PICT5525

U PRZHPI.YWY W UKŁADACH WIHŁOI-'AZOWYCH

grubości filmu cieczy do średnicy hydraulicznej wypełnienia - równania (2.113)

' (7.5)

(14.39)

Poszczególne linie na wykresie wyznaczają wartości względnego oporu przepływu przez wypełnienie zraszane.

W praktyce w kolumnach z wypełnieniem pracujących pod ciśnieniem normalnym opory w fazie gazowej wynoszą 500 - 1000 Pa na I m wysokości warstwy wypełnienia. Odpowiada to 50 - 70% prędkości fazy gazowej podczas zachłystywania się skrubera. Dopuszczalne obciążenie fazą gazową zwiększa się wraz ze wzrostem porowatości t, i średnicy elementów wypełnienia.

Powierzchnia właściwa wypełnienia suchego a„ jest natomiast odwrotnie proporcjonalna do wielkości elementów wypełnienia. Wybór właściwego wypełnienia jest więc pewnym kompromisem między wymaganiem dużej przepustowości dla fazy gazowej i dużej powierzchni dla transportu ciepła lub masy.

14.2.4. Barbotaż

Przepływ zdyspergowanej fazy gazowej przez warstwę cieczy nazywamy barbotaiem (perleniem). Najprostsza metoda realizacji tego procesu polega na wprowadzeniu strumienia gazu przez dystrybutor umieszczony poniżej menisku fazy ciekłej.

Na rysunku 14.12 przedstawiono schemat powstawania pęcherzyka gazu u wylotu z dystrybutora przy założeniu, że strumień fazy gazowej jest na tyle mały, iż wytwarzają się pojedyncze pęcherzyki poruszające się niezależnie od siebie. Taki przepływ fazy gazowej nazywa się barbotaiem swobodnym. Na pęcherzyk gazu tworzący się u wylotu z dystrybutora fazy gazowej działają trzy siły

siła napięcia powierzchniowego F_t - xd₀ a    (14.42)

4

l*#

Rys. 14.12. Schemat powstawania pęcherzyka gazu przy wylocie z pojedynczego otworu

W miarę wzrostu średnicy pęcherzyka gazu zwiększa się sita wypons, co prowadzi do oderwania się pęcherzyka od dystrybutora.

Przyjmując równowagę sił w momencie oderwania się pęcherzyka uzyskuje ,ię równanie wyznaczające jego średnicę

(14.43)

Średnica pęcherzyka gazu dla barbotażu swobodnego zalety od średnicy dystrybutora, napięcia powierzchniowego oraz różnicy gęstości obu faz. Nie zalety natomiast od ciśnienia gazu w dystrybutorze oraz od natężenia przepływu gazu podawanego do dystrybutora. Od wartości tej natomiast zalety częstość odrywania się pęcherzyków (liczba pęcherzyków powstałych w jednostce czasu)

n w ^K« _ ^v*0?«-g«)g

itdj    ^nd°^a

6

(14.44)

Po oderwaniu się pęcherzyka na krótkim odcinku drogi ustala się jego ruch. Przepływ pęcherzyka gazu w warunkach ustalonych opisuje uprzednio wyprowadzone równanie (14.12).

Van Kravclcn rozróżnia trzy zakresy ruchu pęcherzyka gazu w warstwie cieczy (rys. 14.13).

Rys. 14.13. Zalełnntf między prędkością a średnicą Rys. 14.14. Przepływ łańcuchowy pęcherzyka gazu

5 V 15    20    23 mm

de

Pęcherzyki małe, o średnicy poniżej 1,5 mm, tnają zazwyczaj kształt zbliżony do kulistego, wznoszą się prostoliniowo, a ich prędkość zmienia się proporcjonalnie do kwadratu ich średnicy. Jest to tzw. uporządkowany ruch pęcherzyków.

Dla pęcherzyków o średnicy w granicach 1,5 — 6 mm obserwuje się (dla układa powietize-woda) wyraźną deformację pęcherzyków. Ich prędkość zmniejsza się zc wzrostem średnicy, co przypisuje się działaniu sił bezwładności i napięcia powierzchniowego. Zakres ten wyznacza tzw. przejściowy ruch pęcherzyków.