автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.12, диссертация на тему:Исследование гидродинамических характеристик кожухотрубного струйно-инжекционного аппарата (КСИА) с внутренней рециркуляцией фаз

На правах рукописи

Лебедева Татьяна Яковлевна

ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОЖУХОТРУБНОГО СТРУЙНО-ИНЖЕКЦИОННОГО АППАРАТА (КСИА) С ВНУТРЕННЕЙ РЕЦИРКУЛЯЦИЕЙ ФАЗ.

Специальность 05.18.12 - Процессы и аппараты пищевых производств.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург -2004

Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий.

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент Новоселов Александр Геннадьевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Балюбаш Виктор Александрович

на заседании диссертационного Совета Д 212.234.02 при Санкт-Петербургском государственном университете низкотемпературных и пищевых технологий по адресу. 191002 Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, д.9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

кандидат технических наук, Прохорчик Игорь Петрович

Ведущее предприятие: ООО «завод Торгмаш»

Защита диссертации состоится

2004г.

часов

Ученый секретарь

диссертационного Совета доктор технических наук, профессор

Колодезная В.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Массообменные сорбционные процессы в системах газ-жидкость и газ-жидкость-твердая фаза нашли широкое применение в современных технологиях различных отраслей промышленности, в том числе и в производстве пищевых продуктов. Так, в пивобезалкогольной и винодельческой промышленности от процессов брожения, сатурации, десорбции и дезодорации зависит качество пива, газированных напитков, изготовленных на основе воды, фруктовых соков или молочной сыворотки, а также качество шампанского и других шипучих алкогольных напитков.

В дрожжевой промышленности аэробное культивирование микроорганизмов (биосорбционный процесс) определяет не только качество хлебопекарных дрожжей, но и объемы производства и его рентабельность. В масло-жировой промышленности массообменные сорбционные процессы имеют место при гидрогенезации и оксидировании растительных жиров. Они нашли применение в химической и нефтехимической, микробиологической отраслях промышленности, при биологической очистке сточных вод.

В настоящее время для образования газожидкостной смеси стали использовать способность свободной струи жидкости увлекать (инжектировать) окружающий ее газ. В этом случае струя совмещает в себе сразу три основных рабочих органа, которые, в большинстве известных конструкций сорбционных аппаратов, выполняются раздельно, а именно: нагнетателя газа, диспергатора и мешалки. Возможны различные организации движения фаз в КСИА рис.1. Наиболее полно исследован вариант 1.а. Но в работах посвященных варианту 1.а не были раскрыты причины возникновения неустойчивого режима движения газожидкостной смеси в трубах КСИА.

Поэтому исследование этого явления, а также других вариантов организации движения фаз в КСИА является актуальным.

Цель и задачи исследования. Целью данной работы является исследование гидродинамических процессов, происходящих в кожухотрубном струйно-инжекционном аппарате с рециркуляцией фаз в трубах и создание научно-обоснованной методики расчета аппаратов такого типа.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать модель механизма уноса газа свободной струей жидкости и выполнить ее экспериментальную проверку;

- разработать методику проведения исследований инжекционных и гидродинамических характеристик, разработать схему экспериментальной установки;

- исследовать режимы работы КСИА с рециркуляцией фаз и экспериментально определить начало работы аппарата;

- получить расчетные уравнения для процесса циркуляционного течения газожидкостной смеси и выполнить оценку приведенной скорости ре-циркулирующей жидкости;

Рис. 1. Варианты организации потоков фаз в КСИА.1 - камера 1; 2 - камера 2; 3 -основное сопло; 4 — дополнительное сопло; 5 - опускная труба; 6 - подъемная труба; 7 -сливная труба; 8 - переливная камера.

- определить объемное газосодержание и УПКФ в опускных и подъемных трубах КСИА;

- разработать методику расчета КСИА с циркуляцией фаз в трубах аппарата.

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

1. Впервые исследован механизм возникновения неустойчивого режима движения газожидкостной смеси в опускных и подъемных трубах КСИА без рециркуляции фаз. Установлено отсутствие неустойчивого режима в трубах КСИА с рециркуляцией жидкости и определены условия начала устойчивой работы аппаратов.

2. Установлено влияние давления газа в верхней камере на режимы движения в трубах аппарата.

3. Предложена и экспериментально проверена модель механизма уноса газа свободными жидкостными струями.

4. Для КСИА с и без рециркуляцией фаз разработана и экспериментально проверена математическая модель циркуляционного контура, позволяющая получить величину приведенной скорости жидкости.

5. Определены величины объемного газосодержания и УПКФ по сечению и высоте в опускных и подъемных трубах КСИА с рециркуляцией жидкости.

Практическая ценность. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета гидродинамических характеристик КСИА, как с рециркуляцией фаз, так и без нее, что позволяет перейти к целенаправленному проектированию указанных аппаратов.

Апробация работы и публикации. Результаты диссертационной работы представлены на международной НТК «Продовольственный рынок и проблемы здорового питания», Орел, 2000г.; на НТК профессорско-преподавательского состава, научных работников, инженеров и аспирантов по итогам НИР СПбГУНиПТ, Санкт-Петербург, 2001, 2002, 2003 г.г.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Диссертация изложена на 149 страницах машинописного текста, включает 2 таблицы и 41 рисунок. Список литературы состоит из 101 наименований из них 33 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Обзор научно-исследовательских работ, посвященных исследованию гидродинамики газожидкостных потоков, движущихся в вертикальных трубах тепло-массообменных аппаратов, в которых роль нагнетателя газа и дис-пергатора газовой фазы выполняет свободная жидкостная струя показал, что их количество крайне ограничено. Известные теоретические и экспериментальные данные, опубликованные в литературе ограничены результатами исследований по определению инжектирующей способности струи, измерениями объемного газосодержания удельной поверхности контакта фаз, а и объемного коэффициента массоотдачи в жидкой фазе р\г для КСИА проточного типа. В этой конструкции рециркуляция фаз внутри аппарата не происходит и не растворившийся газ удаляется из аппарата, что в определенной степени снижает его эффективность. Кроме того подробные исследования гидродинамической обстановки в трубах аппарата, позволяющие более объективно описать происходящие явления, такие как резкое понижение уровня газожидкостной смеси в опускных трубах при ра-

боте на больших расходах жидкости через сопло < ()„, неустойчивый режим работы аппарата и другие, не проводились.

В этой связи исследования по изучению гидродинамической обстановки в трубах КСИА выполнялись для аппаратов двух конструкций - без рециркуляции жидкости внутри аппарата (вариант 1.а, рис.1) и с рециркуляцией жидкости и газа (вариант 1.г, рис.1).Учитывая, тот факт, что измерения расхода газа, £)г, уносимого струей в аппарате по варианту 1.г, прямыми измерениями невозможно, необходимо было либо воспользоваться уже известными зависимостями, либо разработать модель механизма уноса газа адекватно описывающую экспериментальные результаты, полученные для данной конструкции КСИА.

Анализ известных уравнений для расчета уносимого свободными струями жидкости показал, что все они дают результаты не подтверждающиеся экспериментально и не могут быть применены для решения задач, поставленных в данной работе.

Основываясь на теоретических и экспериментальных исследованиях Тишина В.Б., Ибрагимова С.Х., Дужего А.Б., Яблоковой М.А., была предложена более упрощенная модель механизма уноса газа свободными струями жидкости. При этом допускалось, что газ уносится только газожидкостной частью струи, а пограничный слой газа, ее окружающий, не обладает достаточным импульсом для самостоятельного проникновения в объем жидкости, как отдельный поток.

Допуская, что газовая фаза внутри свободной газожидкостной струи (рис.2) движется со скоростью уг равной скорости жидкостных частиц, вытекающих из сопла было принято следующее равенство

Тогда расход газа, находящийся в объеме видимой струи, т.е. струи, окруженной каплями и фиксируемой на фотопленке, может быть найден из

простого соотношения

ег=Уо-5с = 0,785-уо-(^Чг) (1)

- диаметр и площадь поперечного сечения газожидкостной струи, соответственно.

Видимый диаметр струи был определен путем обработки фотографий струи, в результате чего была получена зависимость для расчета в виде

Унос газа свободными струями жидкости в трубы КСИА.

Рис. 2 Механизм уноса газа свободной жидкостной струей.

V, = Уж=Уо

Проверка соответствия уравнения (1) экспериментальным данным полученным на КСИА проточного типа дала вполне удовлетворительные результаты для всего диапазона исследуемых расходов жидкости и диаметров сопел (¿Ц> =5 + 9мм), что позволило использовать уравнения (1-3) для расчета ()г в КСИА с рециркуляцией фаз.

Гидродинамика движения газожидкостной смеси в трубах КСИА без рециркуляции фаз.

Для проведения гидродинамических расчетов КСИА любого типа необходимо рассмотреть и учесть все параметры, определяющие скорость движения газожидкостной смеси в трубах аппарата, а именно, движущую силу процесса (потенциальную энергию) и потери ее энергии при движении в трубах.

С этой целью была использована методика составления уравнения циркуляционного контура, разработанная Соколовым В.Н. и Доманским И.В.[1] для газлифтного трубчатого реактора, которая была апробирована на модели КСИА проточного типа, с целью уточнения коэффициентов местных сопротивлений и сопротивлений по длине.

Для этого рассматривались точки А и В расположенные в нижних сечениях опускной и подъемных труб соответственно (рис. 3)

Тогда давление в точке А

и давление в точке В

Рв"Рг+Р«..-8-На..+ЬР. (6)

Учитывая, что давление Рд будет больше давления Рв на величину можно записать, что

где - потери энергии на трение на длине равной в опускной

трубе

1. Соколов В.Н., Доманский ИВ. Газожидкостные реакторы. -Л.:машиностроение, 1976. - 216 с.

или с учетом того, что рг«р„ а также рекомендаций данных в работе [1]

(10)-

Коэффициент трения жидкости о стенки трубы Л, может быть вычислен по уравнениям, полученным при движении чистой жидкости в зависимости от Яеж и относительно шероховатости стенок трубопровода е=с^А.

С учетом уравнения (10) выражение (5) преобразуется к виду

Ра-Ъ+Ь^-Ц-РМР.-е-н^-рЛ-К-^- (И)

2 а, 8-(«-к*)

&Рж=АРязл+АРн (12)

где АРдт,- потери давления по длине Яо,,, которые определяются по аналогии с уравнением (10), т.е.

нт Р.-К

и ДР„- потери давления связанные с местным сопротивлением трения на выходе газожидкостного потока из подъемной трубы.

АР =<? .. П4)

2.(1 .У К '

Значение местных потерь давления ДЯдв связанных с переходом потока от сечения А к сечению В (место расположения одноименных точек) определяется по уравнению рекомендованному в работе [1].

(15)

,?:",.„ оз)

Подставляя уравнения (8,14 и 15) в (7) получим

Сгруппируем слагаемые определяющие движущую силу потока в левой части, тогда выражение (16) примет следующий вид

, р,-К! |?7, , Р.-К Р.-К

Для конструкции КСИА с перегородкой в верхней камере уравнения для расчета И ¡}, были получены в работе Новоселова А.Г. и могут

быть использованы для оценки расчетов гидравлических сопротивлений системы.

Гидродинамика движения газожидкостной смеси в трубах КСИА с рециркуляцией фаз.

Применим подход, апробированный при рассмотрении гидродинамики КСИА с перегородкой к аппарату, конструкция которого предусматривает частичную рециркуляцию жидкости из подъемной трубы в опускную.

Учитывая, что расход жидкости поступающей в опускную трубу будет большим на величину Qm при определенном значении Q„ по сравнению с аппаратом без рециркуляции жидкости, то следует ожидать изменения фг в обеих трубах - подъемной и опускной. Частичный возврат жидкости в опускную трубу обеспечивает ее полное заполнение по всему диапазону расходов что позволяет расширить диапазон расходов жидкости через сопло, 0ои исключить, тем самым, уменьшение теплопередающей поверхности опускной трубы. Другим принципиальным отличием этой конструкции аппарата, от аппарата без рециркуляции фаз является отсутствие разности давлений над опускной и подъемной трубами, т.е. Pi~Pi и тем самым исключается влияние на движение газожидкостной смеси в трубах этих параметров, что в значительной степени упростит расчет аппарата.

Рассмотрим точки А и В и составим баланс потенциальных энергий в этих точках, принимая во внимание, что диаметр опускной и подъемной труб одинаков.

Для точки А

ДРй (19)

Для точки В

Ръ=Р\+ p.-g-H„-(\-q>'„)+bPz (20)

Тогда равенство давлений в сечениях можно представить как Р\~РВ+АРав (21)

В уравнении (19) ДРИ учитывает потери энергии на трение по длине опускной трубы и может быть записано как Я», р.-(К)2

ДЛ«= V

(22)

где - приведенная скорость жидкости в нисходящем потоке газожидкостной смеси, (У^ =»'<,+«'„;

<р'л, <р'„ • объемное газосодержание в нисходящем и восходящем потоке газожидкостной смеси с учетом циркуляционного жидкостного потока с расходом б,.

АР -775 Р Р.<К?

рЛК? (1

(23)

(24)

Для кожухотрубных теплообменников авторы работы [2] рекомендуют значение = 2,5 для однофазных потоков жидкости.

Рш'^У

я„

Г + Л

я„

2,75-4.

(25)

Выражение в квадратных скобках правой части (25) представляет собой коэффициент сопротивления циркуляционного контура

Левая часть уравнения (25) есть движущая сила побуждающая газожидкостной поток двигаться с расходом ()а =(?„+(),+(),,

Для расчета расходного газосодержания > Д, входящего в первое слагаемое левой части уравнения (25) необходимо знать расход инжектируемого струей газа

Q,

(26)

С,+00

Прямые измерения £)г в аппарате данной конструкции не возможны , т.к. часть поступающего газа в аппарат, будет неизбежно уноситься с жидкостью в сливную трубу, поэтому для расчета использовали, полученное нами уравнение (1)

Для комплексного изучения гидродинамических процессов, происходящих в трубах КСИА была разработана схема экспериментальной установки (рис. 3).

Рис. 3. Схема экспериментальной установки.

1 - трехтрубная модель КСИА; 2 - емкость-накопитель; 3 - центробежный насос; 4 - жидкостной ротаметр; 5 - газовый счетчик; 6,7 - дифференциальные жидкостные манометры; 8 - верхняя камера; 9 - нижняя камера; 10,11,12 - опускная, подъемная, сливная трубы соответственно; 13 - перегородка; 14 - крышка; 15 - основное сопло; 16 - сливной патрубок; 17,18- запорная и регулирующая арматура; 19 - термометр; 20 - змеевик; 21,22,3- линейки.

Результаты визуальных наблюдений и измерений всех варьируемых параметров позволили установить причину возникновения неустойчивого режима движения в трубах КСИА без рециркуляции фаз. Причиной возникновения этого явления является периодическое заполнение верхней камеры жидкостью выше среза сопла, что ведет к прекращению подачи газа в аппа-

рат. Причиной же заполнения верхней камеры жидкостью является образование крупных газовых пузырей - «снарядов» в опускной трубе в результате коалесценции мелких пузырей и периодический прорыв «снарядов» в верхнюю камеру.

На основании проведенных наблюдений за гидродинамической обстановкой в трубах КСИА без рециркуляции можно сделать вывод, что с увеличением скорости истечения жидкости, движение газожидкостной смеси условно можно разбить на четыре ситуации. Первая - образование газожидкостной смеси и заполнение ею опускной тубы в пузырьковом режиме без образования «снарядов». Газовая фаза в подъемной трубе отсутствует. Вторая -неустойчивый режим, связанный с образованием и прорывом «снарядов» к поверхности газожидкостной смеси в опускной трубе. Третья - неустойчивый режим, характеризующийся появлением газожидкостной смеси в подъемной трубе и периодическим прохождением в ней «снарядов» и прорывом их во вторую камеру. Четвертая - устойчивый режим, пузырьковый поток в опускной и подъемной трубах.

Для аппарата с рециркуляцией фаз в верхней камере, движение газожидкостной смеси можно условно представить в виде трех ситуаций. Первая - образование газожидкостной смеси в опускной трубе и постепенное заполнение ею опускной трубы в пузырьковом режиме. Газовая фаза в подъемной трубе отсутствует. Вторая — начало перетока газожидкостной смеси в подъемную трубу без образования газовых «снарядов». Третья - постоянный переток газожидкостной смеси из опускной трубы в подъемную.

Понижения уровня газожидкостной смеси в опускной трубе не происходило. Это очень важно при проведении теплообменных процессов, т.к. поверхность теплообмена не уменьшается.

Влиянием рециркуляции жидкости на скорость движения смеси практически можно пренебречь и начало устойчивой работы аппарата с рециркуляцией фаз можно с достаточной степенью точности вести по уравнению

Дополнительное поступление жидкости в опускную трубу с расходом {)„ ведет к изменению приведенной скорости жидкости и объемного газосодержания в опускной и подъемной трубах. Определение этих величин составляет одну из задач данного исследования. К ее решению можно подойти экспериментально, определив а также

Поэтому проверка уравнения (1) на экспериментальной модели КСИА без рециркутяции фаз составляла одну из задач данной работы.

Диапазон изменения Qa лежал в пределах (23,ЫО"5 + 54,0-10"5)м3/с, скорость истечения жидкости из сопел у0 находилась в диапазоне от (5,2 /15,8)м/с.

Максимальное расхождение опытных и расчетных значений 0Г составило ±23%, что позволяет судить об удовлетворительном соответствии представленной модели механизма уноса газа реально происходящим процессам в КСИА без рециркуляции фаз.

Полученные данные позволяют применить уравнение (1) к оценке уноса газа струями, вытекающими из сопел тех же диаметров и той же геометрии с рециркуляцией фаз без непосредственных измерений Qr.

Дня того, чтобы воспользоваться уравнением (27), необходимо знать <р)„ и Эти величины были определены стереометрическим методом.

Исследование газосодержания и УПКФ в трубах КСИА с рециркуляцией фаз.

В результате обработки интегрированных значений по сечению и высоте соответствующих труб были получены зависимости для расчета объ-емнного газосодержания в трубах КСИА аппарата с рециркуляцией фаз.

Для нисходящего потока

9>гм =0,106-^ (32)

Для восходящего потока

^.=0,062-К" (33)

где И, - мощность струи

Максимальное расхождение опытных и расчетных данных составило для нисходящего потока составило ±10%, а для восходящего потока ±12%, что позволяет применить формулы (15,16) для расчета объемного газосодержания в опускных и подъемных трубах.

Обработка полученных экспериментальных данных по УПКФ в трубах КСИА с рециркуляцией фаз в трубах позволила получить следующие зависимости.

N.

= 320--

(34)

Для восходящего потока, влияние начальных параметров струи на УПКФ несущественно и значение будет определяться в основном значением турбулентности, которая непосредственно связана с диссипацией энергии в подъемной трубе. С учетом последнего была получена зависимость, позволяющая рассчитать УПКФ в подъемной трубе в вцце

0.= 18,75-[Д^п>.да»'«+»У0-4] (35)

где - гидравлические потери на преодоление сил

трения, местные и по длине, соответственно.

Значения ДР„ и ДРдя. рассчитывались по уравнениям

А Р

М

О-<p,Y

(36)

рЛк+КУ К ' 2.(1 -P.J"

(37)

Коэффициент трения по длине X рассчитывался по уравнению согласно рекомендациям [1]

Из уравнения циркуляционного контура при наличии значений <р',л и 9'.л гидравлических сопротивлений системы, можно определить величину и характер изменения циркуляционной скорости жидкости if*. Прямые измерения этого параметра для данных условий работы аппарата практически невозможны.

В данном исследовании оценка была выполнена с учетом наших экспериментальных данных по измерению р'гя и р'г, стереометрическим методом, апробированным по оценке q>tx и р'п в трубах КСИА без рециркуляции фаз. Целесообразно было обработать полученные результаты в зависимости от подводимой энергии, чтобы получить более простую зависимость дня инженерных расчетов. Такая обработка была выполнена по программе Curve Expert 1.3 и позволила обобщить все данные по JfB в виде достаточно простой зависимости

Н"„ = 0,43-Л',ОЛ (40)

где N, - мощность струи, Вт

(41)

С учетом, что {), =у0*5=у<г

К = 0,393-/V у3-^2 (42)

Отклонение значений рассчитанных по уравнению (40) от данных полученных из расчета циркуляционного контура составило не более ± 18 %.

Полученные экспериментальные данные по поверхности контакта фаз в трубах КСИА с рециркуляцией жидкости в трубах аппарата позволяют рассчитать значения объемного коэффициента массоотдачи Д в соответствующих трубах, который связан с а следующим образом

(43)

где - поверхностный коэффициент массоотдачи в жидкой фазе.

Исследования Тишина В.Б. показали, что в высокотурбулизованных газожидкостных смесях Р* остается практически неизменяемой при изменении Игш. Увеличение Д, связано с увеличением значений а в рабочем объеме аппарата, т.е. а зависит от условий диспергирования газовой фазы и свойств жидкостной фазы способствовать коалесценции пузырей на некотором расстоянии от дипергатора. Поэтому расчет может вестись по уравнениям полученным для конструкции КСИА без рециркуляции, с небольшими отклонениями может быть принято для данного аппарата за постоянную величину при сопоставимой подводимой энергии.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана и экспериментально проверена модель механизма уноса газа свободными струями жидкости. Установлена адекватность расчетных зависимостей экспериментальным данным.

2. На основании предложенной модели механизма уноса газа были определены значения расходов инжектируемого струей газа в трубы КСИА с рециркуляцией жидкости для всего диапазона варьируемых расходных параметров.

3. Выполнены комплексные исследования гидродинамической обстановки в трубах КСИА с рециркуляцией и без рециркуляции в них жидкости и газа. Даны описания характерных режимов течения газожидкостной смеси для каждого аппарата.

4. Установлено, что в КСИА с рециркуляцией фаз неустойчивый режим работы, сопровождающийся колебаниями уровня газожидкостной смеси в опускной трубе отсутствует. Причиной появления неустойчивого режима работы КСИА без рециркуляции является активная коалесценция пузырей в опускной трубе с образованием «снарядов» и периодический прорыв их в верхнюю камеру. Получены графические зависимости изменения давления в этих камерах от расхода жидкости

5. На основе уравнения циркуляционного контура, получены данные по скорости циркуляции жидкости в тубах КСИА.

6. Для КСИА с и без рециркуляции жидкости в трубах аппарата получены зависимости, позволяющие оценить начало устойчивой работы обеих конструкций аппаратов.

7. Выполнены исследования структуры газожидкостного потока в опускных и подъемных трубах КСИА с рециркуляцией жидкости. Получены локальные значения объемного газосодержания и удельной поверхности контакта фаз в опускных и подъемных трубах КСИА с использованием стереометрического метода Получены расчетные значения для инженерных расчетов в пределах варьируемых параметров проведенных экспериментов.

8. Установлено, что удельная поверхность контакта фаз в трубах КСИА с рециркуляцией жидкости превышает УПКФ, полученную в трубах КСИА без рециркуляции жидкости на 20 -5- 45%, что обусловлено дополнительным поступлением рециркулирующей жидкости в трубы аппарата.

9. Разработана методика расчета КСИА с рециркуляцией фаз.

По теме диссертации опубликованы следующее работы.

1. Иванова Т.Я., Новоселов А.Г., Ибрагимов С.Х., Тишин В.Б. Исследование влияния гидродинамических характеристик вертикальной жидкостной струи на ее инжектирующую способность. Основные направления рационального использования обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки. Тез.док. Всес.конф., Ставрополь, М. 1981г, с. 8.

16

В - 9 5 16

2. Иванова Т.Я., Новоселов А.Г., Ибрагимов С.Х. Влияние скорости движения вертикальной жидкостной струи, ее диаметра и физических свойств жидкости на инжектирующую способность и газосодержания. Тез.док. Всес.конф., Краснодар, М; 1981г. с.23.

3. Иванова Т.Я., Кудрявцева Т.А. Газированный напиток га творожной сыворотки. Молочная промышленность, №5,1981г.

4. А.с. №975043(СССР).ГазлифтныЙ абсорбер/ Иванова Т.Я., Ибрагимов С.Х., Новоселов А.Г., Лепилин В.Н., Тишин В.Б. - Опубл. В БИ; №43,1982.

5. Иванова Т.Я, Новоселов А.Г., Лепилин В.Н., Ибрагимова Л.Н., Тишин В.Б. Массообмен в газожидкостном потоке. - ЖПХ, 1982, т. 55№4 с. 924-926.

6. А.с. №993907(СССР) Установка для производства газированного напитка из молочной сыворотки/ Иванова Т.Я., Новоселов А.Г., Ибрагимов С.Х., Ибрагимова Л.Н., Генинг В.Г. и др. - Опубл. в БИ, №5,1983.

7. Лебедева Т.Я., Хандобин А.В., Тишин В.Б. Пути совершенствования абсорбционных аппаратов пищевых производств. Межвуз. сб.науч.тр. «Процессы, управление, машины и аппараты пищевой технологии» С-Петерб., 1998, с. 3-12.

8. Лебедева Т.Я., Новоселов А.Г., Гуляева Ю.Н. Культивирование хлебопекарных дрожжей при высоких концентрациях биомассы в струйно-инжекционном ферментаторе. Тезисы докл. Междунар. На-учно-практ конфер. «Продовольственный рынок и проблемы здорового питания». Орел, 2000, с. 345.

9. Лебедева Т.Я, Новоселов А.Г. Объемное газосодержание и удельная поверхность контакта фаз в кожухотрубном струйно-инжекционном аппарате с рециркуляцией жидкостной и газовой фаз. Тез. Докл. Межд.науч.тех.конф. «Низкотемпературные и пищевые технологии в 21 веке» - С-Пб., 2001, с. 166.

10.Лебедева Т.Я., Тишин В.Б., Новоселов А.Г., Дужий А.Б. Проблемы уноса газа свободными турбулентными жидкими струями. Анализ экспериментальных и теоретических исследований. Межвуз. Сб.науч.тр., Известия СПбГУНиПТ, С-Пб, 2002, с. 80-89.

11.Лебедева ТА, Дужий А.Б., Петров Н.А., Михайлов Д.Ю. Зависимость инжектирующей способности жидких свободных струй от физических свойств жидкости. Сб.тр. 2ой Межд.науч.техн.конф. посвященной 300-летию СПбГУНиПТ. Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке. С-Пб, 2003, с.493-498.

Подписано к печати ¿0.04.04. Формат 60x80 1/16. Печать офсетная. Печ. л. 1 0. ■ Тираж 60 экз.

Бумага писчая. Заказ № 97. .

СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9. ИПЦ СПбГУНиПТ. 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9.

Основные условные обозначения.

Введение.

Глава 1. Анализ литературных данных по исследованию гидоди-намики струйно-инжекционных аппаратов.

1.1. Констркуции, принцип действия СИ - аппаратов и их классификация;

1.2. Основные гидродинамические параметры определяющие производительность КСИА по газовой и жидкостной фазам.

1.2.1. Виды движения жидкостной и газовой фаз в КСИА. Состояние вопроса.

1.2.2. Инжектирующая способность свободных жидкостных струй;.

1.2.3. Влияние интенсивности турбулентности потока на расход газа.

1.2.4. Влияние конструкции сопла на инжектирующую способность струи /.

1.3. Гидродинамическая обстановка в трубах КСИА.

1.4. Газосодержание в трубах КСИА.

1.5; Поверхность контакта фаз.

Выводы.

Глава 2!. Теоретические подходы к исследованию гидродинамических процессов в КСИА с рециркуляцией фаз.

2.1. Модель механизма уноса газа струями жидкости.

2.2. Гидродинамика движения газожидкостной смеси в трубах

КСИА без рециркуляции фаз.

213; Гидродинамика движения газожидкостной смеси в трубах

КСИА с рециркуляцией фаз.

Глава 3. Экспериментальные исследования гидродинамической обстановки в трубах КСИА.

3.1. Описание установки по изучению гидродинамических характеристик КСИА.

3.2. Образование и течение газожидкостной смеси в трубах КСИА для различных конструкций верхней камеры.

3.3; Начало устойчивой работы КСИА.

3.4. Результаты исследований зависимости изменения давления от расхода жидкости в КСИА.

3.4.1 Результаты исследований зависимости изменения давления от расхода жидкости в КСИА без рециркуляции фаз.

3.4.2. Результаты исследований зависимости изменения давления от расхода жидкости с рециркуляцией фаз.

3.5. Экспериментальные исследования уноса газа струями жидкости в КСИА без рециркуляции фаз.

3.6. Рециркуляция жидкостной и газовой фаз в КСИА.

Глава 4. Экспериментальное исследование газосодеожания и УПКФ в струйно-инжекционном аппарте с рециркуляцией фаз

4.1. Определение УПКФ и объемного газосодержания в кожухот-рубном струйно-инжекционном аппарате с рециркуляцией фаз в трубах.

4.1.1. Описание экспериментальной установки для определения газосодержания и УПКФ стереометрическим методом.

4.1.2. Методика проведения эксперимента.

4.2. Результаты иследований объемного газосодержания в трубах

КСИА стереометрическим методом.

4.2.1. Результаты исследований объемного газосодержания по сечению и высоте в опускных и подъемных трубах.

4.3. Результаты исследований УПКФ в трубах струйно - инжекционного аппарата стереометрическим методом.

Основные результаты работы.

Актуальность работы. Массообменные сорбционные процессы в системах газ-жидкость и газ-жидкость-твердая фаза нашли широкое применение в современных технологиях различных отраслей - промышленности. Интенсификация этих процессов и создание высокоэффективного оборудования для их проведения требует глубокого изучения и понимания механизма наблюдаемых явлений.

Важную роль газожидкостные и трехфазные сорбционные процессы играют в производстве пищевых продуктов, необходимое количество и качество которых определяют жизнедеятельность человека. Так, в пивобезалкогольной и винодельческой промышленности от процессов брожения, сатурации, десорбции и дезодорации зависит качество пива, газированных напитков, изготовленных на основе воды, фруктовых соков или молочной сыворотки, а также качество шампанского и других шипучих алкогольных напитков [3,29,34,36,60].

В дрожжевой промышленности аэробное культивирование микроорганизмов ( биосорбционный процесс) определяет не только качество хлебопекарных дрожжей, но и объемы, производства и его рентабельность [18,21] . В масложировой промышленности массообменные сорбционные процессы имеют место при гцдрогенезации и оксидировании растительных жиров. Они нашли большое применение в химической и нефтехимической, химико-фармацевтической, микробиологической, парфюмерно-косметической отраслях промышленности. С этими процессами сталкиваются при производстве стекла и стеклянных изделий, металлов, кинофотоматериалов, при получении строительных материалов и биологической очистке сточных вод. От эффективности проведения процесса растворения диоксида углерода (СОг) из дымовых газов в моноэтаноламине (хемосорбционный процесс) в большой степени зависит стоимость сухого льда [36];

Интенсивное развитие генной и биоинженерии привело к появлению новейших технологий производства биохимических продуктов и микроорганизмов, с помощью которых эти продукты производятся. В подавляющем большинстве получение биомассы или продуктов биохимического синтеза осуществляется при помощи аэробного или анаэробного процесса культивирования микроорганизмов [10] I

Приведенные выше примеры использования газожидкостных и трехфазных сорбционных процессов в различных отраслях промышленности являются лишь малой частью реально существующих.

Для их проведения разработано и внедрено в производство множество конструкций аппаратов; К таковым можно отнести сатураторы, деаэраторы в, безалкогольной, ферментаторы в микробиологической, сульфитаторы в сахарной, аэротенки для очистки сточных вод и абсорберы в химической промышленности и т.д. Несмотря на различие в названиях, все эти аппараты предназначены для проведения сорбционных процессов между газовой и жидкостной фазами.

Выбор той или иной; конструкции сорбционного аппарата: зависит от множества факторов и требований, предъявляемых к данному технологическому процессу и конечному продукту. Традиционно используемые в аппаратах пищевой и микробиологической промышленности барбо-тажные диспергаторы и механические мешалки различных конструкций, часто не отвечают современным требованиям; предъявляемым при разработке новых высокопроизводительных и экономичных аппаратов. В большинстве случаев это, с одной стороны, связано с недостаточно эффективным диспергированием газовой фазы и неравномерным распределением ее в жидкости по объему аппарата, а с другой - большими и, часто неоправданными, энергозатратами на подачу газовой фазы в аппарат.

Разработка самовсасывающих сорбционных аппаратов на базе струйного инжектирования газовой фазы и диспергирования ее в жидкости позволяет в значительной степени приблизиться к решению обеих проблем.

В настоящее время для образования газожидкостной смеси используется способность свободной струи жидкости увлекать (инжектировать) окружающий ее газ. В этом случае струя совмещает в себе сразу три основных рабочих органа, которые, в большинстве известных конструкций сорбционных аппаратов, выполняются раздельно, а именно: нагнетателя газа, диспергатора и мешалки. Универсальные возможности такого способа проведения: биосорбционных процессов были использованы для разработки новых, высокоэффективных тепло-массообменных аппаратов, которые позволяют использовать их и для пищевых жидкостей [2,10,17,55,57].

Основными преимуществами струйных аппаратов над другими конструкциями являются: высокие тепло-массообменные характеристики, отсутствие механических перемешивающих и диспергирующих устройств, отсутствие принудительной подачи газовой фазы в ферментатор, простота конструкции и эксплуатации [17].

Особенно важное значение эти факторы приобрели в связи с развитием малых производств, где применение малогабаритных высокоинтенсивных аппаратов является необходимым условием- выживания при жесткой конкуренции между производителями пищевых производств.

Анализируя конструкции струйных аппаратов, автор работы [21] показала, что наиболее эффективной конструкцией ферментатора для проведения процесса культивирования чистых культур пивных и хлебо пекарных дрожжей, оксидирования растительных масел, деаэрации воды методом вытеснения кислорода диоксидом углерода является кожу-хотрубный струйно-инжекционный аппарат (КСИА, рис.1.).

На базе этой конструкции был разработан, исследован и испытан кожухотрубный струйно-инжекционный ферментатор, (КСИФ), (рис.2), что впервые позволило осуществлять культивирование дрожжей до концентрации 480 кг/м3 [21,63]:

Однако традиционная конструкция КСИФ с одним соплом (основное сопло), установленным^ над опускной трубой, обеспечивала проведение процесса культивирования! с удельной скоростью роста биомассы не более 0,14 ч*1 для диапазона концентрацией биомассы Х= 100 кг/м3 -360 кг/м [21,42]. Было установлено, что основной причиной низких значений удельной скорости роста является недостаточное количество воздуха подаваемого в КСИФ [21]:

С целью увеличения подачи воздуха было предложено установить дополнительное сопло над сливной трубой в КСИА рис.2 [42]; Данная модернизация КСИФа позволила значительно увеличить инжектирующую способность струй до значений 6-8 для основного сопла и 12-14 для дополнительного сопла, в результате чего удельная скорость возросла до значений 0,14 ч"1 [21].

Несмотря на весьма положительные результаты предложенного технического решения г причины, объясняющие повышение инжектирующей способности струй в работе [21] , не были раскрыты. Представленные уравнения для расчета расхода газа в аппарат носят эмпирический характер и ограничены условиями проведения эксперимента. Большинство ранее выполненных работ по изучению массообмена между газом и жидкостью в кожухотрубном струйно- инжекционном аппарате показали, что данная конструкция обладает высокими ассообменными характеристиками. Так, удельная поверхность контакта фаз достигала значений 2000 м /м - для сильно коалесцирующих жидкостей и 10000 м /м - для слабо коалесцирующих. Объемный коэффициент массоотдачи менялся от 0,02 до 0,1 с"1 для сильно коалесцирующих жидкостей и от 0,4 до 2 с"1 для слабо коалесцирующих [21]. Приведенные выше данные были получены для конструкции КСИА с одним соплом. Установка дополнительного сопла над сливной трубой, как предполагается, неизбежно приведет к изменению режима движения газожидкостной смеси в ней, т.е. к замене пленочного режима течения пузырьковым и, как следствие, к увеличению поверхности контакта фаз и интенсификации мас-сообмена. Косвенно это предположение нашло подтверждение в работе [21]. Однако, установка дополнительного сопла неизбежно приведет к изменению гидродинамической обстановки во всех трубах КСИА и условий начала устойчивой работы аппарата в целом. К настоящему времени < этот вопрос практически не изучен и требует экспериментальных исследований. Другим, не менее важным моментом в повышении эффективности массопереноса между фазами, является увеличение времени пребывания жидкости в трубах КСИА, который по своей конструкции; является аппаратом проточного типа. Это может быть достигнуто различными способами.

1 - камера 1; 2 - камера 2; 3 - основное сопло; 4 - корпус; 5 - опускная труба; 6 подъемная труба; 7 -сливная труба; 8 - переливная камера; 9 - сливной патрубок.

Рис.2. Кожухотрубный струйно-инжекционный ферментатор (КСИФ) [21].

1 - теплообменник-аэратор (КСИА); 2 — емкость-накопитель; 3 — насос; 4 — распределительная камера; 5 - основные сопла; 6 — дополнительные сопла; 7 — опускные трубы; 8 - подъемные трубы; 9 - сливные трубы; 10 - патрубки входа воздуха; 11,12 — патрубки входа и выхода хладоносителя; 13 - центральная труба; 14 - промежуточная труба; 15 -отбойник; 16 — патрубок выхода отработанного воздуха; 17 - патрубки для подачи солей, ростовых веществ, пеногасителя.

Например, увеличением длины труб аппарата, уменьшением скорости движения газожидкостной смеси или организацией рециркуляции жидкости между опускной и подъемной трубами.

Варианты возможных решений организации потоков фаз в КСИА представлены на рис.3. Как видно, несложные изменения в верхней части КСИА, позволяют осуществлять различные ситуации, в плане организации движения фаз, в зависимости от требований предъявляемых к проводимому процессу. Если по условиям проведения процесса смешение вступающих в контакт фаз с прореагировавшими недопустимо, то используются варианты 3.а. или З.д. Такие условия чаще всего возникают при проведении очень быстрых химических реакций или при избирательной абсорбции легко растворимых газов в жидкости.

Для более полного насыщения жидкости компонентами из газовой фазы могут быть использованы варианты З.б. или З.ж. предполагающие частичную рециркуляцию жидкости из подъемной трубы в опускную. В случае использования чистых газов для сорбционных процессов, когда утилизацию газовой фазы желательно провести максимально, целесообразно применить варианты 3.в. или З.з.

Если требуется увеличить время пребывания обеих фаз в трубах КСИА, с целью повышения концентрации растворенного газа в жидкости на выходе ее из аппарата и при этом концентрация целевого газового компонента на выходе из подъемной трубы достаточна, то могут быть применены варианты З.г. или З.е.

Как видно из рис.3, существуют различные варианты организации потоков фаз в КСИА, что обусловлено условиями проведения той или иной тепло-массообменной реакции. Наиболее полно был изучен лишь первый (3.а.) вариант, когда обе фазы движутся без рециркуляции в трубах КСИА [40]:

З.з З.е

Рис. 3. Варианты организации потоков фаз в КСИА.

Отсутствие, перечисленных выше, теоретических или экспериментальных данных не позволяет создать научно-обоснованную методику гидродинамических расчетов КСИА, значительно ограничивает возможность использования в промышленности других вариантов конструктивного исполнения этих аппаратов, эффективность которых может быть значительно выше (например, варианты З.б. — З.е., рис.3.)

Цели и задачи исследования. Целью данной работы является изучение гидродинамических процессов, происходящих в кожухотруб-ном струйно-инжекционном аппарате с рециркуляцией фаз в трубах и создание научно-обоснованной методики гидродинамических расчетов аппаратов такого типа.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

- разработать модель механизма уноса газа свободной струей жидкости и выполнить ее экспериментальную проверку;

- разработать методику проведения исследований инжекционных и гидродинамических характеристик, а также разработать схему экспериментальной установки;

- разработать математическую модель расчета циркуляционного контура с целью определения приведенной скорости рециркулирующей жидкости;

- определить объемное газосодержание и УПКФ опускных и подъемных трубах КСИА;

- разработать методику расчета гидродинамических характеристик КСИА с рециркуляцией фаз в трубах аппарата;

Научная новизна данной работы заключается в следующем:

- впервые исследован механизм возникновения неустойчивого режима движения газожидкостной смеси в опускных и подъемных трубах КСИА без рециркуляции фаз, установлено отсутствие неустойчивого режима в трубах КСИА с рециркуляцией жидкости и определены условия начала устойчивой работы аппаратов.

- установлено влияние давления газа в верхней камере на режимы движения в трубах аппарата;

- предложена и экспериментально проверена модель» механизма уноса газа свободными струями жидкости;

- для КСИА с и без рециркуляции фаз разработана и экспериментально проверена математическая модель циркуляционного контура, позволяющая рассчитать скорость циркуляции жидкости в аппарате;:

- определены величины объемного газосодержания и УПКФ* по сечению и высоте в опускных и подъемных трубах КСИА с рециркуляцией жидкости;

Практическая ценность. На основании проведенных теоретических и экспериментальных исследований разработана методика расчета гидродинамических характеристик КСИА как с рециркуляцией, так и без нее, что позволяет перейти к целенаправленному проектированию указанных аппаратов.

Реализация работы в промышленности.

Методика расчета КСИА с рециркуляцией фаз в трубах аппарата внедрена в учебный процесс в лекционном курсе дисциплины «Микробиологические процессы и аппараты в пищевой технологии» при подготовке магистров по направлению 551800 «Технологические машины и оборудование» по программе 551823 «Процессы и аппараты пищевых производств» очной формы обучения, а также по дисциплине «Оборудование и процессы микробиологических производств» студентов обучающихся по специальности 271301 «Пищевая инженерия малых предприятий по переработке сырья растительного происхождения» очной и заочной формы обучения при выполнении курсового проекта по теме «Расчет ферментационного оборудования для производства хлебопекарных дрожжей».

Методика проведения экспериментов и экспериментальная установка внедрены в лабораторный практикум научно- исследовательских работ.

Основные результаты работы.

1. Разработана и экспериментально проверена модель механизма уноса газа свободными струями жидкости. Установлена адекватность расчетных зависимостей экспериментальным данным.

21 На основании предложенной; модели механизма уноса газа были определены значения расходов инжектируемого струей газа в трубы КСИА с рециркуляцией жидкости для всего диапазона варьируемых расходных параметров.

3; Выполнены комплексные исследования гидродинамической обстановки в трубах КСИА с рециркуляцией и без рециркуляции в них жидкости и газа. Даны описания характерных режимов течения газожидкостной смеси для каждого аппарата.

4. Установлено, что в КСИА с рециркуляцией фаз неустойчивый режим работы, сопровождающийся колебаниями уровня? газожидкостной смеси в опускной трубе отсутствует. Причиной появления неустойчивого режима работы КСИА без рециркуляции является активная коа-лесценция пузырей в опускной трубе с образованием «снарядов» и периодический прорыв их в верхнюю камеру. Получены графические зависимости изменения давления в этих камерах от расхода жидкости £)0. 5. На основе уравнения циркуляционного контура, получены данные по скорости циркуляции жидкости в тубах КСИА.

6. Для КСИА с и без рециркуляции жидкости в трубах аппарата получены зависимости, позволяющие оценить начало устойчивой работы обеих конструкций аппаратов.

7. Выполнены исследования структуры газожидкостного потока в опускных и подъемных трубах КСИА с рециркуляцией жидкости. Получены локальные значения объемного газосодержания и удельной поверхности контакта фаз в опускных и подъемных трубах КСИА с использованием стереометрического метода. Получены расчетные значения а и <рг для инженерных расчетов в пределах варьируемых параметров проведенных экспериментов.

8. Установлено, что удельная поверхность контакта фаз в трубах КСИА с рециркуляцией жидкости превышает УПКФ, полученную в трубах КСИА без рециркуляции жидкости на 20 45%, что обусловлено дополнительным поступлением рециркулирующей жидкости в трубы аппарата.

9. Разработана методика расчета КСИА с рециркуляцией фаз.

1. A.c. 812327(СССР). СатураторЛхнинг B.F., Ермаков С.С., Новоселов А.Г. Тишин В.Б./ - Опубл. в Б.И., 1980, № 10.

2. A.c. 975043(СССР). Газлифтный абсорбер. /Ибрагимов С.Х., Иванова Т.Я., Лепилин В.Н. и др./- Опубл. в Б.И., 1982, № 43.

3. A.c. 993907(СССР). Установка для производства газированного напитка из молочной сыворотки. /Генинг B.F., Ибрагимов С.Х., Ибрагимова Л.Н. и др./ — Опубл. в Б.И., 1983, № 5

4. A.c. 1214180(СССР). Струйно-инжекционный сатуратор. /Новоселов А.Г., Авакян Н;В., Ибрагимов С.Х и др./- Опубл. в Б.И., 1986, № 8.

5. A.c. 1519624 (СССР). Струйно-инжекционный сатуратор /Новоселов А.Г., Прохорчик И.П., Тишин В.Б., Черкашин Л.П./ — Опубл. в Б.И., 1989, N41

6. A.c. 1741873(СССР). Струйно-инжекционный сатуратор. /Новоселов А.Г., Пономарев В.В., Прохорчик И.П. и др./ Опубл. в Б.И:, 1992, №23.

7. A.c. 1830939(СССР). Аппарат для выращивания микроорганизмов. /Анисимов С.А., Меледина Т.В., Новоселов А.Г. и др./ ДСП, 1992.

8. Анисимов С.А. Интенсификация процесса массообмена в дрожже-растильных аппаратах. — Дис. канд. техн. наук. — С-Петербург, 1992,-210 с.

9. Аткинсон Б. Биохимические реакторы: Перев. с англ. М.: Пищевая промышленность, 1979. 280 с.

10. Березин Р.В. Поверхность контакта фаз и структурные параметры турбулизованных газожидкостных систем. Дис. канд. техн.наук.— Л., 1975,— 170 с.

11. Березин Р.В., Тарат Э.Я., Туболкин А.Ф. Стереометрический метод определения поверхности контакта фаз в газожидкостных структурах. В сб. научн. трудов.: - Экономическая технология и очистка промыш-ленных выбросов, вып. Г, 1975, с. 68-72.

12. Блазнов А.Н., Куничан В.А., Чащилов Д.В. Диспергирование и коалесценция в жидкостно-газовых струйных аппаратах с удлиненной камерой смешения ЖПХ, 2001, т.7 4, вып. 4, с. 621-624:

13. Богатых С.А. Циклонно-пенные аппараты Л. Машиностроение, 1973.-224 с.

14. Вевиоровский М.М., Румянцев С.А Определение поверхности контакта фаз в барботажных системах. ИФЖ, 1964, т.7, № 6,с. 4447.

15. Виестур У.Э., Кузнецов А.М., Савенков В.В. Системы ферментации. Рига: Зинатне, 1986. 174 с.

16. Гапонов К.П. Процессы и аппараты микробиологических производств М.: Легкая и пищевая промышленность. 1981. — 240 с.

17. Гейд Ю.П., Айзен А.М., Петренко Д.С. и др. Межфазная поверхность и распределение пузырей по диаметру в аппаратах барботажно-го типа. Химическая промышленность, 1973, № 4, с. 70-71.

18. Генинг В.Г. Газосодержание, гидравлические сопротивления и поверхность контакта фаз при движении газожидкостных потоков в каналах пластинчатых аппаратов. — Дисс. . канд. тех. наук. — JI-, 1982.- 192 с.

19. Гуляева Ю.Н. Исследование процесса культивирования хлебопекарных дрожжей при условиях высокой; концентрации» биомассы в кожухотруб-ном струйно-инжекционном ферментаторе (КСИФ). Дисс. канд. тех. наук. G-Петербург, 1998. - 153 с.

20. Данквертс П. В. Газожидкостные реакции. — М.: Химия. 1973. -296 с.

21. Двигатели внутреннего сгорания. Монография по иностранной литературе (под ред. Васильева И.М.) т. Г— Москва-Ленинград, ОНТИ НКТП СССР, 1936.-410 с.

22. Дитякин Ю.Ф., Клячко J1.JI., Новиков Б.В. и др. Распыливание жидкости. М., Машиностроение, 1977. - с. 207.

23. Доманский И.В., Исаков В.П:, Островский Г.М. и др. Машины и аппараты химических производств. Jli: Машиностроение, 1982. -384 с.

24. Дужии А.Б. Исследование процесса инжекции газа свободными жидкими струями в кожухотрубном струйно-инжекционном абсорбере для производства пищевых продуктов. Дис.канд.техн.наук.

25. С-Пе- тербург, 2001. 136 с.

26. Дужий А.Б., Тишин В.Б. Объяснение механизма уноса газа жидкой свободной струей на основе экспериментального исследования ее структуры. Известия СПГУНиПТ, 2000, № 1, с.127-133.28: Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М:, Машиностроение, 1978.-463с.

27. Ермаков С.С. Интенсификация процесса сатурации в аппаратах для приготовления и порционной выдачи газированных напитков. -Дис. канд.техн.наук Л, 1985. - 173 с.

28. Запорожец Е.П., Холпанов Л.П. Метод расчета процессов эжек-ции и тепломассообмена в многокомпонентной струе. ТОХТ, 1993, т.27,№ 5, с. 451-461.

29. Ибрагимов С.Х. Гидродинамические характеристики струйно-инжек ционных кожухотрубных сатураторов. Дис. . канд. техн. наук,-Л, 1984.-119 с.

30. Ибрагимов С.Х., Новоселов А;Г., Тишин В.Б. Исследование газосодержания и инжектирующей способности струи в струйно-инжекционных кожухотрубных абсорберах. В кн.: Интенсификация процессов и оборудования пищевых производств. — Л. ЛТИХП, 1983, с.97-103.

31. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М.: Химия, 1973. — 752 с.

32. Кретов И.Т., Антипов С.Т. Технологическое оборудование предприятий бродильной промышленности. — Воронеж: Издательство государств. Университета, 1997. -624 с.

33. Кафаров В.В., Клипиницер В.А., Беляков Н.Г. и др. Резонансно-акустический метод определения поверхности контакта фаз в системах газ-жидкость при пузырьковых режимах. — Докл. АН СССР, 1980, т.255, № 1, с. 149—151.

34. Колмогоров А.Н. О логарифмически нормальном законе распределения размеров частиц при дроблении. Докл. АН СССР, 1941, т.31, №2, с.99-102.

35. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.: Энергия, 1976. —296 с.

36. Лапшин A.A. Гидродинамика и массоперенос при инжекционном аэрировании жидкости. С-Пб., С-ПГТУ, 1994. - 146 с.

37. Лепилин В.Н., Новоселов А.Г., Тишин В.Б. и др. Массообмен и поверхность контакта фаз в кожухотрубном струйно-инжекционном абсорбере. -ЖПХ, 1986, №10, с.2203-2208.

38. Лышевский A.C. Распыливание топлива в судовых дизелях. Л.: Судостроение, 1971. 248 с.

39. Новоселов А.Г. Массообмен и поверхность контакта фаз в струй-но-инжекционных кожухотрубных сатураторах. — Дисс. . канд. техн. наук, Л., ЛТИХП, 134 с.

40. Охотский В.Б. Погружение струи в неподвижную жидкость ТОХТ, 2000, т.34, №5, с.548-552:

41. Папаяни Ф.А., Козыряцкий А.Н. Энциклопедия эрлифтов.- Донецк, 1995.-592 с.

42. Петров С.И. Гидродинамика и массоперенос в газожидкостных аппаратах со струйными диспергаторами ? погружного типа. — Дис. . канд. техн.наук Л. 1989. - 144 с.

43. Родионов А.И., Ульянов Б.А. Определение поверхности контакта фаз на барботажных тарелках методом деполяризации света. — Труды МХТИ, 1969, вып.56; с.95-99.

44. Сабанин В.А., Шишкин З.А., Дмитриенко А.Ю. и др. Сравнение результатов измерений удельной поверхности контакта фаз различными методами — В кн.: Гидродинамика и явления переноса в двухфазных диспергарованных системах, Иркутск, ИЛИ, 1976, с.80-84.

45. Салтыков С.А. Метод секущих в металлографии. Заводская лаборатория, 1946, т.12, № 9-10, с.816-825.

46. Смирнов П.П. Биохимические реакторы. Л: Химия, 1987. - 72 с.

47. Соколов В.Н1, Доманский И.В. Газожидкостные реакторы. — Л. машиностроение, 1976. 216 с.

48. Соколов В.Н., Яблокова M.A. Аппаратура микробиологической промышленности. — JI.: Машиностроение, Ленингр. отд., 1988. — 278 с.

49. Сугак А. В. Гидродинамика и массоперенос при струйном аэрировании жидкости. Дисс. канд.техн.наук. — Л. 1986. — 145 с.

50. Тишин В.Б., Сабуров А.Г. Гидравлика. Однофазные и двухфазные потоки в пищевой инженерии: Учеб.пособие. СПб. СПбГУНиПТ, 2001.-215 с.

51. Тишин В.Б. Интенсификация процессов в газожидкостных пластинчатых и кожухотрубных аппаратах пищевой и микробиологической промышленности. — Дисс. докт.техн.наук. Л.: 1988. - 314 с.

52. Тишин В.Б. Тепломассообмен при движении газожидкостных смесей в пластинчатых аппаратах. ЖПХ, 1984, т.58, №9, с.2005-2010.

53. Тишин В.Б. Пути совершенствования: абсорбционных аппаратов пищевых производств. Вестник МАХ, С-Петербург - Москва, 1998, №1, с.49-51.

54. Тишин В.Б., Меледина Т.В., Новоселов А.Г. Пути повышения клеточной массы при выращивании Saccharomyces cerevisiae Hansen 1883 в ферментаторе струйно-инжекционного типа. — Микология и фитопатология, 1994^ т.28, вып. 3 с.45-50.

55. Трубаев В.И. Гидродинамика в жидкостно-газовыхх инжекторах с компактными и диспергированными струями жидкости. Дис. . канд.техн.наук, СПб, С-ПбГТИ, 2000. - 135 с.

56. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982:-696с.

57. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. - 742 с.

58. Яблокова М.А. Аппараты с инжектированием и диспергированием газа турбулентными струями жидкости. Дисс. . докт.техн.наук. -СПб, 1995.-384 с.

59. Яблокова М.А., Поспелов А.А. Гидродинамические характеристики газожидкостной области в аппаратах с вовлечением газа в жидкость ее падающими струями. -ЖПХ, 1994, т.67, вып.И, с.1824-1829.

60. Blenke Н. Loop reactors. In.: Advances in biochemical engineering. 1979, v. 13, p. 121-214.

61. Buchholz R., Zakrzewski W., Schugerl! K. Techniquas for determining the properties of bubbles in bubble columns. Int. Chem. Engng., 1981; v.21, №2, p. 180-187.

62. Burgess J.M., Calderbank P.H. The measurement of bubble parameters in two-phase dispersions.— l .The development of an improved probe technique.- Chem. Engng. Sci:, 1975, v.30, p.743-750.

63. Burgess J.M., Calderbank P.H. The measurement of bubble parameters in two-phase dispersions. 3. Bubble properties in a freely bubbling fluid-ized bed. - Chem. Eng. Sci., 1975, v.30, №12, p.1511-1518.

64. Burgess J.M., Molloy N.A., McCarthy MJ. A note on the plunging liquid jet reactor. -Chem. Eng Sci., 1972, v.27, p.442-445.

65. De Frate L., Rush F.E. Gas entrainment into a pool by turbulent liquid jets. Preprint 390^ Symp. on selected papers - Part 2, 64th Nat.Mt, 1969; A.I.Ch.E. New Orleans, Louisiana, March p. 16-20.

66. Diessler. R.G. Analysis of turbulent heat transfer, mass transfer and' friction t in spooth tubes at high Prandtl and Scmidt numbers. NACA Report, 1955, № 1210, pi 146-170.

67. Diessler RIG. Turbulent heat transfer and temperature fluctuations in a field with uniform velocity and temperature gradients. Int. J. Heat mass transfer, 1963, v.6, p.257-268.

68. Funatsu K., Hsu Y-G, Kamoqawa T. Gas holdup and Gas Entrainment of a plunging water jet with a constant Entrainment guide. Can. Journ. Chem. Eng., 18988, v. 66, p; 19-28.

69. Giborowski J., Bin A. Badanie effektu napowietrzanie swobodnych strumieni cieczy. Inz. Chem, 1972, v.ll, N4, p. 557-577.

70. Kastanek F. Hie relation between interfacial area and the rate of energy dissipation in bubble column; Coll. Czech. Chem. Commun, 1977, v.42, p.2491-2497.

71. Kasturi G., Stepanek J.B. Two-phase flow.- 3. Interfacial area in co-current gas-liquid flow. Chem.Eng.Sci., 1974, v.29,p.713-719.

72. Kumagai M, Endoh K. Effects of kinematic viscosity and surface tenson on gas entrainment rate of an impinging liquid jet. J.Chem.Eng.Jap, v.15, №6, p.427-433.

73. Kumagai M., Imai H. Gas entrainment characteristics of an impinging water jet. Kagaku Kogaku Rombunshu, 1982, v.8, №1, p. 1-6.

74. Lin T, Donnely H. Gas bubble entrainment by Plunging Laminar liquid jets. A.I.Ch.E.J., 1966, v.12, N 3, p. 563-571.

75. McCarthy M. J., Henderson J., Molloy N. A. On the estimation of Re-oxi-dation of plunging jets of liguid steel. Metallurgical Transact, 1970, v. 1,N9, p. 2657-2659.

76. McCarthy M.J, Kirchner W.G, Molloy N.A, Henderson^ J.B. Mechanism of gas bubble entrainment by plunging liquid jets. Trans.Inst.Min.Metall, 1969, v.78,p.C239-C241.

77. McCarthy M.J., Molloy N. A. Review of stability of liquid jets and the influence of nozzle design. Chem.Eng.Journ., 1974, v.7, p. 1-20.

78. Mc Keogh E.j, Elsawy E.M. Air retained in pool by pluhgihg water jet. Jörn, of HydravLDiv, 1980, №10, p. 1577-1593.

79. Mc Laughlin C.M, Rushton J.H. Interfacial areas of liquid-liquid dispersions from light transmission measurements. A.I.Ch.J., 1973, v. 19, p.817-822.

80. Mertes Patent 2128311, USA, 1938;

81. Nagel O., Kurten H., Hegner B. Design of gas/liquid reactors: mass transfer area and inpet of energy. 2-Phase momentum, heat and mass transfer ehem., process and energy Eng. Syst. v.2, 1979, Washington, p.835-876.

82. Ohkawa A., Kusabaraki D., Kawai I., Sakai N., Endoh K. Some flow characteristics of a vertical liquid jet system having downcomers. -Chem.Eng.Sci, 1986, v.41, №9, p. 2347-2361.

83. Ohkawa A., Kusabaraki D., Sakai N. Effect of nozzle length on gas entrainment characteristics of vertical liquid jet. J.Chem.Engng.Jap, 1987, v.20, №3, p.295-299.

84. Ohkawa A, Shiokawa Y, Sakai N, Ehdoh K. Gas holdup in downflow bubble columns with gas entrainment by a liquid jet. J. Ghem.Engng.Jap, 1985, v.l8,№2, p. 172-174.

85. Ohyama Y., Takashima Y. Idemura H. Air entrainment phenomena by issuing jets. Kagaku Kenkyusho Hokoku, 1953, v. 19, p.344-348.

86. Pilhofer T., Miller H.D. Photoelectriktrische methode sur bestimmund der gropenverteilung mitteldisperser tropfen in einemnicht mischbaren flussingen zweistoffsystem. Chem.-Ing.-Techn., 1972, v.44, №5, p.295-300.

87. Smigelshi 0., Suciu G.D. Carbon dioxide absorption by turbulent plunging jets of water. Ghem. Eng. Sei., 1977, v. 32, p. 889-897.

88. Schumpe A., Deckwer W.D. Analysis of chemical methods for determination of interfacial areas in gas in liquid dispersions with non-uniform bubble sizes. Chem. Eng, Sei., 1980, v.35, №10, p. 2221-2233.

89. Van de Sande E., Smith J.M. Surface entrainment of air by high velocity water jets.-Ghem. Eng. Sei., 1973, v.28, p.l 161-1168.

90. Van de Sande E., Smith I.M. Mass transfer from pluhging water jets.-Chem.Eng. J., 1975, v. 10, p.225-233.

91. Van de Sande E., Smith J. Jet break-up and air entrainment by low velocity turbulent water jets. Chem. Eng. Sei., 1976, v.31, p.219-224.