с жидкостью вжимается в его кормовую часть. В конце концов оба пузыря сливаются в один. При малых объемах газовой камеры в режиме двойных пузырей также возможна задержка истечения, которая проявляется в этом случае только при образовании первого пузыря. При больших объемах газовой камеры и не слишком больших расходах газа наблюдается режим образования парных пузырей. Второй пузырь начинает образовываться еще до отрыва первого. Этот второй пузырь сразу сливается с первым, образуя как бы его хвост . Анализ кинограмм показывает. что при отрыве пузыря хвост разрушается, образуя маленький пузырек-спутник. При больших расходах газовой фазы и больпшх объемах газовой камеры начинается образование двойных парных [c.49]

Теоретические исследования процесса образования пузыря с мини-мапьным количеством упрощающих предположений в настоящее время проведены только для квазистатического режима. Задача определения формы пузыря и его отрывного объема при квазистатическом истечении решалась в [70, 71] путем рассмотрения равновесных форм свободной поверхности жидкости, находящейся под действием сил тяжести и поверхностного натяжения. За отрывной объем принимался такой объем пузыря или капли, при котором равновесная поверхность теряла устойчивость. Формула для отрывного объема пузыря, полученная в работе [71] и аппроксимирующая численные расчеты авторов с погрешностью, не превышающей 2,5 %, имеет вид [c.50]

Одна из наиболее ранних моделей предложена в работе Дэвидсона и Шуле [76]. Авторы предложили идеализированную модель процесса образования пузыря, которая представлена на рис. 1.18, а. В начальный момент времени центр пузыря находится в точке, в которую помещен точечный источник газа. Расширяясь, пузырь одновременно двигается вверх за счет действующих на него сил. Предполагается, что отрыв пузыря происходит в тот момент, когда расстояние от центра пузыря до плоскости сопла становится равным сумме текущего радиуса пузыря К и радиуса сопла/ у,т. е. + [c.51]

Рис. 1.18. Идеализированная последовательность процесса образования пузыря по Дэвидсону и Шуле [76] (а) и Кумару и Кулуру [77] (б).

Наиболее простая модель образования пузыря при истечении с постоянным расходом предложена в работе [78]. В качестве основы для разработки модели принята двухстадийная схема образования пузыря. Однако за счет использования средних величин поступательной скорости и поступательного ускорения пузыря удапось заменить дифференвд1агть-ное уравнение движения алгебраическим. Для определения момента отрыва использовался наблюдаемый экспериментально факт, что длина щейки в момент отрыва имеет значение примерно равное половине радиуса пузыря. [c.53]

Образование капель. В процессе образования капель, как и в процессе образования пузырей, можно вьщелить три основных режима , зазистатический, динамический и струйный. Вследствие того, что плотность жидкости значительно превьппает плотность газа, переход в струйный режим при диспергировании жидкостей происходит при значительно меньших скоростях истечения (0,2-0,4 м/с), чем при диспергировании газа. В связи с этим струйный режим истечения в промышленных аппаратах с системами жидкость—жидкость является [c.55]

Так как коэффищ1енты диффузии в газе на четыре порядка больше, чем коэффищ1ент диффузии в жидкости, то даже при малых временах образования пузыря т/ велико, и формулы (4.152) и (1.153) неприменимы. В данном случае выражение для локального потока вещества к поверхности капли в предположении быстрого перемешивания газа в объеме пузыря имеет вид [c.214]

Для 63% катализатора время контакта не превышает 200 сек, для 86,5%—400 сек приблизительно 23,5% катализатора находится в реакторе 200—400 сек. При высоком содержании мелких частиц (85% катализатора в виде зерен диаметром <40 mkai) и средних скоростях потока газ протекает по каналам, а при несколько большей концентрации частиц начинается образование пузырей. Однородность концентрации достигается при довольно высоких скоростях и диаметрах зерна 30—90 мкм. В этом случае, однако, увеличивается унос частиц из слоя. [c.358]

Восходящий и нисходящий потоки в плотной фазе могут быть также осуществлены в компактном (непсевдоожиженном) слое. Если поддерживать скорость восходящего газового потока ниже величины, отвечающей точке В (скорость начала псевдоожижения), то твердый материал может перемещаться вниз компактным слоем — соответственно кривой типа 5Г на рис. 1-4. Точка 5 отображает состояние системы, когда восходящий газовый поток не может далее двигаться через просветы между частицами нисходящего слоя без образования пузырей, так что слой твердых частиц в трубе должен перейти в псевдоожиженное состояние. Восходящий поток твердых частиц в компактном (непсевдоожиженном) состоянии может быть получен при скоростях, превышающих скорость начала псевдоожижения (точка В на рис. 1-4), путем торможения движения частиц с помощью диафрагмы, клапана или [c.22]

При малых расходах газ фильтруется через слой в промежутках между твердыми частицами. Если расход газа достаточен для создания перепада давления, соответствующего весу слоя,, то дальнейшее повышение расхода приведет к взвешиванию слоя. Скорость потока, при превышении которой происходит взвешивание слоя, называется скоростью начала псевдоожижения В зависимости от свойств твердых частиц (их плотности, размера, формы) скорость Ufnf может колебаться в значительных пределах. Скорость, предшествующая образованию пузырей (после того, как упаковка частиц в еще неподвижном слое стала наиболее рыхлой), называется скоростью возникновения пузырей. Однако в пределах данной главы мы не будем делать различия между скоростями начала псевдоожижения и возникновения пузырей. В случае систем, псевдоожиженных газом, можно с уверенностью считать, что весь избыток газа сверх соответствующего скорости проходит через слой в виде пузырей . [c.25]

Широкое теоретическое и экспериментальное изучение явления образования пузырей при истечении из единичного отверстия в жидкостях и псевдоожиженных системах было проведено Дэвидсоном и Харрисоном Они показали, что в исследованном Харрисоном и Льюнгом диапазоне объемы пузырей, образующихся в псевдоожиженном слое мелких частиц и в жидкости, близко совпадают при o7 инaкoвыx диаметрах отверстия и расходах газа. Эти данные, однако, относятся к скоростям в отверстиях, по крайней мере, на порядок меньшим, чем необходимо на практике для обеспечения нормального газораспределения в решетках с множеством отверстий. Как показано Зенцем вход газа в псевдоожиженный слой при практически интересных скоростях следует совершенно иным закономерностям. Данные Харрисона и Льюнга, если их представить в координатах рис. 1-8, укладываются на [c.28]

Для типичного катализатора из окиси кремния или для песка диаметр пузыря должен превшпать 500 мм, чтобы из нисходящего потока увлекались частицы размером до 80 мни. С другой стороны, при псевдоожижении песка водой пузыри размером 6—7 им могут увлекать частицы диаметром до 580 в км. Таким образом, в первом (воздух) случае пузыри абсолютно неизбежны, тогда как во втором (вода) они будут незаметны. Одаако при псевдоожижении водой свинцовой дроби диаметром около 3 мм возможно образование пузырей до 180 им, прежде чем будет достигнута скорость увлечения частиц, и такие пузыри будут легко различимы. Заметим, что эти данные находятся в хорошем соответствии с качественными наблюдениями, описанными во введении к данному разделу главы. Во всяком случае, можно еще раз убедиться, что режимы движения ожижающего агента, масс твердого материала и отдельных частиц легко определяются на основе известных фундаментальных законов гидродинамики. [c.33]

Частицы очень малых размеров и низкой плотности трудно перевести в псевдоожиженное состояние однако, будучи псевдоожиженным, они могут однородно расширяться в широком диапазоне скоростей, прежде чей начнется образование пузырей. К таким материалам относится фенольная смола (см. табл. 11-1). В слое этого материала образуются устойчивые каналы, чере которые проходит почти весь газ, а твердые частицы остаются практическв неподвижньши при скоростях, значительно превышающих скорость начала псевдоожижения. Было показано что для разрушения таких каналов можно использовать мешалки, вращающиеся с небольшим числом обороте и не требующие существенных затрат энергии. [c.57]

Если свободная поверхнвсть 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, предшествующий 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]

Таким образом, рассматриваемая теория реально мало пригодна для определения максимального размера пузыря (и даже для решения вопроса о его существовании). Заметим, что по этой теории могут существовать пузыри достаточно больших размеров (например, диаметром 1 м для твердых частиц размером 100 мкм при псевдоожижении воздухом). В связи с этим трудно опытным путем доказать ошибочность данной теории, если даже она действительно неверна, так как скорость газа через стабильный пузырь примерно равна а величина 17 на 1 рли 2 порядка превышает U f для данной системы то предложенный механизм кажется маловероятным. Однако рассматриваемая теория была использована для объяснения причин образования пузырей при псевдоожижении газами и их отсутствия в жидкостных псевдоожиженных системах в этом аспекте она представляется более правдоподобной. [c.138]

Анализируя войрос о расширении слоя, уместно кратко рассмотреть некоторые специфические особенности работы с тонкими порошками. Многие порошки со средним размером частиц менее 100 мкм однородно расширяются без образования пузырей при скоростях газа, лишь незначительно превышающих U f- Существует критическая скорость 7 , при которой начинается образование газовых пузырей. Отношение U IU f может изменяться от значений, чуть превышающих 1 до 2 (в особых случаях). Для материалов, подобных мелкому катализатору крекинга нефти, это отношение обычно равно 1,1 или 1,2. При таком режиме движения изменяется расстояние между твердыми частицами, а с ним и проницаемость непрерывной фазы. В этих условиях уравнение (IV,5), разумеется, неприменимо. Имеются указания, что нри превышении скорости более чем на р 100% порозность непрерывной фазы опять становится равной и применение уравнения (IV,5) снова будет правомерным. Этот вопрос подробно рассдютрен в главе II. [c.145]

В настоящее время нет удовлетворительной и законченной теории образования пузырей в псевдоожиженном газами слое. Было показано что однородный поток через слой нестаби- [c.165]

Достоверность уравнения (V,ll) была эксперимертальио подтверждена путем измерения скорости и подъема. .вободной иоверхностн слоя при U > Umf и непрерывном образовании пузырей в опытах по псевдоожижению слоя частиц вольфрама водой и песка воздухом Рис. V-8 иллюстрирует хорошее совпадение экспериментально найденных значений и U—U f) эти данные непосредственно подтверждают двухфазную теорию [c.178]

Псевдоожиженный слой обычно не очень удобно иснодьзовать как модельный реактор из-за склонности к разделению на две фазы Образование пузырей можно уменьшить только путем работы при низких скорост ях газа, но в этом случае ухудшаются перемешивание и теплопередача. В связи с этим при применении псевдоожиженного слоя в качестве модельного реактора необходимо учитывать влияние пузырей. Единственным способом решения данной проблемы является использование свойств регулярных стабильных пузырей в поршневом псевдоожиженном слое малого диаметра. [c.221]

При интенсивном барботаже газовых пузырей через столб жидкости его гидростатическое давление на дно превышает величину р Я, подобно увеличению сопротивления псевдоожиженного слоя при интенсивном образовании пузырей или порпшевом режиме [c.494]

На фото ХП1-1 приведены 12 последовательных кинокадров (скорость съемки — 64 кадра в 1 с) слоя в окрестности трубы при скорости воздуха 8,6 см/с —1,15 С/ /). Слой освеш,али как спереди, так и сзади, поэтому нузыри, занимавшие всю толш ину слоя, получились светлыми, тогда как примыкающие к фронтальной стенке выглядят темными пятнами. Кинокадры последовательно демонстрируют сначала образование пузырей и далее их отрыв с левой стороны трубы, а затем и с правой. [c.526]

Верхняя кривая на рис. ХУШ-З показывает частоту образования пузырей, измеренную в слое квадратного поперечного сечения (25 X 25 см), содержащем 48 кг песка (плотность 2,62 г/см , средний эквивалентный диаметр частиц 0,64 мм). Измеренные частоты существенно не изменяются с расходом газа, поэтому на график рис. ХУП1-3) нанесены усредненные значения для указанного выше диапазона расходов газа. [c.659]