д.т. н. проф. Волненко А. А., магистрант Жусупалиев М.А.

Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Аэзова

Исследование гидродинамики аппарата с соударяющимися потоками.

К числу наиболее простых и высокоэффективных колонных аппаратов, обладающих надежностью в эксплуатации относятся аппараты, работающие в режиме соударения потоков. К примеру, разработанный наши аппарат с соударяющимися потоками хорошо зарекомендовал себя в производственных условиях по исследованию массообменных процессов в жидкой фазе. Рабочая зона состояла из вертикальных лопаток, имела низкое гидравлическое сопротивление при высокой массообменной характеристике. Газовый поток, содержащий твердые частицы пыли или капли жидкости, поступает через патрубок и по пути своего движения захватывает распыленную оросителем жидкость. Образовавшийся газожидкостной поток равномерно распределяется обтекателем по кольцевым каналам , образованным завихрителем внешним и внутренним. Благодаря тому, что кольцевые каналы заглушены в шахматном порядке, распределение газожидкостных потоков происходит таким образом, что разделенные обтекателем потоки, пройдя через лопатки завихрителя приобретают вращательное движение и соударяются на кольцевой сетчатой вставке.

Часть капель (30-40 %), у которых траектории движения совпадают, соударяются между собой, а остальные разбиваются о сетчатую вставку. Капли-спутники, образовавшиеся от соударения капель и от удара о сетчатую вставку, имеют в 5-10 раз меньший размер, что приводит к росту поверхности контакта фаз. Оставшаяся на сетчатой вставке жидкость в виде пленки под действием силы тяжести стекает в коллектор. Движущаяся пленка жидкости препятствует проскоку капель и постоянно подвергается бомбардировке каплями. При этом особо следует отметить, что данный аппарат хорошо зарекомендовал себя в условиях пылеулавливания. Однако к настоящему времени целенаправленное исследование в этом плане не проводились. Поэтому, нами были проведены соответствующие исследования в лабораторных условиях.

Нами были проведены экспериментальные исследования по нахождению влияния определяющих конструктивных и режимных параметров на гидравлическое сопротивления. Изучалось влияние таких параметров как скорость газа Wг, плотность орошения L и угол наклона лопастей контактных устройств в аппаратах соударяющимися потоками . Из приведенных данных видно, что наибольшее влияние на гидравлическое сопротивления аппарата оказывает скорость газа (рисунок1). Известно [1, 2], что эффективность пылеулавливания в "мокрых" пылеуловителях определяется в первую очередь относительной скоростью газа, являющегося носителем частиц пыли и жидкости. При осаждении пыли на поверхности жидкости заметную роль играет величина поверхности осаждения.

1,2,3,-при L =0,10,20,30 , соответственно.

Рисунок 1 - Зависимость гидравлического сопротивление аппарата от скорости газа Wг.

Исследования гидродинамики показали, что наблюдаемый эффект значительного возрастания с повышением скорости газа объясняется увеличением количества удерживаемой жидкости. Отметим также, что с повышением скорости газа одновременно происходит процесс более интенсивного дробления жидкости, что приводит к повышению величины удельной объемной поверхности контакта фаз.

С увеличением плотности орошение L значения гидравлическое сопротивления возрастают с несколько меньшим углом наклона кривых (рисунок 2). Это связано с незначительным снижением порозности газожидкостного слоя участвующего в процессе. Наблюдения за газокапельным потоком свидетельствует о росте размера капель с увеличением количества жидкости, находящейся в контактной зоне аппарата, однако при соударении потоков диаметр капель жидкости снижается и они имеют монодисперсный состав.

1,2,3,4 -при Wг = 1,2,3,4 , соответственно.

Рисунок 2- Зависимость гидравлического сопротивление от плотности орошения L.

1,2,3 - при Wг = 4 м/c ; L = 10,20,30 , соответственно.

Рисунок 3 - Зависимость общей эффективности пылеулавливания от угла наклона лопаток.

Значительный интерес представляют исследования угла наклона лопастей в двух секциях лопаточного завихрителя. Как видно из (рисунка 3) значения гидравлического сопротивления растут вплоть до . В дальнейшем значения снижаются. Как показала исследования при малых значениях углов происходит скользящий удар потоков и их смешение. При потоки имеют максимальную закрутку силу удара. Превышение угла наклона лопастей приводит к тому, что газожидкостные потоки , разделенные в имеет части завихрителей практически не имеют закрутки и соударения не происходит.

Таким образом, в результате проведенных исследованный получены экспериментальные данные влияния режимных параметров (скорости газа и плотности орошения), а также конструктивных (угла поворота лопастей в лопаточного завихрителя) на гидравлическое сопротивление аппарата с соударяющимися потоками. Полученные данные необходимы для прогнозирования эффективности проведения теплообменных процессов и пылеулавливания.

Литература

1.Лукин В.Д., Курочкина М.И. Очистка вентиляционных выбросов в химической промышленности. -Л.: Химия, 1980. - 232 с.

2.Очистка промышленных газов от пыли /В.Н. Ужов, А.К). Вальдберг, Б.И. Мягков. И.К. Решидов. - Москва.: Химия, 1981.-352 с.