Структура потоков двухфазных

МИКИ двухфазных систем. Дано теоретическое обоснование основной количественной характеристике двухфазной системы — фактору гидродинамического состояния двухфазной системы. Введено математическое описание структуры потоков, возникающих в промышленных аппаратах, как основы построения математических моделей процессов массопередачи. Даны количественные оценки неравномерности распределения элементов потока по времени пребывания в аппаратах, а также расчет параметров математических моделей структуры потоков. [c.4]

Уравнения гидродинамики реальных потоков обычно очень сложны (например, уравнения Навье-Стокса для однофазных потоков) или даже вообще не могут быть записаны в общем виде (например, для двухфазных потоков типа газ—жидкость ) из-за отсутствия возможности задания граничных условий на нестационарной поверхности раздела фаз. Поэтому на практике прн составлении математических описаний обычно используют приближенные представления о внутренней структуре потоков. С одной стороны, это облегчает постановку граничных условий для уравнений, а с другой— позволяет наметить определенные экспериментальные исследования, необходимые для нахождения параметров уравнений движения потоков. [c.56]

Математическое описание движения двухфазных потоков встречает пока большие затруднения, обусловленные чрезвычайной сложностью структуры этих потоков. Дело в том, что дисперсная фаза, как правило, неравномерно распределена по сечению потока ее локальные концентрации обычно изменяются по длине потока, обе фазы движутся с различными скоростями, оказывая влияние друг на друга. Структура потока еще больше усложняется в случаях, когда дисперсная фаза состоит из частиц раз- [c.87]

Уравнения (14.11) и (14.12) являются формальными и не отражают физический механизм образования структуры двухфазного потока. Поэтому индексы д и с относятся к одной из фаз независимо от того, сохраняется ли выбранная структура потока или происходит инверсия фаз. Наличие же в уравнениях (14.11) и (14.12) двух корней отражает принципиальную возможность инверсии фаз. [c.273]

Кроме рассмотренных, известны и другие модели структуры потоков, предложенные для специальных случаев. Так, применительно к псевдоожиженному слою разработана и исследована [68] двухфазная модель с поршневым течением фаз и обменом между ними. Для реакторов с неподвижным слоем катализатора предложена [69, 70] модель структуры потока, по которой неподвижный слой представляет собой ряд параллельных диффузионных каналов с различной степенью перемешивания и с примыкаю- [c.30]

Преодоление осложнений, связанных с возникновением непредсказуемых нарушений структуры потоков при переходе от лабораторного к промышленному аппарату, представляет одну из центральных проблем химической технологии — проблемы масштабного перехода. Успех ее решения в значительной мере зависит от типа контактного аппарата. Наиболее просто она преодолима для аппаратов с неподвижным слоем катализатора, где иерархическая структура математической модели реактора тривиальна (рис. 1.1) [И]. Проблема усложняется для аппаратов с псевдо-ожиженным и фонтанирующим слоями катализатора в двухфазных потоках [12]. Наибольшие трудности связаны с решением проблемы масштабного перехода для аппаратов трехфазного слоя, где иерархическая структура взаимодействия эффектов и соответствующих математических моделей отличается наибольшей сложностью [13]. [c.15]

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]

Используя принципы математического моделирования и анализируя математические модели структуры потоков, можно установить профиль распределения скоростей и давлений в двухфазном потоке. [c.138]

Характерная особенность транспортирования сыпучего материала в виде однородного псевдоожиженного слоя — несущественное для практических задач изменение е по радиусу трубы. Подобная структура движения двухфазного потока обычно свойственна зернистым материалам с размером частиц 6 > 60 10 м. [c.6]

В отличие от рассмотренных выше структур движущегося двухфазного потока, при движении материала в плотном слое в нем возникают напряжения, создающие значительные силы трения материала о стенки трубы, однако возможность существенно снизить скорость материала и расход газа определяет достоинства этих видов пневмотранспорта. [c.7]

Структуру потока в таком аппарате описывали по аналогии процесса перемешивания с процессом диффузии, то есть использовали диффузионную модель. Исследования вели на модельных жидкостях в однофазном и двухфазном потоке, используя импульсное возмущение 8 — функции Дирака [3]. [c.64]

Параметры математических моделей гидродинамических структур потоков определяются путем сравнения теоретических и экспериментальных функций РВП или их статистических характеристик. Поскольку кривые функций РВП для двухфазных течений в массообменных аппаратах несимметричны и при значительной степени продольного перемешивания отличаются от нормального закона, ни одна из статистических характеристик не определяет однозначно всей кривой распределения. В связи с этим для определения параметров Ре и и целесообразно использовать одновременно несколько статистических характеристик функций распределения. [c.140]

Наибольшую трудность представляет собой вычисление коэффициентов теплоотдачи при снарядном режиме течения. Чередование участков с пленочной и пузырьковой структурой потоков приводит к изменениям во времени условий теплообмена, к появлению колебаний температуры стенки. Опытами установлено [251, что средние значения коэффициента теплоотдачи при снарядном режиме в нисходящем потоке на 20— 40% выше вычисленных по уравнению (11.38) для барботажного двухфазного потока, но ниже рассчитанных по уравнению (VII.67) для пленочного режима течения жидкости. [c.118]

Рассмотрим теперь некоторые расчетные уравнения для определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков в насадочных колоннах. Отметим, что для двухфазных газожидкостных течений в слое насадки с увеличением скорости газа коэффициент продольного перемешивания жидкости сначала увеличивается, а затем при резком возрастании газосодержания в слое уменьшается [23, 48]. [c.154]

В литературных источниках, как правило, приводятся уравнения связи между локальной эффективностью и объемным коэффициентом массопередачи разных структур потоков для одной из фаз двухфазной системы, что в принципе неверно. [c.170]

Исследование структуры пламени двухфазных топливо-воздушных смесей началось лишь в самое последнее время и основные закономерности процесса горения распыленного топлива выяснены еще недостаточно полно. Основная задача исследований — выяснить вопрос о том, в какой мере закономерности, выявленные при исследованиях горения одиночной капли, справедливы для условий ее горения в факеле. Необходимость решения этой задачи определяется тем, что основные предпосылки, сделанные при аналитическом описании процесса горения одиночной капли, справедливы либо для очень мелких, либо для крупных капель. Так, например, предположение о сферической симметрии зоны горения оправдывается лишь для мелких капель, когда конвективные потоки, возникающие вокруг горящей капли, не играют существенной роли. С другой стороны, предположение о стационарности процесса горения капли справедливо лишь для капель большого диаметра. Кроме того, выявленная зависимость константы горения от внешних условий, таких, как температура среды и содержание кислорода, указывает на то, что условия сгорания капли в факеле должны в какой-то мере отличаться от условий ее горения в неограниченном пространстве. [c.66]

Данная работа является литературным обзор )м, посвященным исследованиям структуры потока, интенсивности теплоотдачи и гидродинамики неизотермического двухфазного течения. [c.80]

На рис. 1.26 представлены т-кривые для двумерного слоя песка (группа В). Обратное перемешивание отсутствует. Кривая гп Х>) = = и структура потока описываются простой двухфазной моделью с убывающим по высоте слоя коэффициентом межфазного обмена р. Для материалов группы В поток газа в плотной фазе может быть достаточно велик, но на экспериментальных т-кривых это не отразилось. Возможной причиной является то, что газ проходит плотную фазу в виде пузырей очень малого размера. [c.80]

Для иллюстрации сложности двухфазных течений на рис. VI. 1 показана последовательная схема изменения структур потока в вертикальном испарительном канале по мере увеличения паросодержания. [c.107]

Область применения полученных зависимостей ограничена пределами зон существования указанных режимов двухфазного течения в горизонтальных трубах (в переходных зонах следует воспользоваться уравнением для предшествующей структуры), определяемых с помощью диаграммы структур потока и следующими условиями [c.111]

Таким образом, при изучении гидродинамической структуры потоков на основе функций РВП дифференциальные уравнения гидродинамики заменяются уравнениями математических моделей условного процесса, характеризующего дисперсию потока. Несмотря на чисто формальное описание гидродинамической структуры потоков, уравнения математических моделей с определенными из опыта коэффициентами дают возможность правильно рассчитывать изменение концентраций распределенного компонента в системе, а при переходе к массопередаче — определять общую ее эффективность. Следовательно, вся сложность изучения гидродинамики двухфазных течений в методе функций РВП переносится на простейшие уравнения математических моделей гидродинамических структур потоков и главным образом на экспериментальные значения параметров этих моделей, т. е. на коэффи циенты уравнений математических моделей. В связи с этим, вопросам определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков обычно уделяется большое внимание. [c.126]

Теплообмен при кипении внутри труб тесно связан с гидродинамикой потока. При движении кипящей жидкости вдоль трубы непрерывно увеличивается паросодержание смеси х за счет уменьшения жидкой фазы. Вследствие этого по длине трубы наблюдается изменение гидродинамической структуры потока. На рис. П-10, а изображена последовательная смена структур двухфазного потока по высоте в вертикальной трубе. Здесь можно различить три основные области область подогрева жидкости (экономайзерная) при д = 0 область кипения парожидкостной смеси при 0<Сл < 1 область перегрева пара при х = 1. [c.58]

Математическое описание структуры потоков вещества и энергии в двухфазной системе. [c.96]

Образование капель. Формирование структуры потоков в рассматриваемых аппаратах происходит при направленном движении дисперсной жидкой фазы через слой, сплошной в момент образования капель. Гидродинамические режимы при этом определяются не только скоростью движения дисперсной фазы, но и количеством сплошной фазы в двухфазном слое, физико-химическими свойствами сред, способами подвода и распределения дисперсной фазы, наличием кристаллов в одной из жидких фаз, геометрическими характеристиками аппаратов и т. д., то есть задача изучения и количественного описания трехфазных дисперсных систем весьма сложна. [c.119]

Математическое описание любого химического, тепло-и массообменного процесса с целью его оптимального проведения невозможно осуществить, если не знать структуру потока и его гидродинамические закономерности. В связи с этим вторая глава посвящена структуре двухфазных потоков пневмо- и гидросмесей и физическим основам взаимодействия фаз — транспортируемой (твердой) и транспортирующей (газовой или жидкой). [c.7]

Характеристиками структуры потока являются длина участка стабилизации и отношение радиуса ядра потока Яй к радиусу трубы R. Эти параметры исследованы в работе [38] применительно к восходящему потоку гидросмеси при ро < р, т. е. при двухфазном ядре и однофазном периферийном слое. В табл. II. 2 приведены полученные экспериментальные данные жидкой фазой являлись водные растворы, а твердой — уголь, канифоль и карболит. Эксперименты [37] показали, что участок стабилизации сокращается при росте вязкости жидкости и диаметра трубы и при уменьшении концентрации твердой фазы. [c.111]

Виды движения потоков при взаимодействии двух фаз различают визуально и по физическому состоянию, т. е. в зависимости от скорости движения, объемного газосодержания, отношения плотностей фаз, смачиваемости стенок аппарата и других параметров. Структура потоков зависит также от поверхностных сил. Вероятно в большом разнообразии визуально наблюдаемых режимов нет значительных изменений механизма передачи количества движения, тепла или массы. Однако классифицировать режимы движения двухфазных потоков [47 ] по механизму переноса трудно, так как для этого необходим детальный теоретический анализ каждого случая (условия течения одной фазы обычно значительно влияют на условия течения другой фазы). Достаточно большое [c.245]

Коэффициент ф учитывает влияние структуры потока и определяется по номограммам, приведенным в [8]. В элементах с многократной циркуляцией при давлениях до 1,0 МПа и скоростях циркуляции до 3,0 м/с /=1,0. Такие условия практически всегда имеют место при движении двухфазного потока в испарителях. Поэтому здесь сопротивления могут определяться по формулам, установленным для гомогенного потока. Для паропреобразователей, работающих при более высоких давлениях (до р = 2,0 МПа), можно принимать 1 /=1,0 при скоростях циркуляции ууо до 1,5 м/с. Тепловой поток в общем случае приводит к увеличению Ар , однако при тех сравнительно небольших значениях его, при которых работают греющие элементы испарителей и паропреобразователей, влияние его на также можно не учитывать. [c.264]

Исследование реакторов для систем газ—жидкость с целью их эасчета и проектирования ведется в следующих направлениях 10] изучение механизма и скорости процесса массопередачи, осложненного химической реакцией моделирование структуры потоков двухфазной системы оценка влияния продольного перемешивания на эффективность реакторов определение межфазной поверхности, удерживающей способности, перепада давления. Важным вопросом является выбор типа реактора. Сравнение коэффициентов массоотдачи по жидкой фазе для систем газ—жидкость в различных реакторах приведено в табл. 4.1 [10]. [c.83]

Использование вычислительных машин для расчета процессов разделения смесей, оиисаиное в первом издании, получило дальнейшее развитие и позволило применить метод математического моделирования как основной прием анализа диффузионных процессов. Метод математического моделирования дает возможность глубже изучить структуру потоков в однофазных и двухфазных системах. [c.3]

В начальном участке трубы жидкость подогревается до температуры кипения и закипает в пристеночном слое. Этот участок трубы называется экономай-зерным. Далее начинается движение двухфазной (нар — жидкость) системы. На этом испарительном участке наблюдается различная структура потока. [c.76]

Для многих приложений, в первую очередь для систем аварийной защиты АЭС, требуется рассчитывать скорость истечения двухфазного потока через отверстия или насадки. Наиболее важной является задача об истечении насыщенной или не до-гретой до температуры насыщения жидкости. Истечение такой жидкости сопровождается падением давления ниже локального давления насыщения, что приводит к парообразованию внутри канала. Наличие в потоке сжимаемой фазы создает возможность появления критического режима. Критические режимы истечения двухфазных потоков значительно отличаются от аналогичных режимов при истечении однофазной сжимаемой среды, где наступление критического режима связано с достижением в критическом сечении локальной скорости звука (см. п. 1.10.5). Так, если при однофазном критическом истечении в критическом сечении устанавливается давление, отличное от противодавления рпр и не изменяющееся при дальнейшем снижении противодавления, то в двухфазном потоке достижение максимального критического расхода смеси не обязательно сопряжено с установлением в критическом сечении давления, не зависящего от противодавления [46]. При достижении максимального расхода /ыакс хотя и устанавливается давление рср, отличное от противодавления, но оно зависит от последнего в некотором диапазоне его изменения (рис.1.100). Само определение скорости звука в двухфазном потоке не является однозначным, ибо оно зависит как от действительной структуры потока, так и от принятой физической модели процесса распространения волйьг возмущения, причем согласно [46] расчетные значения скорости звука в зависимости от принятой модели могут отличаться на порядок. [c.111]

Конденсация пара в потоке недогретой жидкости (в каналах с предвключениым смесителем пара и жидкости, при поверхностном кипении в трубах, в опускном канале кипящих ядерных реакторов и др.). При пузырьковой структуре неравновесного двухфазного турбулентного потока коэффициент теплоотдачи, отнесенный к границе раздела фаз (поверхности парового пузыря), может быть определен как [91] [c.190]

Парообразование при движении двухфазного потока в трубах хотя и изучалось во многих работах, но до сих пор в литературе не имеется более или менее закономерных рекомендаций по этой проблеме. Особенно это относится к области недогрева (экономай-зерный участок) и области дисперсно-кольцевого потока и около-кризисной области. При этом необходимо учитывать специфику двухфазного потока с изменяющейся структурой потока по тракту парогенератора. Весьма актуальными являются работы, посвященные выяснению закономерностей конденсации паров, особенно при наличии примесей инертных газов. Этим актуальным и важным для энергетического машиностроения вопросам посвящены публикуемые в сборнике доклады, зачитанные и обсуждавшиеся на V Всесоюзной конференции по теплообмену и гидравлическому сопротивлению при движении двухфазного потока в элементах энергетических машин и аппаратов, проводившейся в 1974 г. в Ленинграде. [c.4]

Представлен литературный обзор работ, посвященных исследованию структуры потока, интенсивности теплоотдачи и гидродинамики двухфазного потока недогретой жидкости. Показано, что в настоящее время отсутствуют надежные рекомендации по расчету истинного объемного паросодержания в окрестности начальной точки парообразования и для удельных тепловых потоков, превышающих 1 Мвт/м . Рассмотрены различные методы расчета интенсивности теплоотдачи на участке пристенного кипения. Использование величины истинного объемного паросодержания для определения коэффициента теплоотдачи дает обнадеживающие результаты. Другим подходом к анализу механизма теплообмена при пузырьковом кипении является аналогия Рейнольдса. Приводится анализ механизма теплопереноса по толщине двухфазного граничного слоя при развитом поверхностном кипении. Лит. — 74 назв., ил. — 4. [c.213]

Многие промышленно важные химические реакции, такие как нитрование, сульфирование, омыление эфиров водными растворами щелочей и др, проводятся в проточных реакторах с мешалкой в двухфазной системе жидкость-жидкость. При этом в обшем случае реагенты, растворенные в несмешиваюшихся растворителях, переходят из одной фазы в другую и реагируют на поверхности раздела или в объем той или иной фаз. Выход в таких реакторах зависит как от кинетики реакции, так и от скорости подвода реагентов в зону реакции, т. е. от гидродинамики реактора. Основнымн параметрами, определяющими гидродинамику двухфазного реактора, являются структура потоков в реакторе, размер капель дисперсной фазы, поверхность раздела фаз и удерживающая способность по дисперсной фазе, распределение времени пребывания по обеим фазам и степень взаимодействия между каплями дисперс -ной фазы. [c.141]

