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

28. Гидродинамика восходящей пленки

Область существования режима восходящей пленки.

Из анализа, приведенного в п. 24 [см. уравнение (VII.13)] для случая ламинарного течения пленки без волнообразований на свободной поверхности, следует, что при увеличении скорости газа или с ростом касательного напряжения обязательно произойдет обращение направления течения жидкости (возникнет условие при некотором Условие обращения течения можно получить из (VII.13) с учетом (VII. 10) при

В действительных условиях, как уже отмечалось ранее, безволновое обращение течения жидкости не может происходить. Поэтому формула (VIII. 1) даже для ламинарного течения нуждается в уточнении.

Известно (см. п. 24), что при скорости газа, равной скорости захлебывания нисходящее течение жидкости в пленочном

режиме становится невозможным. При этом внутри канала устанавливается циркуляционное движение жидкости: нисходящее по стенкам, восходящее в ядре потока. Высокие волны жидкости при этом смыкаются, образуя жидкостные пробки. Таким образом, пленочный режим переходит в снарядный. Такая картина сохраняется и при некотором превышении скоростью газа значения

Условие смены снарядного режима кольцевым (режимом восходящей пленки) определяется эмпирическими уравнениями, предложенными Уоллисом

где

Дальнейшее увеличение скорости газа приводит к интенсивному брызгоуносу с поверхности восходящей пленки. Такой режим течения называется дисперсно-кольцевым. Условия и интенсивность брызгоуноса рассмотрены в п. 24.

Толщина восходящей пленки. В качестве исходного уравнения для нахождения толщины пленки можно использовать условие равновесия сил, действующих на восходящую жидкостную пленку, движущуюся по внутренней поверхности трубы единичной длины:

Из условия равновесия сил, действующих на газовый поток,

нетрудно получить выражение

где потери давления в трубе высотой .

Газосодержание и толщина пленки при течении жидкости в трубах связаны между собой соотношением (VII.38). С учетом (VIII.4) и (VI 1.38) уравнение (VII 1.3) можно преобразовать к виду

Касательное напряжение в соответствии с (VI 1.35) и (VII. 10) можно выразить в виде

где приведенная к полному сечению трубы скорость жидкости:

Выражение (VI 1.39) для коэффициента гидравлического трения газового потока о поверхность пленки можно заменить [86] эквивалентным уравнением

Рис. 89. Зависимость коэффициента гидравлического трения от при кольцевом течении: 1 — уравнение (VIII.9), ламинарный режим; 2 — уравнение (VIII.9), турбулентный режим; 3 — уточненные данные Хьюитга

Касательное напряжение на стенке при пленочном течении жидкости в соответствии с рекомендациями Хьюитта [93] равно

где коэффициент гидравлического трения при турбулентном и ламинарном режимах соответственно равен:

Более точные значения особенно в области значений вблизи можно найти по рис. 89 (линия 3).

После подстановки в (VIII.5) получим расчетное уравнение для нахождения величины (или ) в виде

При наличии большого брызгоуноса часть жидкости переходит из пленки в газовую фазу, образуя практически гомогенную газожидкостную смесь с плотностью, определяемой уравнением (VI 1.40), в котором величину можно определить с помощью рис. 78.

Действительная плотность орошения стенок труб с учетом уноса характеризуется величиной а число Рейнольдса при определении

Рис. 90. Решение уравнения (VIII.12) [86], где Уравнение (VII 1.10) с учетом уноса преобразуется к виду

Численное решение уравнения (VIII.12) при допущении

было выполнено Уоллисом и в графическом виде представлено на рис. 90. Из рисунка видно, что характер течения резко изменяется при когда практически невозможно создать восходящее течение пленки.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление