Гидродинамика высокого барботажного слоя в режиме работы химического реактора

• Автор: Митронов, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Северодонецк
• Количество страниц: 234 c. : ил

ОГЛАШЕНИЕ

Глава I. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Движение одиночных пузырей

1.2. Групповое движение пузырей. Структура

слоя

1.3. Общие уравнения движения в двухфазном потоке и их применение к барботажнощу

слою

1.4. Экспериментальные методы исследования характеристик газожидкостного потока

1.5. Эмпирическое описание характеристик барботажного слоя

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ БАРБОТАЖНОГО СЛОЯ

2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Структура барботажного слоя
2.3. Зоны движения вихрей
2.4. Условия образования вихревой структуры
2.5. Геометрические характеристики двухфазной
вихревой дорожки
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК БАРБОТАЖНОГО СЛОЯ
3.1. Экспериментальная установка
3.2. Среднее газосодержание
3.3. Локальное газосодержание
3.4. Измерение скорости жидкости
3.4.1. Методика измерения
3.4.2. Результаты измерения

3.5. Размеры пузырей
3.6. Определение эффективного коэффициента
диффузии
Глава 4. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ
4.1. Влияние циркуляции жидкости на среднеобъемное газосодержание высокого барботажного слоя
4.1.1. Основные уравнения
4.1.2. Сравнение результатов расчета с опытными данными
4.2. Анализ влияния профиля газосодержания на интенсивность крупномасштабной циркуляции жидкости
4.2.1. Случай плоского канала
4.2.2. Случай цилиндрического канала
4.3. Влияние профиля газосодержания на эффективный коэффициент диффузии
Глава 5. РЕКОМЕНДАЦИИ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЙОЗНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
а - длинная ось эллипсоида вращения, центр распределения;
6 - короткая ось эллипсоида вращения;
В - ширина канала;
С - концентрация трассера;
Сао - концентрация трассера в слое при "Ь с£) - диаметр;
5)э- эффективный коэффициент диффузии;
- ускорение свободного падения;
4 - безразмерная скорость жидкости (формула (126);
Г - площадь;
К - расстояние между центрами соседних вихрей в цепочке по вертикали;
& - безразмерное расстояние между центрами соседних вихрей в цепочке;
К - константа в уравнении (147);
&Н - расстояние между отверстиями;
Н - высота;
I ,
^ - скорость 1-фазы, приведенная к поперечному сечению канала;
•^2 ка” приведенная скорость газа, при которой начинается коалисценция пузырей в слое;
6 - безразмерная длина пути перемешивания;
т - плотность вероятности, масса;
И - число событий;
И. - показатель степени в уравнении (118);

г - расстояние между центрами вихреи соседних цепочек по горизонтали;

газожидкостной смеси. Он представлял собой опускающиеся и вращающиеся объемы жидкости, содержащие пузырьки. Эти объемы жидкости в дальнейшем изложении будем называть вихрями. Наблюдения показали, что опускающаяся газожидкостная смесь совершает также два вида движения - вихрь опускается как целое с практически постоянной скоростью и газожидкостная смесь в самом вихре вращается вокруг его центра.
Вихри газожидкостной смеси образуют две параллельные цепочки у противоположных торцевых стенок канала. Вихри располагаются в шахматном порядке, как в дорожке Кармана-Бенара / 16 /, образующейся при некоторых режимах обтекания цилиндра потоком жидкости. Таким образом, колебания восходящего газожидкостного потока, параллельные горизонтальной плоскости, обусловлены необходимостью попеременного обтекания опускающихся вихрей жидкости, содержащих пузырьки и расположенных в шахматном порядке по разные стороны восходящего потока. Приведенная на рис.4 фотография иллюстрирует описанное выше движение. Она сделана с выдержкой, позволяющей по следу пузырей судить о характере движения в барботажном слое. Заметим, что вихри в цепочках располагались непосредственно друг за другом, т.е. окончание одного вихря совпадало с началом другого
При подводе газа через отверстия диаметром 2Л0"3 м в слое образовывалась полидисперсная пузырьковая смесь. Крупные пузырьки поднимались только в восходящем потоке, тогда как более мелкие находились и в опускающемся вихре жидкости. Наиболее крупные пузырьки располагались около границы с опускающимся вихрем. Причиной подобного распределения пузырей в поперечном сечении потока, обнаруженного непосредственным наблюдением за слоем, является, по-видимому, сила Жуковского / 6 /, смещающая частицу при ее движении в потоке с градиентом скорости жидкости. Структура