Параметры двухфазности Фс и Фд являются функциями структуры потока и физических свойств фаз. Простейшая модель, используемая для установления вида этих функцмй, основана на представлении, что обе фазы движутся в двух раздельных цилиндрах диаметрами О,, и 0, , причем суммарная площадь поперечных сечепий этих цилиндров равна площади поперечного сечения трубы диаметром О, по которой движется двухфазная смесь. Принимается также, что градиенты давления в каждом цилиндре обусловлены только трением и численно равны градиенту давления в реальном потоке. Значения градиентов давления рассчитываются по уравнениям, используемым для однофазных потоков. Согласно изложенным представлением, объемное содержание дисперсной фазы в двухфазной системе определяется выражениями [c.154]

Как было показано выше, расчет массоотдачи в однокомпоиент-пых подвижных средах заключается в совместном решении уравнений переноса массы и количества движения. По аналогии с этим современный метод описания процессов массообмена в двухфазных системах с подвижной границей раздела фаз заключается в решении уравнений переноса вещества совместно с рассмотренными в гл. И уравнениями математических моделей структур потоков (из числа последних наиболее распространены диффузионная и ячеечная модели). В диффузионной модели перенос вещества рассматривается как результат массообмена, переноса за счет массового движения потока и обратного перемешивания ( диффузии ), обусловленного крупномасштабными турбулентными пульсациями и неоднородностью потока. Уравнение материального баланса составляется для бесконечно малого объема аппарата. Это уравнение формулирует тот факт, что убыль количества произвольного компонента в одной фазе равна увеличению его количества в другой фазе. Для случая массообмена при противотоке фаз уравнение материального баланса имеет вид [c.580]

Формирование структуры двухфазного потока завершается на некотором расстоянии от входа потока в трубу. При одинаковых скоростях потока, концентрациях твердого материала и прочих равных условиях структура потока в сечениях трубы, отстоящих на 6,31 и 120 см от входа в трубу, различна (в сечении, отстоящем на 6 см от входа, концентрация твердых частиц на разных расстояниях от центра трубы практически одинакова). В сечении, находящемся в 31 см от входа в трубу, увеличивается кольцевое пространство чистой жидкости у стенки, уменьшается концентрация твердых частиц в цриосевом пространстве трубы и возрастает концентрация частиц в средней части радиуса. В сечении, отстоящем от входа на 120 см, заканчивается процесс формирования концентрационного пика (пик удален от центра трубы на расстояние 0,6 ее радиуса). [c.109]

Структура потока нри ро < р и ро > р ясна из табл. II. 1. В первом случае в зависимости от направления движения образуются пристенный слой чистой жидкости и двухфазное ядро потока (при восходящем движении) или двухфазная зона у стенок трубы и ядро чистой жидкости в приосевой зоне (при нисходящем движении). Во втором случае (ро > р) структура потока противоположна. Когда ро=р, эффект Сегре — Зильберберга проявляется и в пристенной и приосевой зонах трубы. [c.110]

Таким образом, в промышленной практике структура вертикального двухфазного потока с проявлением эффекта Сегре —Зильберберга возможна. Вероятность существования такого потока в реакторном устройстве может быть даже выше, чем в обычном гидроподъемнике. [c.113]

Специальные исследования позволили установить положительное влияние торможения двухфазного потока в режимах развитой турбулентности на эффективность разделения. При этом выявлено, что не любое торможение приводит к повышению качества процесса, а только организованное оптимальным образом. Так, при изучении влияния поворота потока на качество разделения установлено, что паивысшей разделительной способностью обладают конструкции с плавным поворотом [И]. Торможение потока центральной вставкой, расположенной по оси аппарата, а также плавный поворот способствуют стабилизации структуры потока, чем и объясняется повышение эффективности разделения. [c.82]

Предпринимались неоднократные попытки определения гра-ниц структурных форм двухфазного потока, хотя в действительности эти границы не могут являться вполне четкими. Многие экспериментаторы, например, наблюдали существование так называемого снарядного течения, промежуточного между пузырчатой и кольцевой структурами потока. В то же время при так называемой кольцевой структуре потока часть влаги в виде мельчайших капель переносится паровым ядром потока и режим течения в этом случае по-существу является дисперснокольцевым. [c.14]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология