Гидромеханические процессы. Часть 1. Николаев Г.И - 23 стр.

       Межфазная поверхность при барботаже представляет собой суммарную поверхность
всех пузырьков на высоте жидкостного столба и определяется следующими соотношениями
       для свободного барботажа
                                                                  6Q
                                                        F =           h
                                                                 uпdп
       для цепного барботажа
                                                          F = πdп h
       Приведеные выше формулы применимы для пузырьков диаметром не более 1мм.
Крупные пузыри при подъеме доминируется, приобретая эллипсоидную форму (при dп = 1-
5мм) и полусферическую (при dп > 5мм ), причем движение пузырей становится спиральным.
Закономерности, установленные из пузырей, выходящие из одного отверстия, справедливы
при массовом барботаже, если скорости газового потока невысоки (0,1- 0,3 м/с на свободное
сечение аппарата.). При более высоких скоростях пузыри сливаются в сплошную струю,
которая разрушается на некотором расстоянии от отверстия с образованием пены. Размеры
пузырей в пене различны. Для усреднения используют средний поверхностно – объемный
диаметр dср=6 ε/a (где ε - газосодержание пены, а – удельная поверхность).
       Пример. Определить поверхность контакта фаз при выходе пузырей из одиночного
отверстия по следующим данным: диаметр отверстия d0 = 2 · 10-5 м, высота столба жидкости
в аппарате h = 0,5 м, расход газа Q = 3·10-8 м3 / с, плотность газа ρг = 1,2 кг / м3, плотность
жидкости ρж= 1000 кг / м3 , вязкость жидкости µж = 1·10-3 Па с, поверхностное натяжение σ =
0,07 Н/ м.
       Определим вид барботажа, используя формулы (1.46) и (1.47):

                                                                            4
                                            0,03(0,07 )4  2⋅10 − 5 
                                                                   
                            Qкр = 3
                                                                       
                                                                                    = 2,27 ⋅10 − 7 м 3 / с
                                        
                                        1⋅10
                                                −3 3
                                                    (1000 −1,2 ) ⋅9,81
                                                                 2              2
                                                  


                                                                            5
                                              20(0,07 )5  2⋅10 −5 
                                                                  
                                        6
                             Qкр =                                     
                                                                                = 3,21⋅10 −8 м3 / с
                                            10003 (1000 −1,2)2 ⋅9,812

      Заданный расход газа меньше каждого из критических значений , поэтому в аппарате
имеет место свободный барботаж.
      Определим диаметр пузыря по формуле (1.40)

                                                     6⋅2⋅10 − 50,07
                                         d п =6                             = 9,27⋅10 − 4 м
                                                    9,81 (1000 −1,2)
      предполагая, что пузыри всплывают турбулентно, найдем скорость подъема пузырей
по формуле (1.45)
                                         9, 27 ⋅ 10 − 4 (1000 − 1, 2 ) ⋅ 9,81
                           u п = 0 ,7                                         = 6,67 ⋅ 10 − 2 м / с
                                                       1000


       Рассчитываем критерий Reп:
                                                 6 ,67 ⋅10 − 4 ⋅9 , 27 ⋅10 − 4 ⋅1000           ,
                                        Re п =                                       = 61,8
                                                               10 − 3


        таким образом, пузыри всплывают турбулентном (Reп > Re                                         п.кр),   так что формула
(1.45) была выбрана правильно.