Двухфазные потоки скорости жидкости

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

Вследствие этого наряду с гомогенной моделью широко используются так называемые модели раздельного движения фаз. Полагают при этом, что жидкость и газ в двухфазном потоке движутся с различными скоростями, форма поверхности раздела в какой-то мере повторяет форму стенок канала, а физические свойства фаз соответствуют свойствам газа и жидкости. Наиболее сложным и ответственным моментом является определение скоростей обеих фаз, а также доли поперечного сечения, которую занимает одна из фаз потока. [c.84]

Задача расчетного определения параметров (скорость растекания нефти, толщина нефтяного слоя и др.) растекания нефти по поверхности почвы или воды на месте аварии нефтепровода или иной системы транспорта нефти является одной из определяющих при формировании конструкций нефтесобирающих устройств и технологии нефтесбора. Однако в литературе [119-127] приведено недостаточно справочных данных как по экспериментальному определению параметров растекания двухфазных потоков (например, система вода-нефть с четкой границей поверхности раздела фаз), так и по математическому описанию этого процесса. Строгое математическое описание задачи базируется, как правило, на уравнениях типа Сен-Венана [120] и представляет собой дифференциальное уравнение или систему дифференциальных уравнений. Например, описание движения потока жидкости в работе [122] имеет вид [c.110]

Разработанный в СССР струйно-пенный пылеуловитель [302] состоит из конфузора с выходным патрубком, брызгоуловителя, корпуса со струйной и пенообразующими решетками, пода с входным патрубком, выпрямляющими лопатками и сливом жидкости. Аппарат отличается тем, что промывка газа в нем производится в двухфазном потоке, который па верхней решетке переходит в обычный пенный слой. Высокие скорости газа и развитая поверхность контактирования усиливают действия инерционных и молекулярных сил, способствующих улавливанию пыли. Эффективность очистки достигает 96—99% при улавливании пыли дисперсностью выше 1—2 мкм. [c.234]

Один из способов ускорения процесса массообмена — увеличение, скорости взаимодействующ,их фаз, за счет чего увеличивается турбулентность двухфазного потока, однако с увеличением скорости резко возрастает пено- и брызгоунос, устранить который очень трудно. Поэтому, например, в барботажных колоннах скарость пара, рассчитанная на полное сечение колонны, не превышает 1 — 1,5 м/с. В настоящее время ведутся усиленные работы по интенсификации процессов массообмена между жидкостью за счет приложения к системе дополнительной энергии. Был разработан и освоен в промышленности ряд аппаратов с вращаюш,имися элемектами, в которых для интенсификации цроцесса применяется центробел<ная сила, и ряд скоростных аппаратов, использующих энергию потока газа или жидкости. На рис. 123 приведена классификация ректификационных и абсорбционных аппаратов по типу контактного устройства. [c.136]

Процессы переноса в двухфазном потоке на контактном устройстве, при установившемся режиме работы колонны, являются стационарными. Движение газа в слое жидкости на тарелке происходит преимущественно в вертикальном направлении. Так как в двухфазном потоке скорость газовой фазы намного больше скорости сплошной фазы u(j u , то составляющие силы [c.131]

Учитывая отмечшные выше гидродинамические факторы, влияющие на эффективность внешнего массопереноса в двухфазном потоке, следует также обращать внимание на сопротивление массопереносу внутри пор катализатора. Этот фактор заметно возрастает с утяжелением сырья и может быть определяющим при оценке эффективности процесса. Скорости транспорта водорода или, например, серусодержащих молекул в порах, заполненных жидкостью, могут быть сравнительно ниже, чем истинная (поверхностная) скорость реакции. Эти явления могут быть оценены яа основе принципов диффузионной кинетики, т. е. исходя нэ [c.93]

Поскольку критерий Прандтля характеризует относительное соотношение профилей скоростей и концентраций, то следует ожидать, что влияние этого соотношения на процесс массопередачи должно меняться в зависимости от гидродинамической обстановки процесса, т. е. должен меняться показатель степени при числе Прандтля. При наиболее равномерном распределении жидкости и газа в двухфазном потоке в условиях развитой свободной турбулентности в соответствии со структурой уравнений (П1, 227) и (П1, 228) показатель степени п должен достигать максимального значения, равного единице. При уменьшении турбулизации потоков показатель степени п при числе Прандтля должен уменьшаться, становясь в пределе, когда движение прекратится, равным нулю. В последнем случае понятие о соотношении профилей скоростей и концентраций теряет свой смысл. [c.246]

Изложенные здесь представления о структуре восходящего двухфазного потока имеют только познавательное значение. Переход от одного режима движения к другому происходит плавно без проявления каких-либо кризисных явлений в гидродинамических характеристиках газожидкостной смеси, что наглядно показывают приведенные далее закономерности изменения таких, например, параметров, как газосодержание или скорость циркуляции жидкости. [c.86]

Для рассматриваемого случая течения двухфазного потока скорость жидкости в насадке увеличивается под действием газовой струи и в сечении запирания достигает максимально возможного значения, которое без учета потерь на трение может быть найдено по формуле [c.177]

Если промывную жидкость подают на поверхность осадка в виде капель, то определение скорости промывной жидкости осложняется. Можно сказать, что скорость промывной жидкости в этом случае будет до некоторой степени возрастать с увеличением ее расхода. Такой процесс промывки рассмотрен в следующей главе на основе закономерностей движений двухфазного потока жидкость — воздух в пористой среде. [c.245]

Насыщение осадка влагой в процессе промывки зависит от скорости поступления промывной жидкости и разности давлений, а также от свойств осадка н промывной жидкости. Зависимость отношения скорости движения воздуха при двухфазном потоке к скорости движения воздуха при однофазном потоке от насыщения осадка влагой при промывке и остаточного насыщения выражается уравнением (VI 1,16). Зависимость отношения скорости движения жидкости при двухфазном потоке к скорости ее движения при однофазном потоке от эффективного насыщения осадка влагой при промывке можно получить из уравнения (VII,9) [c.277]

Павловым [41] исследована пульсация давления в двухфазном потоке газ-жидкость- при скорости 0,2—0,5 м/сек, объемном содержании газа 20—90% и различных условиях при входе потока в вертикальную трубу диаметром 26 мм и высотой 9,5 м. Частота пульсаций в сек подсчитана по эмпирическому уравнению] [c.194]

Теория подобия разработана для однофазных потоков и ее применение к двухфазным потокам газ — жидкость связано с трудностями, обусловленными формулированием граничных условий [43]. Трудности возникают также при определении доли сечения, занятой фазой и истинной скорости фазы. Ввиду этого прибегают к тем или иным допущениям, в ряде случаев не достаточно строгим (см., например, определение относительной скорости на с. 380). [c.87]

Динамическая удерживающая способность аппарата Н , а также расход жидкости по колонне Ь в условиях нестационарного режима двухфазного потока в аппарате являются функциями времени i и координаты х в продольном направлении Н1=Н (х, I) и L=L х, (х, I), где V — средняя скорость распростране- [c.415]

Конструкция системы зависит от состава и скорости потока, поэтому для ее проектирования необходимы надежные данные о пласте и фазовом поведении содержащихся в нем продуктов. Давление и температура потока обычно снижаются по пути от забоя скважины до ее устья, который на фазовой диаграмме представлен линией, начинающейся при исходном давлении и температуре пласта и заканчивающейся при давлении и температуре первого сепаратора. Если конечная точка находится внутри фазовой оболочки, то двухфазный поток будет иметь место даже тогда, когда весь продукт в пласте находится в паровой фазе. Одной из основных задач планирования и конструирования является определение условий сепарации с целью оптимизации объема реализуемой жидкости. Для выполнения этой задачи нет необходимости строить полную фазовую диаграмму. Обычно достаточно определить критическую точку, точку кипения или точку росы при температуре пласта и фазовое равновесие в первом сепараторе Для этого необходим анализ проб из пласта. Данные о пласте и характеристика его продукции являются входными для системы [c.28]

Значение коэффициента Ф. о определяется по диаграмме, приведенной на рис. 2.10. Эта диаграмма обобщает экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению двухфазных потоков, массовая скорость которых равна 1360 кг/(м2-с). При этом поправочный множитель Фс=1. Если же массовая скорость двухфазного потока отличается от указанного реперного значения, множитель Фв определяется с помощью рис. 2.11 в зависимости от комплекса, учитывающего физические свойства газа и жидкости в двухфазном потоке, массовую долю газовой фазы в нем и значение массовой скорости среды в канале, в чем и заключается отличие этого метода от рассмотренных выше. [c.87]

Исследованиями установлена независимость скорости циркуляции жидкости от ее поверхностного натяжения. Влияние же вязкости жидкости проявляется в основном через касательные напряжения на стенках труб, которые вследствие развитой турбулентности двухфазного потока мало чувствительны к изменению вязкости. [c.96]

Как уже отмечалось выше, при каталитическом гидрооблагораживании нефтяных остатков в реакторах со стационарным слоем катализатора реализуется двухфазный поток (газ-жидкость), причем условия течения газа и жидкости различны и зависят от скоростей фаз и направления подачи газожидкостного Аотока в слой катализатора. [c.92]

Обычно значение занятой газом доли сечения (истинное объемное газосодержание) ф, входящей в полученные выражения, рассчитывают на основе гомогенной модели двухфазного потока, т. е. полагая, что скорости жидкости и газа равны между собой. При этом доля площади сечения потока ф, занятая газом, численно равна расходной объемной доле газа в потоке р [c.93]

Движущийся двухфазный поток кроме истинного газосодержания характеризуется объемным расходным газосодержанием р, выраженным через приведенные скорости газа и жидкости [c.18]

В опускных пузырьковых двухфазных потоках скорость всплытия пузырей направлена навстречу скорости жидкости. Если групповая скорость всплытия пузырей меньше скорости жидкости, реализуется спутное опускное течение при их равенстве реализуется режим зависания газовой фазы. В последнем случае объемное расходное газосодержание р равно нулю, а истинное объемное газосодержание Ф может меняться в широких пределах (в наших экспериментах при атмосферном давлении получено 0<ф< 0,6). По характеру взаимного движения жидкости и газа режик< зависания газовой фазы противоположен барботажу, подробно описанному в литературе, например в [ 1 ]. В общем случае режим зависания не является режимом захлебывания при переходе от спутного движения к противоточному и должен, подобно барботажу, рассматриваться как самостоятельнь й. Он может быть организован цепенаправпенно без предварительного прямоточного или противоточного движения. Например, режим зависания реализуется в верхней части столба жидкости в вертикальном канале при питании его стекающей по стенкам пленкой или центральной струей. Высота двухфазного слоя в подобных условиях в наших экспериментах, например, достигала 15 м и более при полном отсутствии расхода газа. [c.101]

Газосодержание восходящего двухфазного потока. Газосодержание потока в барботажных трубах газлифтных реакторов, может существенно отличаться от газосодержания в барботажных колоннах. Иными будут и характеризующие его закономерности. Объясняется это, в первую очередь, тем, что величина ф . помимо скорости газа зависит еще и от приведенной скорости жидкости (рис. 50). [c.91]

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

Конденсаторы со свободной поверхностью позволяют повысить температуру радиатора до максимально возможных значений. В этом случае перспективно нрименение равномерно суживающихся труб скорость пара остается достаточно высокой почти но всей длине трубы, за исключением небольшого участка в конце, и под действием сил трения между паром и жидкостью конденсат течет к выходу из трубы. Течение конденсирующегося потока в конической трубе чрезвычайно трудно поддается анализу. Почти вся труба занята кольцевым двухфазным потоком и коэффициент трения для нара определяется местным числом Рейнольдса и скоростью жидко [c.260]

При любой модели требуется знание некоторых коэффициентов (кратность циркуляции, число ячеек, коэффициент продольного перемешивания и др.), зависящих от гидродинамических и конструктивных факторов и определяемых опытным путем. Указанные коэффициенты находят измерением полей скоростей и концентраций в аппарате или же пользуются косвенными методами, основанными на вводе в поток небольшого количества вещества (индикатора), не влияющего заметно на свойства потока и легко определяемого в нем. В качестве индикаторов применяют растворы красителей или солей, радиоактивные вещества и др. В первом случае концентрацию индикатора в потоке определяют фотоколориметрически или измерением электропроводности, во втором— по интенсивности излучения. В двухфазном потоке газ—жидкость коэффициенты находят для каждой из фаз. [c.239]

Жалюзийные насадки представляют собой пакет криволинейных листов, уложенных на некотором расстоянии друг от друга и образуюш,их криволинейные каналы. Двухфазный поток проходит через криволинейные каналы, где за счет инерционных сил осаждается тяжелая фаза. Эффективность сепарации в значительной степени зависит от равномерности укладки жалюзи в пакете. Частица тяжелой фазы (капля) за счет центробежной силы перемещается из точки а в точку Ь (рис. У.8), откуда стекает в сборник жидкости и затем выводится из аппарата. Допустимую скорость газа Б сепараторе с жалюзийной насадкой можно рассчитать по формуле, предложенной Гипрокаучуком [c.368]

