Главная > Разное > Газожидкостные реакторы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

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 помимо скорости газа зависит еще и от приведенной скорости, жидкости (рис. 50).

В поисках зависимостей для расчета газосодержания в восходящем потоке исследователи шли в основном двумя путями: одни стремились найти связь непосредственно с приведенными скоростями газа и жидкости, другие — выразить его через относительную скорость газа. Все зависимости вида могут быть обобщены одним уравнением

где скорость всплытия одиночного пузыря в неподвижной жидкости.

При и зависимость преобразуется в уравнение Арманда

которое было получено при исследовании движения водовоздушных смесей в горизонтальных трубах. По утверждению Арманда при оно справедливо и для вертикальных труб независимо от их диаметра.

Рис. 50. Газосодержание в восходящем потоке (вода—воздух) в трубе диаметром при следующих значениях .

Зависимость, аналогичная была предложена Холодовским в результате изучения водовоздушных, парортутных и пароводяных смесей (последние при давлениях от до Па) в трубах с диаметрами от 23 до Позднее [82] было показано, что ощутимое влияние диаметра трубы на газосодержание проявляется только при

Исследования [96], проведенные на системе вода—воздух в двухтрубной модели газлифтного реактора при изменении диаметров труб от 40 до и давлении в аппарате до показали, что с достаточной для инженерных расчетов точностью опытные данные описываются уравнением

которое представляет собой частный случай уравнения при

В форме записи, более близкой к были получены уравнения для определения в работах [34, 50]. Теоретически рассчитанный [34] параметр С в зависимости от характера изменения газосодержания по сечению трубы имеет значения от 1 до 1,5. Произведение кип в работе [34] рассматривается как дрейфовая скорость газа в данном сечении трубы.

В работе [50] в результате исследований паросодержания в вертикальных трубах получено

где

Для расчета авторами [50] предложено два уравнения. Для труб малого диаметра

а для труб большого диаметра — уравнение (III.3). Характер изменения в зависимости от показывает, что при расчетах следует принимать наименьшее значение найденное по двум указанным уравнениям.

В ряде работ [43, 83, 84) показано, что более достоверные рекомендации по расчету можно получить, выразив эту величину в соответствии с уравнением через относительную скорость газа. В этом случае даже довольно грубое приближение зависимости для при вычислении (в определенных пределах изменения дает достаточно точный результат.

Исследование различных газожидкостных систем в трубе диаметром показало, что в восходящем двухфазном потоке относительная скорость газа изменяется в соответствии с уравнением

Для коэффициента а, характеризующего собой скорость всплытия одиночного газового пузыря при в результате обработки опытных данных было получено уравнение

Для коэффициента получена зависимость вида

Решая совместно уравнения и относительно получим зависимость

которая при вязкости жидкости до и приведенных скоростях дает расхождение с опытными данными не больше ±10%.

Сопоставление значений (рис. 51), рассчитанных по уравнениям показало, что эти уравнения дают близкие результаты. Расхождение получается

при малых значениях скорости жидкости но поскольку в газлифтных реакторах рабочие скорости циркуляции жидкости лежат в пределах для расчета газосодержания можно пользоваться любым из приведенных выше уравнений, ориентируясь на условия, близкие к экспериментальным, при которых были получены зависимости

Хорошую сходимость с опытными данными уравнение дает (при и в случаях обработки в газлифтном аппарате суспензий с объемной концентрацией твердой фазы до 25%.

Рис. 51. Значения рассчитанные по уравнениям:

При исследованиях была установлена интересная закономерность, на которую следует обратить внимание. При неизменной приведенной скорости газа в барботажной трубе величина уменьшается с увеличением ее диаметра. Однако изменение наблюдается и при сохранении диаметра трубы, если в циркуляционный контур ввести дополнительное сопротивление (в опытах [96] таким сопротивлением была диафрагма, установленная в циркуляционной трубе). Это свидетельствует о том, что коэффициент газосодержания зависит не от диаметра трубы, а от скорости жидкости.

При больших высотах газлифтных реакторов за счет гидростатического давления газосодержание может существенно изменяться по высоте барботажной трубы. Среднее газосодержание на участке трубы высотой если отсчет высоты у вести сверху, будет

Приняв для расчета газосодержания уравнение и учитывая влияние гидростатического давления можем записать

где скорость газа в верхнем сечении трубы при давлении

Решая совместно последние два уравнения, получим

где в — газосодержание в верхнем сечении трубы реактора, определяемое по одной из приведенных формул.

При расчете количества жидкости, находящейся в газлифтном трубчатом реакторе, следует учитывать не только газосодержание в трубах, но и газосодержание барботажного слоя, находящегося над верхней трубной решеткой. Как следует из п. 8, высота верхней части барботажного слоя с переменным газосодержанием зависит от скорости газа и в соответствии с опытными данными может быть принята . С другой стороны, высота этого слоя, равная расстоянию от трубной решетки до сливного штуцера, по конструктивным соображениям должна отвечать условию где диаметр сепарационной части реактора. Исходя из этих предпосылок и допуская, что газосодержание на участке высотой равно половине газосодержания в барботажном слое, можем выразить среднее газосодержание слоя над верхней трубной решеткой газлифтного реактора в виде

где газосодержание в барботажном слое при приведенной скорости газа в сепарационной части (см. п. 8).

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление