Розробити та запроектувати вимірювальний канал для автоматичного контролю витрати води в теплообмінному апараті, страница 12

У практичних розрахунках зручніше використовувати значення об'ємної частки дисперсної фази в 1 м3 двофазного потоку, при цьому

 (5.2)

Об'ємна частка дисперсійного (зовнішнього) середовища відповідно визначається залежністю

 (5.3)

Середня (уявна) густина однорідного двофазного потоку в таких умовах визначається за формулою [6, 42]

 (5.4)

Для двофазних потоків газ – тверде та рідина – тверде величину ε називають порізністю потоку, ця величина служить зручною характеристикою для оцінки транспортувальних властивостей потоку й характеристик взаємодії несучого середовища з дисперсною фазою.

Так, при порізностях шару ε=0,36–0,44 дисперсна (тверда) фаза являє собою практично нерухомий зернистий шар, у якому дисперсійне середовище рухається з малою швидкістю в каналах зернистого шару в режимі фільтрування, відповідно такий рух середовища з гідродина-мічних позицій розглядають як внутрішній рух газу (рідини) у каналах складної форми в стислих умовах (внутрішня задача гідродинаміки).

У монодисперсному шарі сферичних частинок еквівалентний діаметр каналів, у яких рухається дисперсійне середовище, визначають за формулою [6]

 (5.5) де dч – діаметр частинок дисперсної фази; ε – порізність зернистого шару.

При збільшенні швидкості руху дисперсійного середовища відповідно збільшується порізність шару, змінюється характер руху середовища в каналах зернистого шару, зменшується об'ємна частка дисперсної фази в одиниці об'єму шару. Так, при порізностях зернистого шару ε≈0,75 еквіва-лентний діаметр каналів для руху середовища майже в 2 рази перевищує діаметр частинок, при цьому потік дисперсійного середовища з гідродина-мічних позицій практично взаємодіє з кожною частинкою в умовах зовнішнього обтікання. Таким чином, рух дисперсійного середовища в зернистому шарі при порізностях ε=0,5–0,75 варто розглядати як рух потоку в ущільненому шарі з фіксованою або змінною поверхнею взаємодії фаз. Рух потоку середовища в зернистому шарі при порізностях ε=0,75–0,90 відповідає режиму утворення розширеного зваженого шару, у якому дисперсна фаза перебуває у вигляді суспензії твердих частинок, що взаємодіють з потоком в умовах зовнішнього обтікання поверхні частинок (зовнішня задача гідродинаміки). При порізностях зваженого шару ε>0,9 рух потоку проходить в режимі пневмо- або гідротранспорту дисперсної фази [7, 37, 38, 40, 56].

Залежно від вмісту дисперсної фази в потоці розрізняють низько-, середньо- і висококонцентровані неоднорідні системи.

Як правило, системи газ – тверді частинки називають низько-концентрованими (проточними), якщо об'ємна концентрація дисперсної фази стано-вить менше 4% об'єм.; середньоконцентро-ваними є системи, у яких 0,04< γдф<0,15; висококонцентрованими проточними системами є такі, у яких об'ємна концентрація дисперсної фази становить більше 15 % об'ємних.

Для систем рідина – тверді частинки (гідротранспортні системи) масова концентрація твердої фази та транспортувальна здатність потоку в декілька разів більша, ніж для пневмотранспортних систем.

При висхідному русі потоку внаслідок різниці густини фаз виникає відносна швидкість переміщення часток дисперсної фази, при цьому можливі такі випадки. Якщо густина дисперсної фази менша густини дисперсійного середовища, то у висхідному потоці виникає односпря-мований рух обох фаз, при цьому дисперсна фаза рухається трохи швидше дисперсійного середовища – на відносний рух частинок впливають виштовхувальна та інерційна сили потоку. Якщо густина дисперсної фази більша густини дисперсійного середовища, то у висхідному потоці також відбувається односпрямований рух обох фаз вгору, але швидкість руху дисперсної фази є меншою щодо швидкості руху дисперсійного середовища.

При низхідному русі двофазного потоку, якщо густина дисперсій-ного середовища більша густини дисперсної фази, відбувається уповільнений рух останньої стосовно швидкості потоку. Якщо густина дисперсійного середовища менша густини дисперсної фази, то відбува-ється прискорений рух частинок стосовно середньої швидкості потоку.