Пенно-турбулентный режим

Пенно-турбулентный режим отличается крайней нерегулярностью движения частиц, сопровождается процессами распада и коалесценции капель и пузырей и, как следствие, наличием значительного разброса частиц по размерам. За крупными пузырями в виде сферических колпачков образуется значительная область турбулентного следа, который заметно влияет на движение окружающих более мелких пузырьков. Авторы [62] предположили, что в этом случае силу сопротивления, действующую на дисперсную фазу, следует связывать не со скоростью движения дисперсной фазы относительно жидкости, а со скоростью движения ее относительно смеси. В этом случае выражение для силы сопротивления будет иметь вид [c.80]

На практике явление срыва стационарного противоточного течения дисперсного потока при некоторых максимальных для данной системы значениях расходов фаз получило название явления захлебывания)). Физический смысл его заключается в следующем [26]. При однородном по д движении частиц в дисперсном потоке в среднем имеет место равновесие между силой тяжести с учетом выталкивающей силы Архимеда и силой сопротивления. Такое равновесие математически выражается уравнением (3.3.2.51) и может реализоваться при двух (или даже при трех) значениях концентрации частиц. При захлебывании оба равновесных состояния исчезают, так как сила сопротивления, действующая на частицы, становится больше движущей силы и условие равновесия перестает выполняться. При этом реальный дисперсный поток в зависимости от типа дисперсной системы ведет себя различным образом. В системе твердое вещество— жидкость захлебывание приводит к переходному (нестационарному) процессу, в результате которого дисперсная фаза выбрасывается из канала вместе со сплошной фазой. В системе газ—жидкость в среднем поток остается стационарным, однако начинается интенсивная коалесценция пузырей, которая приводит к переходу в пенно-турбулентный режим течения и снижению силы сопротивления, действующей на пузыри. В системе жидкость— жидкость может наблюдаться как выброс дисперсной фазы, так и интенсивная коалесценция капель с последующей инверсией фаз. [c.187]

Ке > 100 ООО — турбулентный режим весьма интенсивное перемешивание жидкостей и газов с образованием мелкодисперсной пены захват свинцовой дроби диаметром 2 мм обеспечение высокого коэффициента теплоотдачи от реагируюш,ей среды к стенке аппарата. [c.171]

Устранение турбулентности. Установлено, что при большой скорости газа возникает турбулентный режим и стенание жидкой фазы резко уменьшается. Граница раздела между пеной и жидкостью исчезает и возникает интенсивное обратное перемешивание. В таких случаях пенная фаза заполняется массой жидкости, не содержащей поверхностно-активного вещества, и разделения не достигается. Обычно турбулентность предотвращают, регулируя условия процесса таким образом, чтобы между пеной и жидкостью сохранялась отчетливая граница раздела. [c.138]

Пенный режим как режим развитой свободной турбулентности [116] является автомодельным в нем влияние молекулярных характеристик потоков на перенос энергии становится несущественным. [c.33]

П. Пенный (режим свободной турбулентности) [c.44]

Принято считать, что подобные пузырьковые режимы неустойчивы. Однако если слиянию пузырей препятствуют поверхностно-активные вещества, блокирующие поверхность раздела фаз, то подобный пузырьковый режим может существовать при высоких газо-содержаниях вплоть до образования пены. Устойчивый пузырьковый режим может существовать и для чистых жидкостей. Как известно, основной механизм образования газовых пузырей — дробление их турбулентными пульсациями. Следовательно, мощность, вводимая в единицу массы потока, должна превышать некоторое пороговое значение. При движении двухфазного потока в канале основную долю диссипируемой мощности составляет трение жидкости о его стенки. Таким образом, в рассматриваемом случае пузырьковую структуру течения газо-жидкостного потока в первую очередь будет определять кинетическая энергия жидкости. [c.208]

В том случае, когда газ распределен в жидкости, т. е. в барботажном гидродинамическом режиме, турбулентность газожидкостной системы еще не велика, но уже при переходе к пенному гидродинамическому режиму быстро наступает режим равномерной или развитой турбулентности. Следует еще раз отметить, что развитая турбулентность отмечается только в ядре потока как правило она не совпадает с турбулентностью в диффузионном пограничном слое. [c.119]

При дальнейшем увеличении скорости пара возникает пенный режим или режим свободной турбулентности. При [c.27]

В. В. Кафаров, который посвятил ряд работ изучению гидродинамики и массопередачи в контактных аппаратах [70, 71], отмечает, что высокая эффективность аппаратов может быть обеспечена только при развитой свободной турбулентности в контактной зоне. Кафаров отмечает, что режим свободной турбулентности в тарельчатых аппаратах, как и в насадочных, соответствует минимальному удельному весу газожидкостных эмульсий. При этом в тарельчатых аппаратах наблюдается максимальная высота пены. Этим условиям отвечают режимы струйный на границе с пенным и пенный. В насадочных колоннах этим условиям отвечает режим эмульгирования, открытый Кафаровым. Поэтому В. В. Кафаров именует соответствующий режим в тарельчатых аппаратах (ситчатых) также режимом эмульгирования. [c.136]

Повышение степени турбулентности и уменьшение толщины пристенного слоя жидкости имеет своим пределом режим, при котором дальнейшее увеличение объемной скорости газового потока более не изменяет условий теплообмена, а толщина пристенного слоя жидкости достигает своего Минимального значения и перестает зависеть от скорости подачи газа. Этому соответствует пенный режим. [c.393]

Однако не всегда представляется возможным четко разграничить эти режимы. Так, изменение количества орошаемой жидкости сильно влияет на скорость подвисания и мало на скорость инверсии. Поэтому скорости подвисания по абсолютному значению могут оказаться большими, чем скорости инверсии. Тогда возникаюш,ий при подвисании слой жидкости сразу приобретает вид высоко турбулентной пены и барботажный режим отсутствует. При этом возрастание сопротивления тарелки с увеличением скорости газа при постоянном орошении более резкое, чем при обычном режиме аэрации, и выражается в логарифмических координатах в виде прямой линии вплоть до скоростей захлебывания колонны Ь = 1650 кг/м -ч (рис. 148). [c.282]

Таким образом, пенный режим обеспечивает основные условия, необходимые для интенсивного протекания процессов массо- и теплопередачи чрезвычайно развитую и непрерывно обновляющуюся. межфазную поверхность при высокой турбулентности и, следовательно, при малых диффузионных или термических сопротивлениях. В результате этого пенные аппараты в несколько раз (иногда в десятки раз) интенсивнее барботажных аппаратов и в сотни раз интенсивнее башен с насадками. [c.10]

К сходным представлениям о характере гидродинамических режимов, возникающих на перекрестноточных ситчатых тарелках, пришли многие авторы [133—140]. Существуют, однако, работы, в которых режим турбулентной пены на ситчатых перекрестноточных тарелках не отмечался — вслед за режимом ячеистой пены при скорости газа 1,4—1,7 м/с И. Н. Кузьминых и др. [141-143] наблюдали режим открытых газовых факелов (режим газовых струй и брызг), переходящий при скорости газа выше 2 м/с в инжекционный режим, сопровождающийся полным уносом жидкости с тарелок. Как показал анализ этих работ, режим открытых газовых факелов наступает на ситчатых тарелках со свободным сечением менее 0,15 м /м , о чем свидетельствует и более поздняя работа [148], хотя некоторые исследователи [144—146] наблюдали режим турбулентной пены и в этих условиях. [c.106]

В. В. Кафаров [51, 67, 205] выдвинул ряд положений, являющихся базой теории межфазного массопереноса, основанной на представлениях о межфазной турбулентности. На границе раздела фаз, течение которых не ограничивается твердыми стенками, возникает особый гидродинамический режим, характеризующийся образованием вихрей последние пронизывают пограничные слои и проникают вглубь фазовых потоков. Такой режим определяется как режим развитой свободной турбулентности. В этом режиме (режиме эмульгирования или турбулентной пены) двухфазная си-тема представляет собой недвижный комплекс газожидкостных вихрей со значительным развитием межфазной поверхности и быстрым ее обновлением. Газожидкостной системе присущи основные особенности свободной турбулентности — отсутствие гашения турбулентных пульсаций, наличие нормальных составляющих скорости, отсутствие заметного влияния молекулярных характеристик на массоперенос. Таким образом, межфазная поверхность сама становится источником турбулентности и масса переносится через поверхность раздела фаз вихрями с осями, перпендикулярными направлению движения потоков. Анализируя условия, в которых возникает межфазная турбулентность, В. В. Кафаров указывает [51], что вихри на межфазной поверхности возникают при различающихся по величине и направлению скоростях движения фазовых потоков, в частности в тарельчатых колоннах создается благоприятная обстановка для вихреобразования на границе раздела фаз. В наших экспериментах на тарельчатых контактных устройствах различного типа — это важное обстоятельство следует подчеркнуть еще раз — во всем исследованном диапазоне нагрузок по жидкости и газу наблюдался режим развитой свободной турбулентности (см. гл. ГУ, стр. 114). [c.155]

В системе газ—жидкость захлебывание, как правило, проявляется в виде начала интенсивной колесценции пузырей и последующего перехода в пенно-турбулентный режим [94]. В системе жидкость—жидкость может наблюдаться как выброс дисперсной фазы [156, 166—168], так и интенсивная коалесценция капель [156, 169]. Некоторые исследователи при расходах фаз, близких к захлебыванию, наблюдали обращение фаз [166, 168]. Вблизи точки захлебывания иногда может происходить самопроизвольный переход первого режима во второй, что дало основание некоторым авторам определять точку захлебывания в распылительных колоннах как момент образования плотного слоя капель [163]. Нетрудно догадаться, что явление захлебывания связано с бифуркацией равновесных состояний динамической системы (2.78), моделирующей стационарное движение идеального дисперсного потока. [c.96]

Иппш и Зубер [62] предложили также соотношения для расчета коэффициента сопротивления при пенно-турбулентном режиме. Этот режим в основном характерен для пузырьковых течений и в ряде случаев наблюдается при движении капель в жидкостях. [c.80]

Размеры переточного устройства и высота нижнего обреза его над тарелкой. Минимальное сечение переточного устройства определяется скоростью разрушения пены и турбулентностью течения в перетоке. Пену, уходящую с колпачковой тарелки, характеризуют отношением высоты чистой жидкости к высоте вспененной жидкости, условно называемым удельньш весом пены и равным около 0,25—0,35 [20, 21 ]. В идеальном случае пена должна полностью разрушаться, превращаясь в чистую жидкость, в момент прохода ее над сливной перегородкой или непосредственно перед этой перегородкой. Однако в практических условиях это не достигается. Несколько хуже, но все жа приемлемо, если пена полностью разрушается в перетоке перед тем как она попадает на нижележащую тарелку. Однако турбулентный режим потока, переливающегося через сливную перегородку, фактически приводит к дополнительному вспениванию в перетоке и некоторое количество аэрированной жидкости попадает на нижележащую тарелку. Удельный вес пены в переточном устройстве обычно изменяется в пределах 0,3—0,7 в зависимости от склонности жидкости к образованию пены, расстояния между тарелками, степени турбулизации и средней скорости в перетоке. Известно [27 ], что пузыри размеров, встречающихся в перетоке, достигают конечной скорости подъема в жидкости около 0,3 л1/сек. Поэтому среднюю скорость жидкости в перетоке принимают меньше этой величины, благодаря чему обеспечивается подъем и удаление пузырьков пара. Типичные правила расчета в отношении скоростей в перетоке приводятся в табл. 1. В настоящее время еще отсутствуют удовлетворительные методы, позволяющие предсказать степень вспенивания жидкости. Поэтому в табл. 1 степень пенооб-разования указывается лишь качественно легкое, среднее и значительное вспенивание такое разделение является лишь крайне общим и может иметь только сопоставительное значение. [c.145]

Ке = 40 ООО-ьЮО ООО — Турбулентный режим интенсивное перемешивание взаимонерастворимых жидкостей с образованием стойких эмульсий захват газов с образованием пены [c.171]

Основное различие заключается в том, что Соломаха и Матрозов вводят дополнительный режим открытых факелов, лежащий между режимом равномерной работы и инжекцион-ным. Этот режим работы, по их наблюдениям, характеризуется тем, что газовые факелы прорываются местами до поверхности пены, разрушая ее. Слив в зтом режиме в основном происходит за счет брызг и струй, попадающих в сливной стакан. По-видимому, турбулентный характер этого режима ведет к тому, что физическая характеристика жидкости не играет значительной роли. Этот режим можно рассматривать как переходный от пенного к инжекционному. [c.129]

Пенный режим, соответствующий режиму свободной турбулентности или режиму аэрации (эмульгирования), характеризуется наличием подвижнойси.ть-но турбулизованной пены. В этом случае на трубно-решетчатой тарелке наблюдается хорошо прогазованный газожидкостный слой. Выше верхнего уровня пены имеется зона брызг и выбросов пены. Зоны прорыва газовых струй [c.92]

Характер и высога газожидкостного сдоя на таредаах. Считается установленным [ 2 - Ъ ], что яа ситчатых переливных тарелках со свободным сечением 0,15 - 0,40 м /н в диапазоне скоростей газа в сечении колонны от 0,7 -1,3 до 3,5 - 4,5 м/сек осуществляется режим турбулентной пены. 3 ДСЖ при изменении скорости парогазового потока в пределах 1,5 -.2,7 м/сек и плотности орояения от 10500 до 22700 кг/м .ч были отмечены два несколько различающихся гидродинамических режима каждый из них, тем не менее, полностью соответствует определению режима турбулентной пены. [c.143]

В модели-спутнике ТДС на решетчатых тарелках всех типоразмеров режим турбулентной пены возникал в момент образования газопарожидкостного слоя на тарелке (в точке подвисания [51]) при скоростях парогазового потока в сечении модели порядка 0,6— 1,0 м/с. При скоростях газа 4,5—5,0 м/с режим турбулентной пены сменяется режимом, который назван нами пульсационным из-за ярко выраженного периодического характера движения потоков. [c.99]

Характер зависимости высоты газопарожидкостного слоя ог скорости парогазового потока определяется, как упоминалось выше, гидродинамическим режимом. В режиме турбулентной пены (режим аэрации, переходный режим) с ростом скорости парогазового потока высота газопарожидкостного слоя возрастает незначительно. Результаты измерений высоты газопарожидкостного слоя на противоточных решетчатых тарелках, представленные на рис. 36, свидетельствуют о том, что во всем рабочем диапазоне скоростей парогазового потока и при всех исследованных плотностях орошения противоточные решетчатые тарелки моделей-спутников ТДС и ДС и опытно-промышленного ДФЖ работали в режиме турбулентной пены. [c.99]

По наблюдениям В. Н. Стабникова [42], в области равномерной работы на колпачковых тарелках возникает вначале струйный режим барботажа, сменяющийся при дальнейшем увеличении скорости газа режимом турбулентной пены, который в свою очередь переходит в инжекционный режим. По существу, такие же режимы наблюдали на колпачковых перекрестноточных тарелках и другие исследователи [151—153]. [c.109]

По нашим наблюдениям, на перекрестноточных многоколпачковых тарелках промышленного ТДС осуществляется режим турбулентной пены с отчетливо заметной пузырьковой структурой и сильными фонтанами пены на верхней тарелке. На нижних тарелках пузырьки десорбируемых газовых компонентов в жидкостных слоях, выбросах II каплях менее заметны и преобладающей является вихревая структура пенного слоя. Характерны результаты измерения высоты пенного парогазожидкостного слоя на трех верхних тарелках промышленного ТДС (рис. 40) в зависимости от скорости парогазового потока в сечении колонны. Для нижних двух тарелок увеличение высоты пены с ростом скорости газа совершенно закономерно [c.109]

Итак, по данным большинства исследователей и нашим наблюдениям, режим турбулентной пены (режим эмульгирования, режим свободной турбулентности) — доминирующий режим движения двухфазных парогазожидкостных систем на тарельчатых контактных устройствах самого различного типа. Для многих устройств — решетчатые противоточные тарелки с большим свободным сечением и значительной шириной щели, яерекрестноточные колпачковые тарелки при достаточной глубине барботажа — он является единственным наблюдаемым режимом в широком диапазоне скоростей газа (от 0,7—1,0 до 3,5—4,5 м/с) и плотностей орошения от 1000 кг/(м -ч) (как установлено опытами Б. А. Черткова [162] и других исследователей [63]) до 120 000—160 000 кг/(м2-ч) (в наших экспериментах), а по некоторым источникам [163] — до 200 ООО кг/(м -ч). Это существенное обстоятельство позволяет, во-первых, привлечь [c.114]

Соколов и Саламахин полагают, что при интенсивном барботаже (пенный режим) жидкость находится в режиме развитой турбулентности и теплообд1ен определяется пульсациями с минимальным масштабом, проникающими в вязкий пристенный слой. Толщина последнего, по оценке авторов, близка к. минимальному масштабу пульсаций. В результате, для обобщения экспериментальных данных предлагается критериальное уравнение вида [c.117]

Оценивая различные приемы интенсификации процессов между газами и жидкостями, приходим к заключению, что наиболее эффективными являются те из них, которые основываются на увеличении межфазной поверхности, на резком повышении турбулентности, ведущем к уменьшению диффузионных сопротивлений, и на непрерывном обновлении контакта фаз. Очевидно, что наибольшая интенсивность процесса может быть достигнута с помощью приемов, в которых одновременно используются все три указанные фактора интенсификации. Одним из таких приемов является осуществление взаимодействий между газами и жидкостями в пенном контакте фаз. Пенный режим осуществления процессов массо- и теплопередачи был разработан М. Е. Позиным, И. П. Мух-леновым, К. И. Хренниковым, Э. Я. Таратом, Е. С. Тумаркиной [c.124]

Пенный режим достигается исключительно за счет соответствующих гидродинамических условий, без использования каких-либо пенообразователей. Вследствие этого образующаяся пена является нестабильной. Она представляет собою полувзвешенный слой жидкости в виде быстро движущихся пленок и струй, тесно перемешанных с пузырьками и струями газа. Это обеспечивает основные условия, необходимые для интенсивного протекания процессов диффузии, — чрезвычайно развитую и непрерывно обновляющуюся межфазную поверхность при высокой турбулентности. В результате пенные аппараты работают интенсивнее барботажных аппаратов и значительно интенсивнее башен с насадками. Несмотря на большие скорости газа, сопротивление пенных аппаратов невелико, так как барботаж отсутствует, а сопротивление слоя пены меньше, чем сопротивление эквивалентного по эффективности столба жидкости при барботаже. В пенных аппаратах с успехом осуществляются процессы абсорбции, десорбции, теплообмена между газом и жидкостью, очистки газов от пыли (золы), дыма, тумана и пр. Так как коэффициент полезного действия решетки пенного аппарата весьма высок и достигает иногда 99 /о> то для многих процессов (например теплообмена, пылеочистки газа) достаточно иметь в аппарате только одну решетку. В других случаях их требуется несколько, и число их устанавливается в соответствии с числом теоретических тарелок. [c.125]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология