ИССЛЕДОВАНИЕ СКОРОСТИ ВСПЛЫТИЯ ПУЗЫРЯ ГАЗА В ПРОЦЕССЕ БАРБОТАЖА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМАХ

Обложка


Цитировать

Полный текст

Аннотация

Исследуются скорости свободного всплытия пузырей при вязком режиме. При всплытии пузырьки рассматриваются как квазитвердая сфера, а всплытие происходит по закону Стокса. Скорости всплытия найдены с учетом деформации пузырей от сферической к грибообразной. Гидродинамические параметры определены при квадратичном законе сопротивления всплытия крупных пузырей, а также при медленном истечении газа в непроточный объем жидкости из отверстия. Произведен анализ влияния геометрии каналов на скорость всплытия пузырей. Для обработки экспериментальных данных использованы полуэмпирические методы теории подобия.

Полный текст

Турбулентность - основная форма движения жидкости и газообразных сред в технологических аппаратах [1-6]. Для технологических процессов барботажа наибольшее значение имеет исследование пристенной турбулентности, которая порождается отрывом потока и приводит к изменению формы пузырей [7-12]. Наиболее распространенный способ развития межфазной поверхности раздела фаз - барботаж. При барботаже газ (пар) через отверстия в распределительных устройствах переходит в жидкое состояние и диспергируется в ней в виде отдельных пузырей. Такие газожидкостные системы образуются, например, в тарельчатых массообменных аппаратах (абсорберах, ректификационных колоннах и др.). Подъем паровой фазы в жидкости называется барботажем пара через жидкость. Он наблюдается в барабанах паровых котлов, парогенераторах атомных станций, кипящих реакторах, испарителях, выпарных аппаратах, ректификационных колоннах и др. Гидрогазодинамические смеси образуются в процессах барботажа в случае, когда газ проходит через слой непроточной жидкости. При этом скорость всплытия пузыря и возникающее гидродинамическое сопротивление в жидкостях разного рода значительно зависят от режима смачивания и ряда других факторов. При движении пузырей DOI: 10.17673/Vestnik.2016.01.6 35 Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура | 2016 | № 1 (22) А.Л. Лукс, Е.А. Крестин, А.Г. Матвеев, А.В. Шабанова, А.И. Китаев наблюдается их деформация и переход от сферической формы к грибообразной. На этот процесс влияют как скорость всплытия пузыря, так и гидродинамическое сопротивление. При этом наблюдается интенсивное перемешивание и турбулизация пристенного слоя жидкости (рис. 1). Рис. 1. Форма и размер пузырей: 1 - до 1,5 мм; 2 - 1,5 - 5 мм; 3 - 5 - 25 мм; 4 - 50 мм и более Разнообразие форм пузырей, режимов, гидродинамические и геометрические параметры каналов определяют важность создания единой методики расчета процесса барботажа путем исследования всплытия одиночного пузыря, опираясь при этом на надежные экспериментальные результаты и имеющиеся полуэмпирические критериальные зависимости. Такой подход позволит выявить объективную картину всплытия пузыря и режимы работы процессов и аппаратов. Затем перенести эти результаты при определенных условиях на барботаж в технологических процессах аппаратов. При обработке экспериментальных данных используются характерные масштабы и числа подобия: эквивалентный радиус R=(3V/4π)1/3; линейный масштаб капиллярно-гравитационного взаимодействия: 1 2 g ; g

×

Об авторах

Александр Леонидович ЛУКС

Самарский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vestniksgasu@yandex.ru

Евгений Александрович КРЕСТИН

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Андрей Григорьевич МАТВЕЕВ

Самарский государственный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Анна Всеволодовна ШАБАНОВА

Самарский государственный архитектурно-строительный университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Александр Ирикович КИТАЕВ

АО «РКЦ (ракетно-космический центр) «Прогресс»

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Список литературы

  1. Гальперин Е.М., Лукс А.Л., Крестин Е.А. Об пределении потерь напора в трубах при гидравлическом расчёте кольцевой водопроводной сети // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2012. №2(6). С. 54-58. doi: 10.17673/Vestnik.2012.02.10.
  2. Лукс А.Л., Крестин Е.А., Шувалов М.В. Анализ влияния волнисто-шероховатой поверхности на гидравлическое сопротивление и теплоотдачу при турбулентных течениях потока жидкостей в промышленных трубах // Вестник СГАСУ. Градостроительство и архитектура. 2013. №1(9). С. 93-113. doi: 10.17673/Vestnik.2013.01.15.
  3. Китаев А.И., Лукс А.Л., Порядин А.В. Тепловые трубы повышенной тепловой проводимости как базовые элементы системы терморегулирования в аэрокосмической технике // Специальный выпуск, подготовленный по материалам международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (Самара, 24-26 июня 2008 г.). Самара, 2009. 98 с.
  4. Крестин Е.А. Задачник по гидравлике с примерами расчетов / СГАСУ. Самара, 2006. 316 с.
  5. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: cправочное пособие. М.: Энергоатомиздат, 1990. 367 с.
  6. Крестин Е.А. Гидравлика: учебное пособие. Изд. 2-е, переработ. и доп. / СГАСУ. Самара, 2006. 254 с.
  7. Крестин Е.А. Примеры решения задач по гидравлике: учебное пособие / СГАСУ. Самара, 2007. 116 с.
  8. Лукс А.Л., Матвеев А.Г. Исследование высокоэффективных аммиачных тепловых труб энергосберегающих систем терморегулирования крупногабаритных конструкций космического аппарата // Вестник СамГУ. 2007. № 6 (56). С. 401-418.
  9. Будыкина Т.А., Емельянов С.Г. Процессы и аппараты защиты гидросферы. М.: Издательский центр «Академия», 2010. 288 с.
  10. Садовникова Л.К., Орлов Д.С., Розановская И.Н. Экология и охрана окружающей среды при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 2006. 334 с.
  11. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: ООО ТИД Альянс, 2004. 753 с.
  12. Шабанова А.В. Методы контроля окружающей среды в примерах и задачах: учебное пособие / СГАСУ. Самара, 2007.
  13. Герасимов Ю.Л., Шабанова А.В. Рекультивация водоёмов в социально-экономическом развитии территории // Инновационные подходы к обеспечению устойчивого развития социо-эколого-экономических систем: материалы Международной конференции (19-21 мая 2014 г.). Самара-Тольятти, 2014. С. 69-73.
  14. Шабанов В.А., Шабанова А.В. Исследование динамики загрязненности воды Ветлянского водохранилища (2000-2012 гг.) // Вестник Тамбовского университета. Сер. Естественные и технические науки. 2012. № 3. С.1737-1740.
  15. Шабанова А.В. Тяжелые металлы в снеговом покрове внутриквартальных рекреационных объектов Самары // Экология и промышленность России. 2014. № 12. С. 40-43.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ЛУКС А.Л., КРЕСТИН Е.А., МАТВЕЕВ А.Г., ШАБАНОВА А.В., КИТАЕВ А.И., 2016

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах