Regimurile hidrodinamice
Amortizoarele ambalate pot funcționa în diferite regimuri hidrodinamice. Aceste moduri sunt vizibile din graficul (figura 5), care exprimă dependența rezistenței hidraulice a duzei irigate de viteza fictivă a gazului din coloana [14].
Figura 5 - Dependența rezistenței hidraulice a duzei la viteza gazului în coloană (L = const): 1 - duza uscată; 2 - duza irigată.
Primul mod - mod de filmare - este observat la densități scăzute de irigare și la viteze scăzute de gaze. Cantitatea de lichid reținută în duza în acest regim este practic independentă de viteza gazului. Modul de film se termină la primul punct de tranziție (punctul A, Figura 5), numit punctul de suspendare.
Al doilea mod este modul de suspendare. Când fazele sunt în contracurent, datorită creșterii forțelor de frecare ale gazului față de lichid, lichidul este adus în picioare pe suprafața de contact a fazelor prin fluxul de gaz. Ca urmare, viteza de curgere a lichidului scade, iar grosimea filmei sale și cantitatea de lichid reținută în duza crește. În modul de suspendare cu creșterea vitezei de gaz, suprafața umezită a duzei și, în consecință, intensitatea procesului de transfer de masă crește. Acest mod se termină la cel de-al doilea punct de tranziție (punctul B, figura 5), iar în modul de suspendare, fluxul calm al filmului este deranjat: apar vortexuri și stropi, i. E. se creează condițiile de tranziție la barbotare. Toate acestea contribuie la creșterea intensității transferului de masă.
Al treilea mod - modul de emulsionare - apare ca urmare a acumulării de lichid în volumul liber al duzelor. Acumularea de lichid are loc până când forța de frecare dintre lichidul care curge și gazul care urcă în coloană nu echilibrează gravitatea fluidului din duza. În acest caz, apare inversarea sau inversarea fazelor (lichidul devine o fază continuă, iar gazul devine o fază dispersată). Se formează un sistem de dispersie gaz-lichid, care seamănă cu un strat de bule (spumă) sau cu o emulsie de gaz-lichid. Regimul de emulsificare începe de la cea mai îngustă secțiune a duzelor, a căror densitate, așa cum a fost indicată, este neuniformă pe secțiunea transversală a coloanei. Prin reglarea cu atenție a alimentării cu gaz, modul de emulsionare poate fi setat la întreaga înălțime a duzelor. Rezistența hidraulică a coloanei crește astfel puternic (în Figura 5, acest mod este caracterizat de un segment aproape vertical al aeronavei).
Modul de emulsifiere corespunde eficienței maxime a coloanelor ambalate, în primul rând prin creșterea suprafeței de contact a fazelor, care în acest caz este determinată nu numai (și nu numai) pe suprafața geometrică a duzei și suprafața bule și jeturi de gaz în lichidul de umplere întregul volum liber al umpluturii. Cu toate acestea, atunci când coloana funcționează în acest mod, rezistența sa hidraulică este relativ mare.
În modurile de agățare și emulsionare este recomandabil să se lucreze dacă creșterea rezistenței hidraulice nu este semnificativă (de exemplu, în procesele de absorbție efectuate la presiuni ridicate). Pentru absorbanții care funcționează la presiune atmosferică, rezistența hidraulică poate fi inacceptabil de mare, ceea ce va necesita funcționarea într-un mod de filmare. Prin urmare, regimul hidrodinamic cel mai eficient în fiecare caz specific poate fi stabilit doar printr-un studiu de fezabilitate.
În coloanele cu umplutură convenționale menținând modul emulsionarea este foarte dificil. Există un design special de coloane ambalate cu o duză inundată, numită emulsificare (Figura 6).
În coloana 1 modul emulsificare este stabilit și menținut prin conducta de evacuare, realizată sub forma unei supape hidraulice 2. Înălțimea emulsiei în aparatul este controlată de supapă 3. Pentru o distribuție mai uniformă a gazelor pe secțiunea transversală a coloanei conține o coloană de placă 4. Emulgatsionnye poate fi considerată ca packed probațiune. În aceste coloane, mecanismul de interacțiune a fazelor se apropie de faza de barbotare [14].
Figura 6 - Coloana ambalată în coloană de emulsionare: 1 - coloană; 2 - obturator hidraulic; 3 - supapa; 4 - placă de distribuție.
Limita de încărcare a absorbanților ambalați care funcționează în modurile de filmare este punctul de emulsificare sau inversiunea. În coloanele convenționale ambalate, modul de emulsionare este instabil și intră imediat în inundație.
Prin urmare, acest punct este numit punctul de inundare al coloanelor ambalate. Viteza fictivă de gaz W3 care corespunde limitei de sarcină este determinată prin ecuație
unde Scb este secțiunea liberă a duzelor, m 2 / m 2; a este suprafața specifică a duzei, m 2 / m 3; L 'și G' - costul fluidului și gazului, kg / sec.
Din ecuația (2) se poate concluziona că, odată cu creșterea densității de irigare, viteza de limitare a gazului scade. La punctul de inversiune, viteza gazului scade, de asemenea, pe măsură ce vâscozitatea lichidului crește, iar densitatea acestuia scade. La aceleași debite de gaz și lichid, viteza gazului care corespunde punctului de inversiune este mai mare pentru un ambalaj mai mare.
Modul al patrulea este un mod de antrenare sau de mișcare inversă a unui lichid transportat de la aparat printr-un curent de gaz. Acest mod nu este utilizat în practică.
Modele fizice și matematice ale capacității de menținere a duzelor
Film flux. Ecuația de continuitate
Ecuația Novie-Stokes pentru fluxul tridimensional
pentru un flux unidimensional
Având în vedere că cu flux constant. obținem o ecuație pentru curgerea unui lichid într-un tub circular:
Filmul curge peste suprafața canalului
Condiții limită: când; la. Integrarea ecuației pentru curgerea unui lichid într-un tub circular prin părți, ajungem la ecuația [15]:
Și dincolo de asta, primim:
Luând în considerare condiția limită:
Integrând mai departe, obținem:
Luând în considerare condiția limită: când
unde P este rezistența hidraulică a absorberului, pe care o găsim din ecuația stratului granular
