Газорідинна течія - Велика Енциклопедія Нафти та Газа, стаття, сторінка 1
Газорідинний перебіг
Газорідинні течії на контактних пристроях, шарі насадки або в зрошуваних струменях мають принципово різні структури; більш того, структури газорідинних потоків навіть візуально різняться для одного виду течії при різних навантаженнях газу і рідини. Тому в гідродинаміці газорідинних течій основним об'єктом вивчення насамперед є гідродинамічна структура потоку. [1]
Турбулентні газорідинні течії характеризуються наявністю в них пульсуючих вихрових струменів, обумовлених виникненням пульсацій тиску та кавітаційних процесів у рідині на межі розділу фаз. Турбулентний газорідинний потік за аналогією з однофазним потоком [1] можна визначити як гідродинамічний ансамбль, що складається з пульсуючих бульбашок і крапель, а також струменів газу і рідини, що стохастично перемішуються і завихряються. [2]
Структуру газорідинної течії в трубі зазвичай розглядають як суперпозицію більшого числа вихорів різних розмірів та з різними кутовими швидкостями. [3]
Гідродинамічні характеристики газорідинних течій в масообмінних - апаратах можна розділити на локальні та інтегральні, що визначають мікро- та макроскопічні властивості потоку і контролюють відповідно кінетику та загальну ефективність масопередачі. [6]
Інтегральні характеристики газорідинних течій - профілі швидкостей кожної фази в перерізі потоку або функції розподілу часу перебування частинок у потоці, висота барботажного або дисперсного шарів, загальний гідравлічний опір шару та, нарешті, граничні навантаження, що характеризують зміну режимів течії та структуру потоків. [7]
Одним із типів двофазного газорідинногоТечії , яка в даний час дуже поширена, але не має фундаментального аналітичного або експериментального опису, є дисперсний потік. Питання про максимальні та середні розміри крапель у високошвидкісному висхідному потоці не тільки не має відповіді, він практично ще не був поставлений. [8]
Вивчення більшості гідродинамічних характеристик газорідинних течій в масообмінних апаратах в даний час здійснюється ще в основному емпіричними методами, у кращому випадку – з використанням теорії подібності та аналізу розмірностей. Складність теоретичного розгляду проблем гідродинаміки двофазних систем пояснюється тим, що газорідинні течії в масообмінних апаратах, що становлять практичний інтерес, найчастіше є турбулентними або відповідають перехідним режимам течії від ламінарного до турбулентного. У той же час відомо, що теорія турбулентності навіть для однофазних потоків поки що далека від завершення. Вивчення турбулентних газорідинних течій у масообмінних апаратах ускладнюється ще й тим, що, крім пульсацій швидкості потоків, тут слід розглядати також пульсації газоутримання та тиску. Такі завдання досить докладно розглянуті у гол. [9]
Справа в тому, що макротурбулентність газорідинної течії має зовнішнє джерело енергії у вигляді поля тяжкості і тому перетворення енергії турбулентності в енергію посереднього руху цілком зрозуміло. Таким чином, стає зрозумілим виникнення та розвиток макротурбулентності газорідинної течії як результату обміну енергії між пульсаційним та середнім рухами, енергії яких, перетворюючись один на одного, породжують ту різноманітність потоків, яка при цьому спостерігається і про яку буде сказано нижче. [10]
В даний час основніПоказники газорідинних течій в масообмінних апаратах вивчаються головним чином методами теорії подібності та аналізу розмірностей. Численними експериментальними дослідженнями встановлено, що визначальними критеріями та безрозмірними комплексами для основних характеристик дисперсних систем газ - рідина є: критерії Re (за газовою та рідкою фазами), Fr, We та співвідношення витрат, щільностей та в'язкостей потоків газу та рідини. [11]
Розглянутий у цій роботі метод розрахунку газорідинних течій багатокомпонентних систем з хімічними реакціями та процесами масопереносу застосуємо до широкого кола процесів нафтопереробки, до процесів термічного та каталітичного крекінгу, піролізу нафтопродуктів. [13]
Використання більш складних моделей при теоретичному аналізі газорідинних течій вимагає залучення інформації про розподіл швидкості перебігу фаз перерізу каналу. Такі моделі ще відповідають квазіодномірному опису течії, тому що допускають відмінність локальних швидкостей лише в основному напрямку руху. Будь-який рух упоперек каналу або не береться до уваги, або враховується шляхом введення додаткових параметрів. [14]
Як зазначалося в попередньому розділі, гомогенна модель газорідинної течії є однією з найпростіших моделей. У рамках цієї моделі визначаються усереднені характеристики двофазних течій, а сама газорідинна суміш розглядається як певний квазіконтинуум. Це дає можливість використовувати при описі різних газорідинних течій рівняння перенесення однофазного середовища. [15]