Скорость газа в газожидкостной смеси

Скорость газа в движущейся газожидкостной смеси [c.158]

Перейдем к определению потока импульса рассматриваемой газожидкостной смеси. Будем считать а, V, и р заданными величинами. Скорость объемного течения у д, определяется соотношением (3. 2. 20). Поскольку а мало, можно пренебречь вкладом потока импульса газа в полный поток импульса, т. е. будем определять поток импульса жидкости. С этой целью введем функцию Р го, Су) [c.100]

Для правильного и целостного представления физической сущности процесса прохождения газожидкостных смесей в закрученном потоке газа, движущемся в прямоточных центробежных элементах, необходимо изучение распреде.ления скоростей и давлений по радиусу и сечениям этих элементов. [c.282]

По способу образования и структуре поверхности контакта ЦТА относится к барботажных аппаратам. В нем активным агентом является газ, который пересекает слой жидкости, диспергируя ее и образуя поверхность контакта. При малой скорости в барботажных аппаратах газ образует поверхность контакта в виде всплывающих пузырей. При больших скоростях газа поверхность контакта приобретает капельную структуру, что характерно и для ЦТА, в котором скорости газа значительно больше скорости всплытия пузырей. Однако это относится только к гидродинамике самого слоя газожидкостной смеси, если рассматривать поперечное течение газа со скоростью Wr. В остальном имеются существенные отличия. На входе газа в слой между решеткой и кольцевым вращающимся слоем образуется газовая прослойка, обеспечивающая равномерное распределение газа и равномерную радиальную скорость по всему слою. Плавный, безударный вход газа в слой уменьшает гидродинамическое сопротивление. В то же время перемещение слоя газожидкостной смеси со значительными окружными скоростями и интенсивное перемешивание частиц жидкости с потоком газа вследствие вихревого движения приводит к дополнительной турбулизации потоков во всем объеме слоя, что способствует интенсификации процессов тепло- и массообмена. Наличие тангенциальной составляющей скорости газа увеличивает продолжительность контакта газа с жидкостью, так как движение частиц жидкости происходит по спиральной траектории и за несколько витков частицы многократно обтекаются потоком газа. Увеличение веса жидкости в поле центробежных сил препятствует образованию пены, так как поверхностного натяжения становится недостаточно для ее формирования. Отсутствие пены в ЦТА, сковывающей подвижность отдельных мелких частиц жидкости и ограничивающей скорость газа (по условиям выноса пены из аппарата), также позволяет повысить интенсивность тепло- и массообмена. [c.15]

Так, например, на течение газожидкостной смеси в трубе можно воздействовать граничными условиями на контурах системы, т. е. меняя скорости, давления и места подачи газа и жидкости в трубу, степень шероховатости трубы, ее диаметр и т. п. Форма же совместного движения обоих компонентов потока будет перестраиваться уже как следствие изменения указанных внешних воздействий. [c.15]

Механизм изменения форм течения и их перехода из одной в другую заключается в следующем. При ламинарном течении газожидкостной смеси поверхность раздела фаз, как правило, плоская. Турбулизация газа и жидкости приводит к появлению беспорядочных (пульсационных) возмущений. Б частности, на границе раздела при увеличении относительной скорости газа случайные возмущения усиливаются так, что частицы жидкости заметно смещаются. В результате поверхность жидкости деформируется, отклоняется от первоначальной формы. Возникает новая равновесная форма поверхности жидкости, капиллярные силы и силы свободного падения которой стремятся вернуть ее в прежнее состояние. [c.115]

В рассматриваемых аппаратах объем, занимаемый газожидкостной смесью, можно разделить на две области. В активной области А диспергирование газа происходит за счет кинетической энергии струи жидкости. При высокой скорости диссипации энергии в объеме активной области пузырьки газа могут достигать размеров 1 мм. Соответственно в этой зоне аппарата образуется система пузырей с большой удельной площадью поверхности контакта фаз газ - жидкость. [c.640]

Явление опрокидывания, или реверса, характеризуется изменением направления движения жидкой пленки вследствие изменения скорости движущегося вверх газа и значительным увеличением гидравлического сопротивления. Скорость газа, при которой происходит это явление, назовем критической по опрокидыванию При скорости газа, большей критической, вся жидкость в виде волнистой пленки движется вверх вместе с газом. Если скорость газа меньше критической, режим движения газожидкостной смеси меняется увеличивается толщина пленки, образуются жидкие перемычки и возникает пульсационный режим. Поэтому гидродинамические системы ( нефтегазовые скважины, парогенераторы и аппараты), работающие при до- и сверхкритических скоростях газа по опрокидыванию, следует рассчитывать качественно по-разному. [c.197]

Как показано выше, расчеты скорости звука, выполненные с помощью (3.17), а также эксперименты по измерению скорости звука в однородной газожидкостной смеси свидетельствуют о том, что скорость звука в такой смеси не является величиной аддитивной по отношению к скоростям звука каждой из фаз и зависимость а = /ф)р имеет явно выраженный минимум при значении объемного газосодержания Р = 0,5. При выводе зависимости (3.17) двухфазная среда рассматривалась как смесь идеального газа и несжимаемой жидкости, настолько однородная, что каждая из фаз занимает весь доступный обьем (Уг = Уж= Ус) подобно тому, как это имеет место в смеси разнородных газов. Если представить реальный газ как однородную смесь идеального газа и идеальной жидкости, то можно воспользоваться выражением (3.17) для определения объемного газосодержания Р идеального газа в реальном. При этом под идеальной жидкостью следует понимать несжимаемую (точнее, слабосжимаемую) часть реального газа, представляющую собой молекулярные ассоциации. [c.59]

Наиболее простым путем решения поставленной задачи является определение наиболее эффективной геометрии сопла эмпирическим путем. При этом показателем наибольшей эффективности является достижение в эксперименте максимального значения скорости при заданных начальных параметрах. Уменьшение скорости по сравнению с ее значением, найденным по описанной выше методике, будет происходить вследствие трения о стенки канала и механического и термического неравновесия фаз в процессе расширения смеси в сопле. Максимальная степень неравновесия может быть реализована в расходящейся части сопла принятием специальных мер. Как было показано ранее, можно добиться максимального выравнивания скоростей фаз на входе в расходящуюся часть сопла. Что касается термической неравновесности фаз, то можно показать, что ее влияние на коэффициент скорости при истечении газожидкостной смеси незначительно. Процесс расширения смеси может быть представлен следующим образом (рис. 7.2) жидкость охлаждается, как при обычном адиабатическом истечении, на dTl градусов и при давлении р - dp охлаждается на dT n отдает тепло газу газ адиабатически расширяется и при этом охлаждается на dT градусов и при давлении р - также изобарически нагревается на dT градусов, получая тепло от жидкости. В результате температура о еих фаз становится Т -dT, т.е. смесь охладилась на dT градусов. Очевидно, при dp -> О точка с стремится к [c.148]

Минимум скорости звука соответствует объемной концентрации газа а = 1/2. Для воды с пузырьками воздуха при обычных условиях давления р = 1 бар) этот минимум равен 20 м/с, т. е. примерно в 17 раз меньше скорости звука в воздухе (340 м/с) и в 75 раз меньше скорости звука в воде (1500 м/с). Суш,ественное отличие (а = 50 м/с) сохраняется и при 4% объемной концентрации воздуха. В цитированном обзоре Вийнгардена можно найти обобш,ения вышеуказанных формул скорости звука в газожидкостных средах, учитываюш,их разность скоростей жидкости и пузырьков газа, влияние неизотермичности процесса сжатия пузырька, наличия вязкости жидкости, частоты звуковых колебаний и других физических деталей процесса. Там Hie изложен метод расчета одномерного газожидкостного потока в сопле Лаваля и вопрос о распространении в газожидкостных сМесях возмуш,ений конечной интенсивности ). [c.106]

Большинство газожидкостных смесей, используюш,ихся в химической технологии, представляют собой дисперсные системы. Главной особенностью таких систе.м является наличие изменяюш ейся в пространстве и во времени поверхности раздела фаз. Эти излшнення влекут за собой силовые и тепловые взаимодействия на границе раздела, которые, в свою очередь, могут являться причиной появления градиентов скорости течения обеих фаз, давления, температуры и концентраций компонентов. Все эти эффекты воздействуют на процессы тепло- и массопереноса в системах газ—жидкость и могут как интенсифицировать, так и тормозить тепломассообмен. С другой стороны, указанные явления сами воздействуют на поверхность раздела фаз, изменяя ее распределение в пространстве. [c.4]

Известно, например, что при турбулентном режиме течения сплошной фазы скорость переноса вещества возрастает в силу интенсивного перемешивания фаз. Режимы течения газожидкостной смеси по характеру движения фаз можно условно разделить на ламинарно-ламинарный, когда жидкость и газ движутся ла-минарно, ламинарно-турбулентный, когда газ движется ла.ми-нарно, а жидкость — турбулентно, турбулентно-турбулентный, когда обе фазы движутся турбулентно и турбулентно-ламинарный, когда газ движется турбулентно, а жидкость — ламинарно. [c.7]

Используя описанную модель процессов эжекции и тепломассообмена в многокомпонентном свободно истекающем струйном течении, рассчитываются расходы жидкой и газовой фаз, их компонентные составы и термогазодинамические параметры, а также находятся из распределения в струе. В качестве примера на рис. 4.13-4.17 представлены рассчитанные профили скоростей жидкой и газовой фазы, плотности газожидкостной смеси и ее температуры в струйном течении, состоящем из жидкостного потенциального ядра, истекающего со скоростью 35 м/с в неподвижный газ, и жидкостно-газового пограничного слоя. Задавались угол сужения потенциального ядра Р = 22,62°, угол расширения пограничного слоя а = 33,4°, радиус струи на выходе из поля составляет 20 мм, температура жидкостного потенциального ядра 290 К (17°С), температура окружающего струю газа 283 К (10°С). [c.128]

При достаточно больших скоростях истечения газа в жидкость образуется более или менее значительный газовый факел, который далее дробится на иузыри и создает свое продолжение в виде потока газожидкостной смеси. [c.96]

Тогда даже при турбулентном течении всего потока газожидкостной смеси относительно стенок аппарата в рассматриваемом случае (стационарный тепло- и массообмен при ламинарном, слоистом, течении газа вдоль оси х), когда в других направлениях (по оси у и z) согласно принятому представлению слои не перемешиваются и пульсации отсутствуют, поперечные составляющие скорости равны нулю Wy = Wz 0. Также равны нулю соответствующие члены субстанциональной производной, кроме одного Wxdpn,o/dx. Однако мы рассматриваем насыщенный паром слой газа, который всегда имеется на поверхности жидкости независимо от режима течения (ламинарного или турбулентного) в ядре потока и гидродинамическом пограничном слое и который тоже является пограничным слоем между газом и жидкостью. Вследствие малой толщины этого слоя по сравнению с его про-тял<енностью продольные конвективные составляющие по сравнению с поперечными можно считать равными нулю [49], т. е. (9рп. о/5л = 0. Вот теперь уравнение (1-14) принимает вид (1-15). [c.29]

Результаты сравнения изменения давления по времени при движении ударной волны в воде и в смеси жидкости с пузырьками газа, полученные на описанной выше экспериментальной трубе, приведены в [13]. Из анализа, приведенного в этой работе, следует, что волна давления, распространяющаяся в жидкости при отсутстии пузырьков воздуха, является акустической и распространяется со скоростью, равной скорости звука в воде (примерно 1400 м/с), как в прямом, так и в обратном (отраженная волна) направлении. С введением незначительного по объему количества газа резко снижается скорость распространения прямой волны. За фронтом волны наблюдается интенсивный осцилляционный процесс, вызванный дисперсией и диссипацией энергии, который с течением времени затухает. Распространение отраженной ударной волны в пузырьковой смеси существенно отличается от распространения волны давления в жидкости, не содержащей пузырьков газа. Существенно возрастает амшгитуда отраженной волны по сравнению с прямой. В несколько раз возрастает и скорость распространения обратной волны по сравнению с прямой. Для безразмерной скорости распространения волны давления в газожидкостной среде однородной пузырьковой структуры в [76] получена следующая зависимость ее от отношения давления Pi во фронте волны к его значению ро в невозмущенной части среды [c.38]

Кроме того, существенным недостатком всех существующих моделей для анализа динамических свойств газожидкостной смеси при рассмотрении в ней ударных волн является допущение о несжимаемости несущей фазы. При обосновании этого допущения исходят из следующих оценок. Считается допущение оправданным, если объемная доля пузырьков в смеси Р много больше объемной доли сжимаемой части жидкости /3(,. Эту последнюю в [35] определяют из соотношения для изотермической скорости звука в жидкости /3 = Ро/Рж ж- ри нормальных условиях величина j3(, 10 ". На этом основании при объемном содержании пузырьков /3 > 0,01 допущение о несжимаемости считается оррав-данным. Однако при давлениях Ро > Ю МПа, что имеет место в реакторном контуре атомных энергоустановок, по той же оценке 3 > 0,01. Кроме того, при рассмотрении умеренной ударной волны, в которой Pi/Po 10. по той же оценке (3 , во фронте волны на порядок увеличи-ваетсятг /3 из-за сжатия пузырей примерно на порядок уменьшается, тогда Р 10" . В действительности, как будет показано в следующей главе, с увеличением температуры и давления жидкости объемная доля сжимаемой части жидкости существенно возрастает. Так, при р = 15 МПа и t = 300 "С величина /3 = 0,1. Ограниченность возможности анализа закономерности распространения ударных волн в жидкости с помощью модели, предполагающей отсутствие сжимаемости, стала очевидной при рассмотрении парожидкостных смесей и газожидкостных смесей, содержащих в пузырьках растворимый газ. В [8] описаны результаты экспериментов по распространению ударной волны в воде, содержащей пу-зырькиС02. На рис. 2.9 показано изменение давления во фронте волны и скорости ее распространения по мере перемещения фронта по ударной трубе от верхнего к нижнему ее концу, а на рис. 2.10— относитель- [c.46]

Рассмотрим критическое истечение газожидкостной смеси. При этом полагаем, что среда является смесью идеального газа и несжимаемой жидкости, в критическом сечении настолько однородной, что каждая из фаз занимает весь доступный объем подобно тому, как это имеет место в смеси р- знородных газов (V см)- Скорости фаз в критическом сечении равны (обмен количеством движения между фазами завершен, в основе механизма обмена количеством движения лежит механизм упругого столкновения молекул газа и частиц жидкости). [c.54]

На рис. 3.1 в качестве примера приведена зависимость показателя изоэнтропы двухкомпонентной газожидкостной смеси двухатомного газа (f j, = 1,4) и несжимаемой жидкости от объемной доли газа в смеси. Полученная зависимость позволяет по известным параметрам заторможенного потока определять критические параметры смеси, критический расход, критическую скорость истечения однородной двухфазной смеси, а также скорость распространения возмущений в однородной двухфазной смеси, если в самой волне возмущения из всех обменных процессов успевает полностью завершиться обмен количеством движения. Как показывают эксперименты [23], вследствие большого градиента давления вблизи критического сечения двухфазная среда в нем явля- [c.56]

Экстрактор с газлифтным перемещением фаз (рис. 5.6.31) состоит из ряда последовательно соединенных ячеек (секций), в каждой из которых смесь жидкой и твердой фаз интенсивно перемешивается газом (воздухом) и перемещается по определенному циркуляционному контуру. Особенности контура заключаются в том, что, во-первых, в потоке газа, который подается в него при помощи специальной газораспределительной решетки, создается неравномерный профиль скоростей струек газа. Это позволяет плавно изменять скорость движения агрегатов частиц, образующихся при взаимодействии потока газа с суспензией, и, таким образом, избежать резкого изменения направления и значения скорости частиц друг относительно друга, что значительно уменьшает их истирание. Во-вторых, с целью улучшения условий сепарации как твердых частиц от газожидкостной смеси, так и воздуха от суспензии поток газа с суспензией в каждой секции подается вдоль зеркала слоя, что позволяет частицам равномерно осаждаться в жидкости (экстрагенте). [c.609]

В данном параграфе рассматриваются турбулеьгтные стационарные адиабатические Qw = 0) течения газожидкостной смеси в трубе в дисперсно-кольцевом режиме, когда можно считать, что смесь термодинамически равновесна (температуры фаз равны между собой, Т 1 = Тг = Тъ = Т, и. если смесь однокомпонентная, равны температуре насыщения Tg), а в ядро имеется скоростное равновесие (v = Уа = W ). Эти условия обеспечиваются, ослп время пребывания газа и жидкости в канале во много раз больше характерных времен выравнивания температур между газом, плен-KOII и каплями и характерного времени выравнивания скоростей газа и капель. Кроме того, ограничимся режимами, когда перепады давлений и температуры вдоль канала малы (Ар < р, АТ < Т), скорости газа и капель много меньше равновесной скорости звука в ядре канала. Тогда можно пренебречь изменением плотности не только жидкости, но и газа [c.219]

Транспорт газа по варианту III еще более коррозионноопасен, чем в вариантах I и II, так как согласно ему предполагается осуществлять совместный транспорт всей газожидкостной смеси, поступающей из скважин до УКПГ (до узла сепарации). В таком случае ни ожидаемая оптимальная скорость потока (3- [c.24]

Математическое моделирование. Теоретическое описание механизма взаимодействия потока сыпучего материала и воздуха выполнено с помощью общих уравнений динамики гетерогенных сред ( см. Приложение I). В фундаментальных работах по механике таких сред дано математическое описание этого взаимодействия для ряда практических задач с несущей сплошной средой (жидкость или газ) и с перемещаемой или неподвижной дискретной средой (твердые частицы, капли жидкости, пузырьки газа). Это прежде всего потоки аэрозолей и суспензий, газовзвесей и газожидкостных смесей, это процессы псевдоожижения и фильтрации, пневмо- и гидротранспорт, это наноси и метели. Поток сыпучего материала и увлекаемого им воздуха следует рассматривать, как отдельный подкласс двухкомпонентных потоков, в которых несущей средой является дискретная среда из твердых частиц, а несомой - псевдосплошная дисперсионная среда (воздух). Потоки частиц под действием гравитационного поля Земли движутся ускоренно, а возникающие аэродинамические процессы малоактивны (скорость воздушных течений, как правило, меньше скорости частиц), что существенно отличает их от хорошо изученных дисперсных сквозных потоков при пневмо- и гидротранспорте. [c.39]

Гидродинамические эффекты дисперсно-пленочного течения. Газожидкостный поток в дисперсно-кольцевом режиме характеризуется совместным движением двух фаз в виде трех составляющих смеси —газа (пара), жид] ости в виде капель в ядре потока и жидкости в виде пленки, каждая из которых может иметь свою среднюю скорость и темпе эатуру. При этом между ядром потока и пленкой, между жидкостью и паром может происходить массообмен за счет испарения и конденсации, а также за [c.176]

С конструкцией скважин (фонтанная, газлифтная, насосная) и условиями эксплуатации связаны структура газожидкостного потока и его -коррозионная агрессивность. При фонтанном способе добычи нефти продукция отличается малой обводненностью. Водная фаза стабилизирована внутри нефти и оказывает незначительное коррозионное воздействие на металл. При газлифтных способах добычи нефти агрессивность водонефтяного потока и его структура зависят от состава сжатого газа. При добыче сероводородсодержащей нефти присутствие воздуха приводит к значительным коррозионным разрушениям. При испо тьзо-вании неочищенных газов, содержащих сероводород, скорость коррозионного разрушения оборудования значительно возрастает. Изменение давления и температуры по стволу скважины влияет на агрессивность газожидкостного потока. Снижение температуры смеси на выходе из скважины приводит к выделению неорганических солей и парафинов, способствующих экранированию поверхности металла за счет образования защитных пленок. Однако в этих условиях усиливается действие макрогальванических пар, приводящих к локальному разрушению поверхности. [c.126]

Если в циклонный сепаратор поступает паро- или газожидкостный поток, в котором жидкости относительно немного и она распределена в паровой (газовой) фазе в виде отдельных капель, то унос определяется другими закономерностями [31]. Одним из основных факторов, влияющих на эффекгивность отделения капельной жидкости в этих условиях, является скорость ввода паро(газо)жидкостной смеси в тангенциальный пафубок Wgg. [c.263]

В зоне развитого горения, где температура больше 24СЮ... 25(Х)К, скорости химических реакций очень велики и время, необходимое для их завершения, имеет порядок 10 ...10" с. Если сравнить это время со временем газификации жедких компонентов (10 с), то оно на два-три порядка меньше. Поэтому в условиях камеры сгорания ЖРД химические реакции не лимитируют процесс преобразования исходного топлива в ПС он определяется наиболее медленным процессом. В жидкостно-жидкостных и газожидкостных КС наиболее медленным процессом является процесс газификации жидких компонентов в газо-газовых КС из-за отсутствия жидких капель наиболее медленным процессом будет процесс перемешивания. Поэтому можно считать, что в КС ЖРД только что образовавшиеся объемы смеси, готовые к горению, мгновенно выгорают. [c.38]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...