- •Лекция №4 межфазный перенос субстанций
- •Уравнения массо-, тепло- и импульсоотдачи. Локальная форма уравнений
- •Интегральная форма уравнений
- •Уравнения массо-, тепло- и импульсопередачи. Локальная форма уравнений
- •Интегральная форма уравнений.
- •Часть II Гидромеханические (импульсообменные) процессы и аппараты
- •Гидродинамика (импульсообмен)
- •Гидростатика.
- •Характеристики движения сред
- •Лекция 5
- •Течение в цилиндрической трубе
- •Ламинарный режим движения
- •Турбулентный режим течения
- •Пленочное течение жидкости
- •Движение пленки жидкости взаимодействующей с газовым потоком
- •Обтекание твердых тел
- •Образование и движение газовых пузырей и капель
- •Движение сред через слои зернистых материалов и насадок
- •Псевдоожиженные слои.
- •Пневмотранспорт и гидротранспорт.
- •Расчет гидравлического сопротивления аппаратов и оптимизация движения в них
- •Движение неньютоновских жидкостей
Пневмотранспорт и гидротранспорт.
Потоки газа и жидкости используются в ряде химических производств для перемещения зернистых материалов с целью их транспортировки на различные расстояния, а также для осуществления физических и химических процессов между фазами. Перемещения зернистых материалов газовым потоком называется пневмотранспортом, а жидкостным - гидротранспортом. Оба вида транспорта могут осуществляться в горизонтальных и вертикальных трубопроводах. Наиболее простым по механизму действия и в эксплуатации является вертикальный пневмотранспорт рис.21. Зернистый материал, подаваемый питателем, разгоняется на участке длиной и достигает постоянной характерной скорости u, с которой перемещается по трубе вверх. На выходе из трубы зернистый материал отделяется от газа в сепарирующем устройстве, а очищенный от твердой фазы газ выбрасывается из системы. Пневмотранспортный трубопровод делится на два участка: в первом, длиной происходит разгон твердых частиц до постоянной скорости u (разгонный участок), их концентрация на этом участке уменьшается снизу вверх; на втором (стабилизированном) участке длиною скорость и концентрация зернистого материала в потоке постоянны.
Объемная доля твердых частиц т в потоке , называемая объемной концентрацией, колеблется на практике 0,01 до 0,04 (от 1 до 4%). Если порозность этого потока равна , то и т = 1- . Допустим, что в вертикальной трубе газовый поток движется со средней скоростью .
Рис. 21 Установка для вертикального пневмотранспорта:
1 - питатель; 2 - разгонный участок; 3 - стабилизированный участок.
Скорость движения твердых частиц относительно потока легко оценить, так как при вертикальном пневмотранспорте она близка к скорости витания Wвит. Под скоростью витания понимают скорость свободного осаждения Wос под действием силы тяжести. Название "скорость витания" обусловлено тем, что если частицу, движущуюся со скоростью свободного осаждения Wос в неподвижном газе, поместить в трубу, в которой газ движется со скоростью Wос , то частица будет витать, т.е. ее скорость относительно стенок трубы будет равна нулю. Отсюда следует, что Wвит= Wос . Если скорость потока газа больше скорости витания находящихся в нем твердых частиц, то частицы будут уноситься потоком; если же скорость потока меньше скорости витания, то твердые частицы будут падать вниз. Следовательно, при вертикальном пневмотранспорте скорость движения частиц относительно трубопровода . Скорость витания определяется по формуле (88).
Для частиц, отличающихся от сферических, пользуются этими же формулами с учетом коэффициента , зависящего от формы частицы.
Для устойчивой работы пневмотранспорта рекомендуется скорость газа , превышающая в 1,5 - 2 раза скорость витания Wвит самой крупной частицы транспортируемого материала.
При гидротранспорте допустимо отношение .
Отличительной особенностью гидротранспорта от пневмотранспорта является значительно меньшее отношение плотностей транспортируемых материалов и транспортирующей среды (около 2 вместо 2000). Вследствие этого гидротранспорт требует значительно меньших скоростей потока, чем пневмотранспорт.
Перепад давления р в вертикальном трубопроводе высотой для пневмо- и гидротранспорта складывается из статического давления столба жидкости и твердых частиц (рст.), гидравлических потерь на трение потока транспортирующего агента о стенки (рг), на трение между твердыми частицами и транспортирующими агентами (рс), создание ускорения частиц на разгонном участке (рр), т.е.
(117)
(118)
где , т - плотность среды и твердых частиц, S - площадь поперечного сечения трубы.
Величина рс очень мала в случае гидротранспорта из-за близости скоростей твердых частиц и жидкости, но может оказаться существенной при пневмотранспорте. Метод теоретического расчета величины рс пока отсутствует и в инженерных расчетах используют эмпирические формулы для определения суммы рг + рс., а также рр.