Современные информационные технологии/ 1. Компьютерная инженерия

Методика измерения фракционного состава капель над поверхностью барботажа

Тасыбаев А.К. к.т.н, Момбаев К.Ж. ст. преподаватель

Таразский государственный университет имени М.Х. Дулати

При скоростях газовой фазы, характерных для массового стесненного всплытия пузырей, капли образуются дополнительно, за счет разрушения перемычек, разделяющих пузыри.

В режиме интенсивного барботажа (динамической пены) капли образуются в основном за счет дробления жидкой фазы турбулентными пульсациями. В результате этих процессов происходит образование слоя дисперсной жидкой фазы над поверхностью барботажа.

После подробного анализа существующих экспериментальных методик определения дисперсного состава капель, движущихся в потоке газа /1,2-8/ в качестве основной была избрана методика, аналогичная описанной в /1/.

Суть ее заключается в следующем: В сепарационное пространство вводится параллельно потоку частиц экран из полиэтиленовой пленки, предварительно окрашенного с помощью водного раствора метиленового красителя. Капли исследуемой жидкости, не смачивающей пленку, оседали на ней и после высыхания оставляли следы. Размер следа однозначно связан с размером осевшей капли. Характер этой связи устанавливается тонировочными опытами по осаждению капли известными размерами.

При исследовании жидкостей, смачивающих полиэтиленовую пленку, в качестве экрана использовалась плотная бумага. Кроме того, применялось предварительное окрашивание исследуемых жидкостей водорастворимым красителем.

Измерение размеров следа капли осуществлялось с помощью прибора ИЗА-2.

Минимальный размер регистрируемых капель составлял 0.1 мм.

Относительная погрешность измерения размеров капель - 0. 05 мм.

В качестве исследуемых жидкостей были использованы водные растворы хлористого калия, глицерина и капроновой кислоты.

Выбор осуществлялся таким образом, чтобы при использовании водного раствора каждого из этих веществ существенно изменялась лишь одна из важнейших характеристик: вязкость, плотность или поверхностное натяжение.

Использованные концентрации исследуемых растворов и их физические свойства приведены в таблице 1.

На рис. 1 и 2 приведены графики зависимости плотности вероятности распределения регистрируемых капель по диаметрам и объемам капель от диаметра капель.

Рис. 1. Зависимость плотности вероятности распределения

числа капель по диаметру для растворов 1,2-10 и 20% КС1 ; 3,4 - 0.116 и 2.32 г/л капроновой кислоты; [1] - вода; 6, 7 - 10 и 20% глицерина.

Таблица 1. Физические свойства водных растворов

Вещество	Концентрация	ρ' ( кг/м3)	μ' (Па с)	σ·10^3 (Н/м)
Хлористый калий	10% масс. 20% масс.	1063.3 1132.3	0.99 1.02	74.75 77.25
Глицерин	10% масс. 20% масс.	1022.1 1047.0	1.31 1.77	- -
Капроновая кислота	0.116 г/л 2.32г/л	1000 1001	- -	71.20 49.59

Рис. 2. Зависимость плотности вероятности распределения

объема капель по диаметру для растворов 1, 2 - 10 и 20% КС1 ; 3, 4 - 0.116 и 2.32 г/л капроновой кислоты; 5 - вода; 6, 7 - 10 и 20% глицерина.

Как видно из приведенных графиков изменение ρ',μ' и σ в довольно широком диапазоне существенно не влияет на распределение капель диспергируемой при барботаже жидкости по размерам.

Литература

1. Дытнерский Ю.И., Андреев В.И. К вопросу о механизме брызгоуноса в тарельчатых колоннах //Тр. Ин-та /МХТИ им. Менделеева.-1986.-Вып.61.- с. 27-31.

2. Рудобашта Л.Я., Плановский А.Н. Исследование уноса на ситчатых тарелках//Теор. основы. хим. технол. -1981.-т. 15, №4.- с.594-597.

3. Тасыбаев А.К., Тулеев Т.Н., Танкеева К. Моделирование гидродинамики слоя капель над поверхностью барботажа. /Машинастроение в условиях рынечной экономики. Межународная научно-практическая конференция /Тараз. 1999, стр. 201

4. Дүйсенбиев Е.Е., Тасыбаев А.Қ., Қазақбаев С.З. Ылғалды шаңұстағыштың сепарациялық кеңістігінің биіктігін есептеу. Журнал «ТИГУ жаршысы», №4(10), қараша-желтоқсан, 2012 ж., 23-27

5. Тасыбаев А.К., Алтыбаева Г.А. Исследование гидродинамики слоя дисперсой жидкой фазы над поверхностью барботажа. Механика и моделирование процессов технологии. 2009, №1, стр. 93

6. Тасыбаев А.К. Исследование гидродинамики дисперсного слоя жидкой фазы сепарационного пространства мокрых пылеулавителей. Механика и моделирование процессов технологии. 2005, №2, стр. 104

7. Лукьянов В.Б. , Бердоносов С.С. и др. Радиоактивные индикаторы в химии.-М.: Высшая школа, 1977.-280 с.

8. Фарахов М.И., Маминов О.В. и др. Исследование характеристик квазистационарного слоя капель над поверхностью барботажа. - Черкассы, 1989-11 с.-Деп.в ОНИИТЭХИМ 26.07.89, №689-XII 89.