Дисперсная фаза в двухфазных потоках

Основные количественные характеристики системы при наличии потоков двух фаз перепад давления, результирующая скорость сплошной фазы и удерживающая способность по дисперсной фазе. Для получения количественных характеристик двухфазного потока можно использовать два принципа [14, 151. [c.138]

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]

Во многих процессах химической технологии — абсорбции, ректификации, экстракции и т. д. происходит движение двухфазных потоков, в которых одна из фаз является дисперсной, а другая — сплошной. Дисперсная фаза может быть распределена в сплошной в виде частиц, капель, пузырей, струй или пленок. В двухфазных потоках первого рода сплошной фазой является газ или жидкость, а дисперсной — твердые частицы, форма и масса которых при движении практически не меняется. Некоторые гидродинамические параметры двухфазных потоков первого рода рассмотрены в разделе 3 данной главы. В потоках второго рода газ или жидкость образуют и сплошную, и дисперсную фазы. При движении частиц дисперсной фазы в сплошной они могут менять форму и массу, например вследствие дробления или слияния пузырей и капель. Математическое описание таких процессов чрезвычайно сложно, и инженерные расчеты обычно основываются на экспериментальных данных. [c.17]

Подробно приведенная выше методика определения коэффициентов продольного перемешивания в сплошной и дисперсной фазах и- удерживающей способности по дисперсной фазе изложена в работе [166]. Используя эту методику, было исследовано [101, 102, 164—166] продольное перемешивание в однофазном потоке, сплошной и дисперсной фаз двухфазного потока и определена удерживающая способность по дисперсной фазе в опыт-но-промышленном экстракторе с вибрирующими тарелками. [c.110]

В работах [101, 102, 166] продольное перемешивание дисперсной фазы двухфазного потока жидкость — жидкость изучалось методом меченых атомов при диспергировании воды в трихлорэтилене и трихлорэтилена в воде в колонне диаметром 0,3 м с тарелками ГИАП-2. Опытные данные (рис. У1-5) показали, что на перемешивание [c.122]

Основное различие механизмов движения двухфазных потоков первого и второго рода состоит в том, что твердые частицы в таких процессах, как осаждение, псевдоожижение, пневмотранспорт, практически не меняют своей формы и массы, в то время как элементы дисперсных фаз в потоках систем газ—жидкость и жидкость—жидкость (пузыри, капли, пленки) обычно меняют при движении свою форму (из-за подвижности границы раздела фаз), а часто и массу (вследствие слияния или дробления отдельных пузырей и капель). [c.111]

Применительно к каждой движущейся фазе двухфазных потоков справедливо все изложенное ранее о гидродинамике однофазных потоков. Однако для двухфазных систем основное влияние на характер движения потоков будет оказывать взаимодействие между фазами. Перенос вещества в двухфазных системах происходит через поверхность раздела фаз и в объеме движущихся потоков. К основным процессам, происходящим при движении капель жидкости одной фазы в сплошной жидкой среде другой фазы можно отнести 1) процессы на атомно-молекулярном уровне 2) процессы в масштабе надмолекулярных или глобулярных структур 3) физико-химические процессы, связанные с движением единичной капли и сопровождающиеся энерго- и массопереносом 4) физико-химические процессы, имеющие место при движении и взаимодействии дисперсной фазы в слое сплошной фазы другой жидкости 5) процес- [c.52]

Коэффициенты продольного перемешивания в сплошной фазе двухфазного потока на тарелках КРИМЗ еще сильнее, чем для тарелок ГИАП-2, отличаются в сторону увеличения от значений коэффициентов продольного перемешивания для однофазного потока. Влияние скорости дисперсной фазы на на насадке КРИМЗ такое же, как и на насадке ГИАП-2. Влияние интенсивности вибрации достаточно хорошо соответствует соотношению Опытные данные по пере- [c.121]

Метод фотографирования имеет, однако, и ряд недостатков. К системе жидкость—газ метод фотографирования применим лишь в случае, когда имеет место пузырьковая или ячеистая структура. При больших объемных долях дисперсной фазы и в окрашенных системах удается сфотографировать лишь тонкий слой двухфазного потока. При фотографировании колонн круглого сечения происходит искажение горизонтального масштаба, которое может достигнуть 10 — 15%. Чтобы избежать искажения, на колонну одевают муфту четырехугольного сечения и заполняют пространство между стенками муфты и колонной жидкостью. [c.277]

Для нахождения динамических характеристик колонных аппаратов по гидродинамическим каналам необходимо знать механизмы распространения и взаимодействия волн концентрации дисперсной фазы в двухфазном потоке. Успехи, достигнутые за последние годы в развитии континуальной модели движения дисперсных смесей, позволяют провести исследование волновых процессов в рамках этой модели, используя различные уровни приближения. [c.113]

В процессе нагрева углеводородного сырья в трубчатых печах происходит его частичное или полное испарение в трубах (в зависимости от температуры и давления в системе) с образованием двухфазной системы. В двухфазном потоке имеют место критические явления, характеризующиеся свойствами фаз и наличием ра.зличных режимов течения от пузырькового до дисперсно-кольцевого. [c.181]

Коэффициент продольной диффузии в дисперсной фазе (газе), как следует из уравнения (10.2) и исходя из экспериментальных данных, принимается равным нулю. Коэффициент продольной диффузии в сплошной фазе для случая двухфазного потока в неподвижном катализаторе может быть определен по критерию Пекле, который для этого случая рассчитывается по формуле [9] [c.189]

При движении двухфазных потоков в промышленных аппаратах различают сплошную и дисперсную фазы. Дисперсная фаза распределяется в сплошной. Диаметр аппарата обычно рассчитывается по линейной скорости сплошной фазы. Поэтому основной задачей инженерного расчета гидродинамики двухфазных систем является нахождение линейной скорости сплошной фазы. [c.137]

ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ДИСПЕРСНОЙ ФАЗЫ НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКУЮ ОБСТАНОВКУ ДВИЖУЩЕГОСЯ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА [c.28]

Однако, если не игнорировать факты существенной неоднородности двухфазного потока и значительного проскальзывания газа относительно дисперсной фазы, становится ясным, что получаемые таким образом результаты ни в коей мере не могут отражать существо происходящего процесса. [c.34]

Для создания оптимальной конструкции тепло- и массообменной аппаратуры, включающей в себя пневмотранспортные системы, и эффективной их эксплуатации необходимо прежде всего с определенной точностью и подробностью знать информацию о движении двухфазного потока в трубе. Это касается скоростей перемещения дисперсной и газовой фаз и времени их пребывания на любом участке трубы. [c.49]

Пульсационные экстракторы. Ввод дополнительной энергии в двухфазный поток может быть осуществлен также приданием возвратно-поступательного движения (пульсации) жидкостям в экстракторах, называемых пульсационными. Пульсация кидкостей увеличивает турбулизацию потоков и степепь дисперсности фаз, повышая тем самым эффективность массопередачи в насадочных экстракторах или экстракторах с ситчатыми тарелками, [c.381]

Многие процессы химической технологии проводятся при движении через трубопроводы и аппараты двухфазных потоков. В этих потоках одна из фаз обычно является дисперсной, а другая — сплошной (дисперсионная среда), причем первая распределена в объеме второй в виде частиц, капель, пузырей, пленок и т. п. Взаимное направление обеих фаз в потоке может быть различным. Например, движение твердых частиц и потока газа при пневмотранспорте, пузырей пара и кипящей жидкости в вертикальных трубках выпарных аппаратов с естественной циркуляцией (см. главу IX) направлено в одну сторону, т. е. является прямоточным. Во многих других случаях фазы движутся в противоположных направлениях, т. е. их движение противоточное. При противотоке фаз осуществляется, в частности, взаимодействие пленок стекающей вниз жидкости с восходящими потоками газа или пара в пленочных или насадочных абсорбционных и ректификационных колоннах, взаимодействие капель с потоком другой жидкости (сплошной фазой) в полых или насадочных колонных экстракторах (см. главы XI и XII) и т. д. Картина взаимного движения фаз в аппарате в целом или на отдельных его участках часто более сложная, чем при прямотоке или противотоке, например в аппаратах с псевдоожиженным слоем или на тарелках массообменных аппаратов при барботаже (см. главу XI). [c.111]

Несмотря на то, что практическое использование техники псевдоожижения в промышленности началось более сорока лет назад и с тех пор на тему о КС написаны многочисленные монографии и статьи, все же удовлетворительной теории процессов КС в настоящее время не имеется. Это объясняется, прежде всего, значительной сложностью гидродинамики взаимодействия псевдоожижающего потока и дисперсной фазы в КС. Двухфазная си- [c.12]

При выводе уравнения (1.93) предполагается существование некоторого объема, с одной стороны, достаточно большого, чтобы можно было считать его представительным, т. е. содержащим большое количество частиц твердой фазы, а с другой стороны,— достаточно малого, чтобы к нему можно было применять математические операции как к бесконечно малому элементу. Таким образом, уравнение (1.93) тем более справедливо, чем значительней размеры двухфазного потока по сравнению с диаметром частиц твердой фазы. Уравнение (1.93) может считаться удовлетворительным, если отношение меньшего размера двухфазного потока к максимальному размеру частиц дисперсной фазы составляет не менее 10 —10 [24]. [c.50]

При горизонтальном двухфазном потоке влияние дисперсной твердой фазы проявляется в искажении симметрии профиля скоростей, что связано с концентрированием частиц в нижней части канала под действием силы тяжести. Максимум скорости жидкости смещается при этом вверх, [c.51]

Для двухфазного потока одной из характеристик является ф- объемная доля дисперсной фазы (газосодержание). Соответственно, объемной долей сплошной фазы (жидкости) является (1 - ф). [c.126]

Проанализировав особенности взаимодействия фаз на тарелке, можно сократить математическое описание процессов переноса в двухфазном потоке. Уравнения переноса импульса, массы и тепла записываются для сплошной (жидкой) фазы, а влияние дисперсной фазы учитывается источниковыми членами и коэффициентами турбулентного обмена [1 - 4]. [c.131]

Во многих процессах химической технологии — абсорбции, ректификации,. экстракции и т, д. происходит движение двухфазных потоков, в которых одна из фаз является дисперсной, а другая — сплошной. Дисперсная фаза может быть распределена в сплошной в виде частиц, капель, пузырей, струй или пленок. [c.33]

Для решения этой проблемы была разработана методика, основанная на использовании двухчастотного ЛДИС, включающего двухканальную систему приема и обработки ин-фор-мации. При этом в исследуемой точке потока создавалось сложное интерференционное поле, состоящее из двух полей, параметры которых позволили выделять доплеровский сигнал только от частиц конкретных фракций. Для исключения взаимного влияния излучений обоих применяемых лазеров (Не—Ме, Ке—Сс1, А. = 0,44 мим) одно из них было ортогонально поляризовано относительно другого, прие.мные оптические системы снабжены интерференционными светофильтрами. При возможности плавного изменения частоты одного из опорных лучей разработанная схема позволяет в принципе решать все задачи, связанные с разделением доплеровских сигналов от частиц дисперсной фазы двухфазного потока, а также от частиц вещества-трассера, введенных в поток для измерения скорости сплошной фазы. [c.86]

Для исследования массо- и теплообмена в вертикальных дисперсных двухфазных системах необходимо вначале рассмотреть гвдродинамику движения одиночных частиц в потоке вязкой жидкости или газа. В разделе 1.1 приведены точные и приближенные решения уравнения Навье — Стокса в сплошной и дисперсной фазах для малых и промежуточных значений критерия Рейнольдса. [c.5]

Ишии и Зубер [62] представили обобщенную корреляцию для расчета коэффициентов сопротивления твердых частиц, капель и пузырей и относительной скорости движения фаз в дисперсном двухфазном потоке. Они рассматривали увеличение эффективной вязкости дисперсной смеси в качестве основного фактора, определяющего увеличение сопротивления частиц, движущихся в стесненных условиях. Для эффективной вязкости дисперсной смеси применялось выражение [c.77]

Режимы движения фаз в колонных аппаратах чрезвычайно многообразны. Знание закономерностей поведения фаз в каждом режиме и пределов изменения гидродинамических параметров, в которых существует тот или иной режим, соверщенно необходимо при правильном определении условий проведб йя химических и тепло-массообменных процессов. Многообразие режимов движения фаз в аппаратах колонного типа обусловлено многими факторами в частности, многообразием участвующих в движении сред (твердые, жидкие и газообразные), многообразием величин и направлений скоростей фаз, различными условиями ввода и вывода фаз, возможностью возникновения различного рода неустойчивостей в двухфазном потоке, возможностью протекания процессов дробления и коагуляции частиц, а также влиянием поверхностно-активных веществ и различных примесей на поведение капель и пузырей. Однако при всем многообразии различного вида течений, встречающихся в колонных аппаратах, можно вьщелить определенный класс дисперсных потоков, которые имеют ограниченное число установившихся режимов, а поведение фаз в этих режимах определяется общими для всех систем закономерностями. Такие потоки можно назвать идеальными. Они существуют при скоростях движения фаз, сравнимых со скоростью их относительного движения. При этом частицы распределены достаточно равномерно по сечению аппарата если и существуют градиенты концентрации дисперсной фазы, то они имеют конечную величину. Это означает, что концентрация частиц в среднем меняется от точки к точке непрерывным образом. Форма частиц близка к сферической, а их размер не слишком отличается от среднего размера частиц в потоке. [c.86]

Насадка КРИМЗ однофазный поток Л/Л <800 мм/мин п = 0,18 (Л Л) . м /с /УЛ>800 мм/мин = 3,4 (Л Л) > м /с двухфазный поток п,с=0.7ис(Л Л) . м7с Насадка ГИАП-2 Е .с=0,021и - (Л/Л)- . м /с Дисперсная фаза [c.173]

Значения Еп.с в двухфазном потоке для насадки ГИАП-2 и КРИМЗ выше, чем в однофазном потоке. Не обнаружено различия Еп.с при использова нии воды и ТХЭ в кач естве сплошной фазы. Опытные данные показали, что на продольное перемешивание дисперсной фазы практически не влияют скорости фаз, но [c.180]

В и идкой фазе гетерогенно-каталитические процессы осуществляют в двух вариантах с однофазным и многофазным (обычно двухфазным) потоком. Наиболее часто встречается система жидкость — газ — твердый катализатор. При этом жидкость образует снлоншую, а газ дисперсную фазу. Системы этого рода имеют место в наиболее важных жидкостных гетерогенно-каталитических процессах (гидрирование, окисление, алкплирование, хлорирование и др.). Таким образом, системы в целом являются двух- или трехфазными. [c.47]

При однофазном потоке, как и в газовой фазе, процессы превращения веществ протекают в несколько стадий 1) подвод реагентов пз ядра потока к вненшей поверхности катализатора 2) диффузия реагентов в порах катализатора из раствора к его внутренней поверхности 3) адсорбция реагентов 4) собственно химическая реакция на поверхности катализатора 5) отвод продуктов реакции через стадии десорбции и внутренней, и внешней диффузии. При двухфазном потоке вследствие того, что катализатор смачивается одной пз фаз, эта последовательность не нарушается, однако ей предваряется либо за ней следует стадия диффузии реагентов или продуктов в дисперсную фазу. Особенно четко это проявляется в газожидкостных реакциях, где катализатор пропитан жидкостью или покрыт ее пленкой. Диффузия из одной фазы потока в другую, которую обозначим как межфазную, протекает в общем так же, как и в случае двухфазных систем без твердого катализатора (см. гл. И). Межфазная диффузия не имеет, собственно, прямого отношения к гетерогенно-каталитической реакции, но доляша учитываться при расчетах реакторов (см. гл. 10). Поэтому в настоящей главе рассматриваются только явления, происходящие в системе раствор — твердый катализатор. [c.47]

Коалесценция частиц, происходящая в аппаратах колонного типа, носит наименование ортокинетической коагуляции. Этот процесс является следствием различия размеров частиц и их скоростей в полидиснерсной системе. Однако в распылительных и барботажных колоннах при высокой объемной доле дисперсной фазы, когда вероятность столкновения частиц должна быть особенно велика, имеет место особая структура двухфазного потока, при которой частицы различного объема образуют единую группу — конгломерат частиц. Эта группа движется, как единое целое [27] со скоростью, которая не зависит от размеров отдельных частиц. [c.247]

Для двухфазных газо-жидкостных и жидкость-жидкостных систем величина для дисперсной фазы определяется не объемной скоростью потока, а зависит от гидродинамических режимов потоков. Области существования последних определяются отношением объемных скоростей дисперсной и сплошной фаз. Для реакций под повышенным давлением, которое обычно применяется в случаях газо-жидкостных каталитических реакций, наиболее часто встречается режим пузырькового течения. В этом случае скорость всплывания пузырей определяется разностью плотностей сплошцой и дисперсной фаз, диаметром пузыря, зависящим от типа и размера распределительного устройства и от величины поверхностного натяжения на границе раздела фаз. В качестве примера формулы, видимо, приемлемой для расчета колонных аппаратов с суспендированным катализатором, можно привести приближенную формулу для скорости всплывания пузырьков в объеме жидкости при ламинарном движении [26] [c.303]

Первый и второй интегралы в правой части уравнения (7.83) характеризуют соответственно прибыль капель объемом V за счет коалесценции более мелких капель и их убыль вследствие коалесценции капель объемом и с другими каплями. Для определения горизонтальной составляющей скорости движения дисперсной фазы будем рассматривать горизонтальное течение двухфазной смеси как квазигомогенное. Такое допущение справедливо, когда частицы имеют малый размер и отношение вязкостей невелико. Тогда для ламинарного горизонтального потока квазигомогенной смеси по де-кантатору можно использовать решение уравнения Навье—Стокса для ламинарного течения жидкости в открытом канале прямоугозн — ного. сечения при свойствах жидкости, вычисленных через свойства фаз. В этом случае профиль горизонтальной составляющей скорости Ых (г) но высоте канала будет определяться ь/2 [c.301]

Предельным состоянием раздельного движения потоков является достижение равенства между силой трения на границе раздела фаз и силой тяжести или соответственно между силой тяжести и силой давления противоточно движущихся потоков. При достижении этого равенства резко возрастает удерживающая способность по дисперсной фазе и меняется гидродинамическая обстановка процесса. Если сила давления противоточно движущегося газа превосходит силу тяжести стекающей жидкости, то может нгблюдаться вынос жидкости из аппарата и двухфазный поток примет однонаправленное движение или наступит так называемое захлебывание аппарата. [c.139]

Поскольку в состоянии инверсии содержится максимальное количество дисперсной фазы в сплошной, то наблюдается наиболее равномерное взаимное распределение фаз в потоке. Это упрсщает определение количественных соотношений, характеризующих двухфазный поток. Сравнивая количественные характеристики двухфазного потока (перепад давления, скорость и удерживающую способность) в данном состоянии с их значением в точке инверсии, можно коли-честаенно описать данное состояние. [c.139]

Уравнение (II, 157а) применяют для определения объема V, занимаемого в двухфазном потоке внутри аппарата одной из фаз, расход которой составляет Q. например общего объема капель (дисперсной фазы) и сплошной фазы для системы жидкость — жидкость в экстракционных аппаратах и т. п. [c.123]

Кроме диспергированных струй, полученных в механических форсунках, в процессе струйного охлаждения используется пневматический распыл, обеспечивающий малые размеры капель [3.10] при этом образуется туман — двухфазный поток (чаще всего воздух — вода ) с каплями размером примерно 50 мкм. Использование такой газожидкостной смеси с высокой степенью дисперсности и относительно низким расходом жидкости позволяет обеспечить мягкое и равномерное охлаждение. На рис.. 3.5 приведена зависимость для температуры пластины из нержавеющей стали размерами ЮОхЮОХ Х0,5 мм, нагретой до 1000 °С п охлаждаемой с помощью тумана и воздуха (без подачи воды в сопло пневматического распыла). Преимущества охлаждення туманом видны после охлаждения примерно до 400 °С. На рис. 3.6 видно, что наличие жидкой фазы наиболее эффективно проявляет себя в рассматриваемом случае при температуре пластины, равной примерно 200 °С. Охлаждение струей тумана проводилось и прн стационарном режиме, прн этом полосу из нержавеющей стали размерами 5Х30Х Х0,2 мм подключали к электродам и нагревали переменным током. Тем- [c.147]

Известно, что при увеличении диаметра колонны неравномерность распределения фаз становится значительной, что приводит к снижению эффективности процесса. Распределение потоков на тарелке может считаться равномерным при длине пути жидкости до 1,5 метров [10]. При допущении о равномерном распределении дисперсной фазы в двухфазном потоке на тарелке имеем ф = onst по пространственным координатам. [c.128]

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]

В двухфазном потоке (барботажном слое) распределение дисперсной фазы в сплошной фазе принимается равномерным, то есть ф = onst. [c.131]