автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Гидродинамика и массоперенос в аппарате с диспергированием газа затопленными струями жидкости

саш-пшрбургсйш тшшк ; ший ¿шсшут

НгГпвазах тг/яотюя ч . • • ЕОВДАРШЫ Владимир Иванович ' V • .

ПШРОД1ШШША И И'ХСПГ'ЕЯОС й АППАРАТЕ С ДИСШТНР0ДУ1ИЕН ГШ ¡ШШЛЕНКНИИ стш

..'.■".■■ • ОДНОСХЦ .'■■' -

' " с " ' ' ' — V

05.I7.CÖ - 'Процессы я аппарата -ягствекоЯ тегнолсгхи

ABTÛPB32PAÏ .дяссеpïsqza на соясвгигэ уч?гюЛ стзпснп Ейндйда'га технотзскях пауз

Санст-Петеъбутг, 1991

Работа вапслнена в Ленинград"гом технологической -янстит/*«'имени Ленсовета! • -г ' '

Научив руководитель' • •.

' доктор технические неук* .' ; ;СОКОЛОВ ' Гфофвйро!?./:^;;;-.. - \.*Д _... . <•• Виктор Николаевич

Научны*ковсультант<!':: '

ст,н.со*р.^Д ; > V.; ^ Д •»Й';-" ЯВЛОКОБА ;

'к.т.н. Д.';.¿у.г Ыарина Александровна

О'^1цивлйыв .оот№внты: .' .Vг ;>' - ./> %

доктор тисническнх щук,-,. • >: ЛЕПЙЯ®. ;> I * профессор .', '„'•' • '>-:,®и*тс!Р Николаевич:

кадякдвт технически* науж, .. Д' ДАВЗДОЕ ;* V'. ; зйведургз^й' лабораторией . Иоак Владимирович4

Геду^ег^дгфиятна -Охтинское научао-проиэводствен-

- • ''-^СЧ» ' ' . Ное ОбЬиДИКсКИб "ЯлйСТПОлКиср'' -

ДДДД<>•,. (г; Санкт-Петербур!^--

За^гасбсгоится г * часов,

не аасвяании ,0пециалн8ировл1шого Совета Д 063.25.02 ори ЛечингрядскЫ технологическом институте иыеш< Лс совета. Адрес института: 196013, Санкт-Петербург,

- . . ^ ' . Московский пр., 26.

С диссертацией можно овнакомиться в библиотеке Ленинградского технологического института имени Ленсовета.

Отзывы и замечания в Одном экземпляре, заверенном гербовой печатьо, просим направлять,по адресу: 198013, Санкт-Петербург, Московский пр., 26, лтп им. Ленсовета, Учёный Совет.

Автореферат разослан

Учений секретарь специализированного Совета

д 063.25.02 е*п"кс^к08

ОБЩАЯ ХАРАШРИСТЙИА РАБОТЫ Актуальность ^аботы. 1иоердннациенным планом Ail СССР на 1986-1990 гг. по проблеме 2.2? "Теоретические основы химической технологии" предусмотрено направление, связанное с разработкой •• исследованием новых конструкций газо-жядкостных реакторов (код 2.27.2.6.26), имеющее целью создание высокоэффективных и надежных аппаре' лв для хииическо. и микробиоло. леской промьиленнооги, превосходящих по тех-» ническим характеристика]., существующие.

Поиск путей повышения эффективности и надёжности газожидкостной аппаратуры привёл к разработке стационарных устройств для диспергирования газа затопленными струями жидкости, создаваемыми выносным циркуляционным насоссм. Аппарата с диспергаторами газа такого типа не уступают по интенсивности ыассопереноса реакторам с мешалками. При этом они не содериат погруженных в жичкость подвижных внутренних устройств и громоздкого привода, что существенно повшает их эксплуатационную надёжность и ремонтопригодность. Отказ от использования мотора-редуктора с жестко заданной частотой вращения, ограниченным выбором мощности к регулируемая подача жидкости выносным насосом обеспечивают энергетически экономное ведение процесса•

Широкое использование аппаратов с диспергированием газа затопленными струями жидкости сдерживается недостаточной изученностью протекающих в них процессов и несовьр-пенствоь существующей методики "х расчета, поэтоцу исследование закономерностей их работы представляет практический и теоретический интерес.

Цель работы состояла в изучении гидродинамических ; кассообменных процессов, протекающих в аппаратах со стационарными струйным* диспергаторами газа плоского и радиального типов и в разработке методики технологического расчета таких аппаратов.

Объектом исследования являлись газодинамические и массообменные процессы, протекающие в аппарате с диспергированием газа затопленными струями жидкости.

Научная новизна -результатов исследования. Экспериыен-

тально определено оптимальное соотношение геометрических рааиерсв диспергатора газа4 Получена зависимость, описывающая профили объемного газосодеркания в горизонтальной ¿•езожядкостясй ватояленной ртру .

На основании допущения о къааигомогенности газожид-, костной струи теоретически получены и экспериментально ' подтверждены зависимости, позволяющие рассчитать траекторию движения газсжкдкостных плоской и рядиалько-веерной * СТруЙ. • ;

Предложены зависимости дяя расчета среднегс лбъёы-иого газосодерасаиия в активной зоне, её длины и объёма, А те готе времени пребывания газ сащдхостн ого потока в активной зоне для плос зй и радиаяк'о-веернсй гаэохидкостнкх струй. Уточнена формула для расчета среднего диаметра га-' • зового цувырл.в активной зоне.

На основавши представлений об обновлении поверхности

кс"3'5л?й 7урбулоктпшмяп *!/«ьс£цплял, проллпащшя из ■

ядра потока, разработана математическая модель массопере-носа целевого компонента из газа в жидкость. Эксшеримен- > таяьно определены значения коэффициента м юпереноса и .; теоретически получены уравнения два его расчета.

Практическая ценность работы. Предложены сг>ипшаяь-няе конструкции струйных аераторов еидкости.

На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расче^л газокидкостного аппарата со стационарным струйным дкспергатором 1аза радиального типа.

Реализация работай Разработаны и ияготорле! промышленные образцы диспергатора газа радиального '¿лпа для от-дувки сероводорода и сероуглерода из осадите-ьной ванны производства целлофановой оболочки. Они переданы на ЗИВ им.Куйбышева (р.-огилёв) для ыонтала.

Разработана и изготовлена установка ) струйным дис-пергатором газа плоского типа чяя 1 зонирования стсчн:« еод. Установка передана институту Экологии и Охраны труда ЛИ ГСЙСР (г.Санкт-Петербург).

Аппобеция работы. Результаты работы доклад- вались на

»

межотраслевой конференции "Основные направления реконструкции предприятий ви—озных волокон.и нитей на базе послед, них достижений в технологии и оборудования" (г. Мытищи, 1909 г.), на Ш-й Всесоюзной НТК "Создание и внедрение современных аппар?~ов с активными гидродинамическими режимами для текстильной промышленности и производства хкми- -ческих волокон* (г. Москва, 1969 г.), на у1-й Всесоюзной .конференции "^еория и практика перемешивания в жидких сро-длх* (г. Ленинх—'д, 19£>. г.)

Публикации. До теме диссертации опубликовано 5 работ.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, таблиц приложений и списка литературы, содержащего 106 ис-, точнкков, в том числе 27 иностранных. Работа, изложена на .138 страницах машинописного текста и-содержит 40 рисунков..

" . ОСНОВНОЕ СОДЕРШИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается неосходимость подробного _ исследования характеристик аппаратов со стацион ;ндаи . струйными диспергаторами газа, отмечается актуальность работы.

В первой главе представлена классификация струйных, гаэожцдкостнык аппаратов, в соответствии с которой . лове-ден критический обзор конструкций аппаратов различных типов, в которых используется принцип струйного диспергирования газа. Дан критический анализ их достоинс 1 и не -етатков, з результате которого показаны преимущества аппаратов со стационарными стрзп.льаи диспергаторами газа, с принудительной подачей газовой фазы и раздельным введением фаз.

Основной элемент аппарата (рис.1) - струйный диспер-гатор газа, представляющий собой два вложенных один в другой осесимнетричннх конфузора, выходные отверстия которых имеют кольцевое, или прямоугольное сечение. Во внутренний конфузор подается сжатый газ, а в свобод"ое пространство наружного - циркуляционный насос нагнетает жидь.-сть» Жидкость выходит из щелей диспергатора в виде двух радиально-веерннх или плоских струй, а между ними заключена струя газа. На малом расстоянии от диспергатора струи жидкости

- б -

гез

I готовый • птю, кт .

. • ..с... • *?••••.

Ч:« ^ЯТ7;-'-:-?.:/.:^

• •. •.. •. ., ,. I *•« • ......*

,.« « •; • 'ЛЛ/.'с':

Шс^ V-V* •; г. им

.*ис Д ГСхбаРЬтатиН^со ШиШйтним ч':тгвгйны* дотсиотл-тотч)« газа, с принудительной подачей газовой фазы * ^е^^введеща.фаз.___ _,п-г

жидкость

Г~Ч>

газ

-|<1--

Г»'.с.2. Схема днспепгатсгра газа с одной щелью для выхода жидкости.

. смыкаются, интенсивно дробя при этом газ на ыай1чайвше пу-' зкри, В результате образуется область тонкого диспергирования газа, которую мы в дальнейшем будем называть активней зоной. Газох':дкос?ная струя распространяется к стенка« -.аппарата. По мере уменьшения её скорости, пузыри газа начинает всплывать и струя несколько изменяет направление своего движения. Всплывающие пузыри газа попадает в барбо-тажную зоьу. ч верхней части апг >ата про..входит дегазация потока через свободную • ьер: -ость жидкости.

Как было ¿^тановлено нашими исследованиями, интенсивность массопереноса б аппаратах со стационарными струйными диспергаторами газа прямо пропорциональна кинетической энергии струй жидкости и не зависит от-их количества. Поэтому конструкцию диспергатора газч можно существенно упростить. Такой днепергатор газа изображен на рис.2 и представляет собой полый конфузор, разделённый горизом- • тальной перегородкой на две части. Б ..ижнюо часть поступает сжатый газ, в верхнюю - нагнетается жидкость. П- :нцип то действия аналогичен описанному вше.

Для изучения закономерностей процессов, протекающих в таких аппаратах, были проведены теоретические и экспериментальные исследования гидродинамических и массооб' -шных характеристик.

Во второй главе исследовались гидродинамические процессы, протекающие в аппаратах с плоскими и ради"тьно-вэерныш- гаэожидкостными горизонтальными затопленными струями»

Для изучения этих процессов использовалась установка, схема которой изображена на рис.3. На этом рисунке показан вариант установки для изучения процессов, протекаицих а аппаратах с диспергатором газа плоского типа.' Для изучения закономерностей, протекающих в аппаратах с диспергатором газа радиального типа, использовалась модель диспергатора, подобная изображенной на рис.2. Для этоп диспергатор радиального типа (его диаметр составлял 50 мм, а ина жидкостной щели - 4 мм, газовой цели - 8 км) располагался в центре емкости и подключался к трубопроводам для подачи

'СЛИВ 7 >".-/» ч.*' »>••' _

Рис.3. Схема экоперимеьсальной установки с диспетсатотюм газа плоского типа.

'I - гтямоугольная °мкос?ь размет) ^ 1,5 х 1,0 х 1,0 ы; 2 - центробежный насост 3 -струйный диспег>га. ор газа; 4, 5 - трубоппсводы для подачи кид] сти и газа: и - задвижка; 7 - вентиль; Ь, 14, 17 - дифманоыетгы; 9 - диафоагма; 10 - ротаметр РС-7; II - маномегп; 1<с - кран для отбора проб; .13 - трубка Пито; 15 - тт5ка для отботю смеси; 16 - приспособление для из*"чтения локального гозосодержания;" 18 - штанга подвижная.

I

03 I

. ¡сидкости и газа.

Эффективность работы аппарата оценивалась по. интенсивности протекание в нём модельного химического процесса "каталитического окисления сульфита натсия.

Были определены оптимальные геометрические n&poworpu .диспелгатооа газа. Дальнейшие исследования с дяспергатороя газа плоского типа проводились при его оптимальной геометрии. . , • '- V.

На основании анал:">ь фг-ического механизма столкновения струй зидкоу..и и диспергирования газа установлено, что точка столкновения струй жидкости мало удалена от среза сопел. Поэтому нами.принимается в качестве допущения, что струи жидкости и газа образуют квазигоиогекную смесь сразу ■•после выхода из целей диспергатора. , .

Измерены профили объёмного газ осодераания в плоской и • радиально-веерной струях при различных начальных скоростях жидкости ЪГо и газа Uro. Схема изме. ..тельной систенш показана иа рис.3. На основании стих измерений пред" чзена 4 висимость для безразмерного профиля газосодерзания (рис.4) в горизонтальной затопленной струе

Р/Уп * f,59 - О, V/(2(9-Мг- • ш ,

Здесь (р - локальное гаэосодераание в струе; 1рт - . газосодерсгание иа оси струи в определённом сечении;^» tf/^j fl - криволинейная ордината (рис.5), м; $ - полуширина етрун в определённом сечени", i .

На основании измерений локального газосодерпсанпя были вычислены значения среддах~по сечет® струи газосодерааний ip . Они аппрокснмирувтся"скпогр«зностьэ + 25 % зависпмоо-гянл следущего вида:

для плоской струи

Г {0,27/Umo)[3C/W+ Г

для радиально-веерной струи .

;. Л

Г' '

1$

-4«

А..;.---

ЙГ"

— - г-

ц

«г № •

' ; 1

-V- .

■•■'■л'

"V к

■V .V

1

Рис. .4. Вёй^шЫв!^ ^ гориэонталк

ной газожидкостной затопленной сгр;- :

Рис,5. Схема для пасчета тааек-орт движения гаэожидкост-ной затопленной етлуи.

¡5 =_М'Я . (3)

Зде^ь ]3=У- расх дное гаэосодержание;■ -- объёмные расходы газа и жидкости, соответственно, нР/с; X - расстояние от среза сопла, ы; - радиус • диспергатора газа радиального гипа. ч; Ыт0 ~ начальная осевая скорость в струе, м/с; ~ начальная полуширина струи, м. _

Для газосодедаания (ра , орер"его ло объёму активной зоны,были получены следутса'иа выражения:

для плоской струи

для радиаяьно-веерной струи , :

Здесь Ха - дл,...а активной зоны, м; (ро 0,21^3.;'-г'леднр- начальное газосодержание.

Ьыла решена задача по определения траектории движения газожидкостной затопленной -гтру., (рис.5).- Дяя этого,, основываясь на предположении о "плавучести" струи '^к коГ\ допущении о'её квмигокогенности, на>ш были получены оис-гет интегральных соотноаенк для тпузг-~%, энергии, три-вкзны и плавучести, описывающие распространение плоской и т>адиальрп-веерной газокидкое?ннх струй

^¿п.-г^^гф^^ёп-, -. се)

^Бруяцкий Е.З. Турбулентные стратифицированные.струйные течения. - 1£иев: Наукова думг^, 1966. - 296 с.

где и = 0 - для плоской струи, ¿ = I - для радиально-веер-ной струи; 2í/* - локальная продольная скорость в струе, м/с; Í,H - криволинейные ортогональные координаты, м;^ - ускорение свободного падения, м/с2; Д, - средняя на- ; чальная плотность струи, кг/м3; fi^ - плотность жидкости, кг/м3; Г - касательные напряжения, возникающие за счет тур-» <5улентнсго трения, Па; X ,У - декартовы координаты, ц; oi угол между направлением осей декартовых и криволинейных координат, рад.

Начальными условиями для систем? уравнений (б) являются равенства .

fd(О) -О) Ь/т{0) = ЪГт0 ; Р(О) \Уп(Р) = <Рто', Х(0)--0\У(0)~-0-, ¿(O)--O, где Ыт и fm - скорость (м/с) и газосодерсшгое на оси струи; (рто- начальное газосодержанке на осй струи. .»

Учитывая свойства подобия профилей гaзocoдep0caнI'", (1>, скорости и касательных напряжений, принимаем для последних следующие соотношения'

гы/hfm = 0ÜQ ¿ /; ■

где = О,СИ - константа; f¿¿ - критерий Ричардсота,

. fl¿-$g<pm/(wá(/-%)). , . "

С использованием соотношений (I) а (8) были вычислены 5чачения интегралов в системах (б). В результате были получены системы из шести дифференциальных уравнений с вестью неизвестными Wtn , / , (fim , c¿ , X , У :

'ГМыЦе1) >

< d/Ч.Г3P0¿\: ->а*п 'PrnhímS _ O)

i ¿е ш1ш с/е( г ' ^

где 0-1 а 0,2857; аг = 0,2321; 1,3714; 1,34;

¿2х=* 0,517 - постоянные интегрирования.

Для величин ЪТ/по к фто бчли пс-учены следующие выражения: I Т~Т, » л /л—

' \ A2ifo + Нъ/Л Рг/РА , . (10) (/- ад V -ае&ф,* ;; : - :

<Рто*0/5?Р У: <х1).

где Л -'ширин- одной жидкостной щели, ы; // :~:половдая' яир-'ш газовой • ?ли, м; — плотно ь газа, кг/н3}\

« 0,42 - константа. : ".ч"

Полная задача Коши .9), (7) решалась численно (для обоих ввдов струй) методом Р^нге - ]{утта на оШ'ХШ РС АТ» При этом были получвни значения гг '©динамических характеристик струи, которые затем был" подтверждены' эксперимент-тально. • -- '''>•."•'■'

Измерены профи**» горизо: чальной составляющей про-'')1 ■долькой скорости в Гиооящдкостной струе* На основании ">';Ч-' *тйх г черений получены полузширьлеские зависимости, "Л' . описывающие затухание осевой скорости•в,плоской~и родиаль-но-веерной струях. . /. " , . ^ ( у;

Для тоской струн . ' '' ,, ■

для радиально-веерной стр,гч ■ . '-

ЪЛп/ЪГт, - /13)

Из выражений (12) и ^13) при условии равенства осе--, ^ой скорости на границ активной зоны I ц/с получены зависимости для расчета дл»ыы Ха активной они ' для плоской струи

/ ?5

ЗС*--#о{7,5Ыто) , <145

для радиально-веерной струи

Ха* 7,3 ?о\1?оМо Мто <15>

На основании теоретических и экспериментальных исследований получены гражения для расчета объёма активной зоны Т/а и времени пребывания Та газожидт'остного потока в. активной зоне

для плоской струи

1/а -(0,Ъх1 +2£оЗСа)Ьс, (16)

Тй О, № А*/{Мто <?/''), (17)

где Ьс - длина щелей диспергатора газа плоского типа, м, . . для радяально-веерной струи

. 1/а = + 3&ХЛ + 7,5 Я* Ха), (18)

(19)

Экспериментально с использованием химического метода быяа измерена удельная поверхность контакта фаз (УПКЙ) в активной'зоне при различных начальных скоррстях жидт-тги и газа. На основании этих измерений с использованием выражений (1) и (5) для расчета среднего газосодеркания <Ра в активной зоне и выражения для расчета УПК$

&а = 5<ра/с1па (20)

была получена зависимость для расчета среднего диаметра газового щ-зыря с//7а в актиг -ой зоне

а'п*-~ о,/7 [СГ^Рж^З^ . (21)

Здесь С -коэффициент поверхностного натяжения, ' диссипация энергии, вводимой в аппарат струями жид-кос л, отнесённая к объёму жидкости в активной зоне, Вт/м8.

с .. *** V» . 1Гаи~<?а) ( 5

УПК8 в активной зоне аппарата с диспергирована .1 газа затопленными струями жидкости может достигать 1000 м2/»3 при средней по аппарату значении У1К5 ¿00*500 с^/м3. Таким образом по этим показателям рассматриваемый аппарат

не уступает конструкциям с механическим пвремешиг-нием.

В третьей главе рассмотрены закономерности процэссов иассопер^.юса трудно раствоу тмого : за в аппарате с диспергированием газовой фазы затопленными струями жидкости.

Количество целевого компонента 6 , переносимого в единицу времени из газа в жидкость во всем объёме аппарата можно найти как

Су), (23)

гд». Sa.Gr- количества целевого ^мпонента, переносимого из газа в жидкость соответственно в активной и барботаянсй зонах аппарата, кг/с; - поверхностные коэффициенты

массопереноса ъещества соответственно в активной и^барбс-тажпой зонах, м/с; - УГШ в барботаяной зоне, ы2/*3; 2/^* - объём барботажной -"жы, м3;Са , С. - равновесные концентрации целвЕого компонента в жидкости активной и барботажной зон, соответственно, кг/м^; С а » ¿¿"-средние концентрации -.злевого компонента ь .адаостя соответственно в активной и барботажной зонах, кг/м3.'

Равновесные концентрации целевого компонента в жид- . кости можно выразить через соответствующие его концентрации в газе. Средние концентрации целе-ого компонента в жидкости ...ажио .¡рннять, считая наш аппарат аппаратом идеального смешения, равными конечной концентраци" целевого компонента на выходе из аппар га (для модальной реакции они равны нулю). *

Для расчета ¡еличины объёмного коэффициента массопереноса в барботажной зоне равногоможно воспользоваться уже :звестными заьискмост/шл^^ . .

Ря-М^^У-К)- - ^

"десь ЬГгп - приведенная скорость газа, м/с; -

капиллярная постоянная, м; Ох - косффкциект молекулярной диффузии газа в жидкость, м^/с; - клнемАтическия вяз-

?^Ссколсв В.Н., Аксёнова Е.Г. Мяссоперенос п борбо?а^л>с: колоннах// ^н.прикл.хгалии.-ШБЗ.-Г1 10.-С.2354-2356.

кость жидкости, м^/с; 1Р& - среднее газосодеркание в бар-ботажной зоне.

Эксперименталк'о были определены объёмные коэффициенты массопереноса $>Уа в активной зоне аппарата со струйный диспергатором газа радиального типа при различных начальных скоростях жцдк.гти и газа. Результаты измерений представлены на рис.6. По экспериментальным у иным били нв! шны значения рга с использованием следующего выражения а 6

*** * ТГа С1а(Са~Га) (25).

К описанию экспериментальных данных и определению выражения для расчетаР?** можно подойти с позиций тг~>риц обновления поверхности раздела фаз турбулентными пульсациями, проникающими из ядра потока. При атом вывод нааих уравнений основан на предположении о том, что именно силы поверхностного нгтякеняя является причиной гаасгак турбулентных- .пульсаций,. проникающих к свободной поверхности, раздела фаз.

■ Подобный подход к описанию нассолереноса в ака-.аной . зоне "праведлив только в том случае, когда средний диаметр разового пузыря в активной зоне будет намного превышать . масштаб турбулентных пульсаций Л , т. е. (¿и® »Д . В активной зоне средний диаметр газового пузыря составляет .{0,5+1,2) Ю-3 м, при втоы масштаб турбулентных пульсаций имеет порядок от 10 до м, т. е. вышеуказанное условие выполняется „

При обновлении участков поверхности перенос вещества осуществляется путем нестационарной диффузии и подчиняется сравнению Данквертса

V Рж 5 (26)

где 5 - параметр модели, представляющий собой долю поверхности йР обновляемую в единицу времени, I/с»

Параметр 5 можно представить в следующем виде

С Д/7 & Г С $ _ Уя _ У В "ТГ (27)

где г - площадь поверхности раздела фаз, кг; и - время

1/с

0,12

0,1 0,08

0,06

0,04 0,02

О

Ч 4

1 V вт *

/

г /а

г

п ь —— .Л.

л *

м/с

Рнс.6. Зависимость объёмного коэффициент^ кассоперзноеа , от тзасхода газово" фазы Vг для д».спеогатсра гада, тядиалъного типа при следующих значениях расхода*1 циркулирующей жидкости

I - 5,0-КГ3 мэ/с; 2 - З,г- Т0~3У/с; 3 -

2,5-кг311%. • л:_ />;

и/с

ю |

/ / ■;-■" /ъ

• 1 - / / У А—' вУо Ьг ■ г ' % - > 4

| в ? У * ■ ' ". -

/ У ( / о / V, а ✓ К" ; 'г '• 1

/ . /»-

| »

~ 25 56

5

10

му'е

Ркс.7. Корреляция опытных и расчетных значений

поверхностного коэффициента массопереноса в активней зоне, аппапата.

обновления, с; А - работа, затрачиваемая для образования обновленной поверхности площадью , Дж; Vf - мощность, необходимая для образования новой поверхности дF , отнесённая к единице nor ясности, Вт/м^.

Мощность At? компенсируется кинетической энергией турбулентных пульсаций. Турбулентная пульсация размером Л. , имеющая характерную динамическую скорость U * , подходя к границе раздела фаз, обновляет поверхности площадью А2 . Число пульсаций, приходящихся на единицу площади поверхности, составляет ft-//А , а их частота fji =U*/ii . Тогда число пульсаций в единицу времени на единицу площади поверхности раздела фаз составит /2д=U*/A % а их суммарная кинетическая энергия будет равна величине

A/F*£A Ла а РАС U»/2, <*>.

где Ел г (Р# - кинетическая энергия турбулентной

пульсации массой [УтД } .

Подставляя выражения (27) и (28) в (26) получим уравнение для нахождения pFa в следующем виде

pr*-\j!)«P*Ml/2(?\ • .(29)

Здесь динамическая скорость определяется выражением

и, • ' (30>

Коэффициент учитывает долю диссипации анергии в пограничных слоях у поверхности газовых пузырей,, Его значение ¿Pp. » 2,fc6 было найдено при сравнении опытных величиуЭга, рассчитанных по уравнению (¡со), и величин^в , рассчитываемых по выражениям (29) и (30)о

Сопоставление значений поверхностного коэффициента ьассопереноса, рассчитанного по форцуле (29) и полученного и результате обработки экспериментальных данных, представлено в вхще коррбл яционного графика на рис.7. Сходимость опытных и расчетных данных достаточно удовлетворительна (+ 25 %)„

В четвертой главе изложена методика расчета га^ожид-костного аппарата с диспергированием газа затопленными струями жидкости»

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТ РАБОТЫ

1. Разработаны оригинальные устройства для насыщения аидкости азом и формирования затопленных газожидкостных' струй с развитой поверхностью контакта фаз. Для аппаратов с прямоугольной формой горизонтального сечения рекомендуется диспергаторы газа плоского" типа, для аппаратов с : цилиндрической формой корпуса - длс.-сргаторы газа радиального тип Исследованиями массообыеннкх характет- гтни таких .аппаратов установлено, что конструктивно более простой ; дис-.-'ргатср газа с одной щелью для -ыхода жидкости дает практически тот же вффект, что я дкспзргатор-т&ла с-двумя целями для выхода жидкости.

2. На основе' математической ыг е,?и распространения "плавучей* струи решена задача о траектории движения гаэсь-жидкостной затопленной ст-уи, явл.тацзйся активной зоной, иассопереноса. Результата решения подтсарщдена оксрертаен-. только при измерении полей продольной скорости а гаэокнд-г'

костной струе. I

3. В результате теоретиче^ш* н зкспердаектр"ъних исследований получены вырайщняпг для расчета . .

- локальных и с едиих значений объемного газосодвр^ жания в горязонтальиой затопленло~ газогидкостиой струе», >

- длины проникновения струп, ДЛЙКП ККТЯВНОЯ зокн и её объёма;

- времени пр*. лшанпя газогадкосотого потока в активной зоне; - '

~ .среднего р^зазра газ^ых пуэнрзЛ и удяльмой поверхности контакта фаз в активной зоне.

4. На осное теории обновления гжгфазиоЛ поверхности турбулен паст цульсацшшя, троипкающиии из дара потока, >. получены зависимости для расчета поверхностного яоэффп- -^иента массопереноса ь яэтчпгной зоно.

5. Разработана методика расчета аппарата с дпслоргл-рованием гааа затопленнюш струями жидкости.

6. Результата исследований реализоваш в проектах струйных дегазаторов для Могилёвского завода искусстлен-ных волокон имени Куйбышева и в проектах установок оэопп-

рования с?очных вод для Института i .ологин и охошш труда АН-РСЙСР (г. Санкт-Петербург).

На Могилёвском ЗИВ ии.Куйбшаса проведены успешные промышленные исаытаьия струйного диспергатора при оад^вке сероводорода и сероуглерсда из технологического раствора производства целлофановой т*цнки.

По теме диссертации опубликовано 5 работ.

J.. Реконструкция дегазаторов технологических растворов в производстве вискозных волокон/ U.А.Яблокова, В.Н.Соколов, С.И.Петиов, В.И.Бондаренко// Основные направления реконструкции предприятий вискозных волоком и китзй на базе последних достижений в технологии и оборудовании: Тез.докл. Межотраслевой конфере1Щк,.. - Мыт»вця, IS39.- С.40-43.

2. Струйный аппарат интенсивного режима для дегазации технологических растворов в производство химических волокон Ц.А.Иблокова, С.И.Петров, В.И.Бокдаренко, В.И.Соколов// Создание и внедрение современных аппаратов с активными гидродинамическими реаимами для телстильной промышленности и производства хим. волокон: Тез.докл. III Всесоюзной '<ТК.-И.: ЦНШТЭИлегпром, I9Ö9.- C.I45-I46.

3. Перемешивание и шссоперенос в газоацдиостны*, аппаратах с выносным циркуляционным насосоу/ ^„А.Яблокова, В*И.Бондаренко, ВГН.Соколов, С.И.Петров// Теория и практика перемешивания в шцишх средах: .Тез»докл„ У1 Всесоюзной НТК,- ЛоГЛвн НШхикааш, 1990.- C.I3I-I33.,

40 Еолокова М0А„- Бондаренко В.Н., Соколов В.Н. Дега-э^тор технологических растворов производств рискозных волокли п плёнок// йяфо листок.- Л.: ЛенЦНТО, IS9I.- 4с,

5с Бондарэнко В.И»С Яблокова Ы»А0, Соколов В.Н. Гидпо-I иь_шяка в аппарате со стационарным струйным диспергаторои г аза плоского я pajaju ;ьного типов/ Ред»%рн.прикл.химии АН CCCP.-JE.0IS9Xo-3? с. Два. в ВИНИТИ 0б„08.91, JP'4042-ВЭ!«

13о01.92 Гс 3an.ji4-I00 РТП ЛГИ ии.Ленсовета

Цосговскай пр.,26