При однофазном пленочном течении касательное напряжение в пленке достигает максимума у стенки и уменьшается до нуля на свободной поверхности. При двухфазном потоке воздействие газа на течение пленки проявляется в том, что у свободной поверхности, где скорости жидкости и газа одинаковы [7, 17], в обеих фазах возникают касательные напряжения, равные по величине, но противоположные по знаку. Касательное напряжение в газовой фазе направлено в сторону, противоположную движению газа. [c.346]

При скоростях истечения паров в жидкость выше 40 м/с для двухфазных потоков сохраняются основные закономерности струйных течений. Истечение носит пульсирующий характер, причем образование пузырьков происходит не из отверстий, а из неисчезающего участка парожидкостной структуры, который остается над отверстием после разрушения парового потока. Для изотермических затоп- [c.81]

Для выбора конструктивных характеристик и режима работы контактных устройств в данном разделе рассматривается применение модели раздельного течения (двужидкостной модели) с целью описания процессов переноса импульса, массы и энергии в двухфазном потоке пар-жидкость на тарелке колонного аппарата. Целью моделирования процессов переноса является определение профилей скорости, концентраций и температур в фазах для расчета эффективности процесса разделения углеводородной смеси на конта1сгном устройстве. [c.125]

Движение двухфазного потока газ - жидкость на барботажной тарелке харакгеризуется тем, что скорость дисперсной (газовой) фазы намного больше скорости сплошной фазы. Поэтому, с учетом перекрестного движения фаз, справедливо WQ , WQ VQ. [c.130]

При расчете плотности теплового потока, соответствующей первому кризису кипения на пучках теплообменных труб, следует учитывать, что до его наступления может произойти ухудшение теплоотдачи при значительно меньших плотностях теплового потока. Если в пучке труб теплообменного аппарата организована интенсивная циркуляция жидкости, то наступление кризиса может прои зойти при более высоких значениях плотности теплового потока. Однако данных о количественном влиянии скорости двухфазного потока на <7кр применительно к пучкам труб в известной нам литературе не имеется, [c.233]

Скоростные массообменные аппараты представляют собой обычные многоступенчатые противоточные массообменные аппараты с однонаправленным движением фаз на каждой ступени контакта или с так называемыми прямоточными ступенями контакта. Работа прямоточных ступеней контакта характеризуется тем, что пары, поступающие на нее, транспортируют всю жидкость на этой ступени вверх, образуя однонаправленный двухфазный поток. Скорость пара в сечении контактного устройства или его производительность ограничивается условиями сепарации фаз после их контактирования. Поэтому реальные величины скоростей газа в скоростных аппаратах могут быть на порядок выше скоростей в аппаратах с обычными ступенями контакта. Существенным недостатком прямоточных ступеней контакта является непрерывное и довольно значительное уменьшение эффективности массопередачи при снижении скоростей газа по сравнению с предельными значениями. Кроме того, у прямоточных аппаратов с фиксированной межфаз-ной поверхностью при увеличении производительности вес растет быстрее, чем величина межфазной поверхности, в результате чего при определенных значениях геометрических размеров затраты металла и, следовательно, его стоимость на единицу производительности будут резко увеличиваться. [c.195]

Лернер и Гров [143] в основу анализа критических явлений, имеющих место при движении двухфазного потока газ-жидкость, положили волновую теорию. На основании этой теории при некоторой критической скорости газа жидкостная волна имеет такую амплитуду, что полностью закрывает минимальное свободное сечение, имеющееся в насадке. Точка захлебывания возникает при скорости газа, образующего волны, закрывающие среднестатическое свободное сечение насадки. При скоростях газа, больших скоростей, отвечающих точке захлебывания, — возникает область после захлебывания, характеризующаяся уменьшением наклона прямых на логарифмическом графике [c.503]

При конденсации пара в горизонтальной трубе пленка конденсата, t)бpaзyющaя я на стенке, под действием силы тяжести движется сверху вниз со значительным скосом по направлению движения потока. В нижней части сечения трубы накапливающаяся жидкость образует ручей, перемещающийся под воздействим парового потока вдоль трубы. На пленке конденсата и на поверхности ручья образуются волны, перемещающиеся в направлении движения пара. При достаточно больших скоростях пара, особенно при неполной конденсации его в трубе, часть конденсата срывается со стенки и уносится в ядро потока в виде мельчайших капелек. Наличие двухфазного потока пара и жидкости существенно усложняет расчет теплообмена. [c.139]

При пробое резервуара ниже уровня жидкости в отверстии истечения в плоской стенке скорее всего можно ожидать появления однофазного потока жидкости. При этом мгновенное испарение будет происходить с внешней стороны места утечки. Если утечка обусловлена разрывом трубопровода, то мгновенное испарение в трубе, вероятно, приведет к возникновению двухфазного потока. Из-за мгновенного испарения скорость потока будет ниже, чем скорость для однофазного потока жидкости при том же перепаде давления [Perry,1973]. Тем не менее при пробое ниже уровня жидкости массовый расход будет больше, чем при пробое подобного размера выше уровня жидкости. [c.82]

Уравнение (2.65) содержит три составляющие полной раяности давлений в двухфазном потоке. Первая из них связана с преодолением сил трения, вторая — с затрата ми потенциальной энергии давления на ускорение потока и третья — с преодолением сил поля земного тяготения, аналогично тому как это делается и для однофазного потока. Для однофазного потока задача упрощалась в связи с тем, что без ущерба для точности решения можно Рис. 2.7. К определению было принять постоянными по сечению гидравлического сопротив- давлениеР и плотность жидкости р . Как леиия двухфазного потока, было показано в предыдущем разделе решение задачи было связано с определением профиля скорости жидкости по сечению потока, необходимого для интегрирования уравнения по /. [c.80]

По сравнению с однофазным потоком в двухфазных (жидкость с твердыми частицами) потоках основной проблемой является xiapaктep распределения твердых частиц в движущейся жидкости. На рис. 2-4 приведены сравнительные результаты измерения гидродинамических параметров однофазного и двухфазного потоков в тех же геометрических условиях, что и на рис. 1. На рис. 2 и 3 представлены средние величины аксиальной составляющей скорости потока и ,еап [см-с-1] (1) по длине трубы [х О ] (2) в ее середине (расстояние от стенки Трубы 20 мм) (рис. 2) и на расстоянии 2 мм от стенки трубы (рис. З) для жидкости (пунктирная линия) и Твердых частиц при их концентрации 10-3 % (штрих-пунктирная пиния) двухн фазного потока и для однофазного потока (сплошная линия)., [c.9]

При расчете Ар р часто пользуются методикой Мартинелли— Локкарта [93]. Однако эта методика, базирующаяся на анализе потерь напора раздельных потоков газа и жидкости в горизонтальных трубах, при расчете сопротивлений вертикальных труб, заполненных газожидкостной смесью, может привести к существенным ошибкам. В основном это обусловлено неопределенностью выбора критериев Не для газа и жидкости в движущейся полидисперсной двухфазной смеси. Наибольшее распространение получил [48, 86] метод оценки сопротивления Ар,.р отношением ДРтр/ АРж. где Арж — сопротивление гомогенному потоку жидкости, движущемуся со скоростью, равной приведенной скорости жидкости в двухфазной смеси. [c.88]

На рис. 4 даны зависимости радиальной состабляющей скорости потока (нижние три кривые, обозначения такие же, как и на рис. 2 и З) и их турбулентные флуктуации (верхние три кривые, х - однофазный поток, V - Жидкость двухфазного потока, А - твердые час- тииы двухфазного потока) [см.с 1] (1) по Длине трубы [хО ] [c.9]

При заполнении "сухого" газопровода основная часть потока будет двигаться полным сечением, передний фронт-незаполненным и иметь вид "клина . Поскольку величина участка с незаполненным течением может иметь большую длину, возникают осложнения, связанные с появлением двухфазных потоков, а именно возникновением волн и вихрей на поверхности нефтепродукта, обрыв и распш1вние жидкости, захват и растворение газа, что приводит к повышению сопротивления движению потока, и, как следствие, к повышенным энергозатратам. В связи с этим появляется необходимость определения скоростей потока при заполнении газопровода, когда растекания нефтепродукта в поле сил тяжести не происходит или фронт волны заполнения устойчив. [c.225]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология