Глава 6. Результаты экспериментов.
6.1. Результаты исследований начало работы аппарата.
Установка дополнительного сопла в верхней камере над сливной трубой приводит к существенному изменению гидродинамической обстановки в трубах аппарата, связанному с перераспределением подводимой энергии к газожидкостному потоку. Кроме того, появляется второй источник подачи газовой фазы в газожидкостной поток, что приводит к изменению объемного газосодержания и, как следствие, к изменению скоростей движения фаз.
Исследования проводились на установке представленной, на рис. 12 на системе воздух-вода. Во время эксперимента применялись сменные сопла диаметром 5; 6; 7.5; 9 и 10 мм.
Устанавливали сопла определённого диаметра. Постепенно, меняя расход жидкости через вспомогательное сопло от минимального до максимально возможного, проводились замеры расхода жидкости при котором начиналось устойчивая работа аппарата. Эксперименты показали, что с увеличением расхода жидкости через дополнительное сопло, расход жидкости через основное сопло уменьшался. Это говорит о том, что вспомогательная струя, захватывая за собой газ, создаёт разряжение во 2-ой камере и как следствие приводит к понижению уровня газожидкостной смеси в опускной трубе.
При проведении экспериментов на системе воздух-вода (сильнокоалисцирующая система). Было установлено, что при работе КСИА проточного типа наблюдаются три характерных режима определяющих гидродинамическую обстановку:
1. Стационарный, тупиковый режим по газовой фазе и проточный по жидкостной.
2. Нестационарный режим.
3. Стационарный устойчивый пузырьковый режим.
а. б.
в. г.
Рис. 13 Режимы течения газожидкостной смеси.
Стационарный тупиковый режим характерен для малых расходов истечения жидкости через сопло. При его наличие в нисходящей трубе образуется газожидкостная смесь, в точке входа струи в жидкостной объём. Объём образовавшейся газожидкостной смеси заполняет лишь часть опускной трубы (в верхней части) и при определяемой скорости истечения жидкости, υ0 занимает вполне определённую часть геометрического объёма этой трубы. С увеличением скорости истечения, объём газожидкостной смеси расширяется по направлению к нижней части трубы, занимая всё больший её геометрический объём. При этом поступления газовой фазы в КСИА не происходило. Унесённый на начальном этапе струёй газ циркулирует в пространстве газожидкостной смеси, выделяясь из неё на свободной поверхности в газовое пространство, окружающее струю и, вновь, поступая в жидкость, будучи захватываемым струёй.
Нестационарный режим движения наблюдался в трубах КСИА проточного типа, когда газожидкостная смесь достигала перехода в опускную трубу (среза нижнего конца опускной трубы). В этой ситуации начинался массовый прорыв пузырей газа в подъёмную трубу. Плотность жидкости в восходящем потоке резко изменялась т.к. ρсм << ρж и возникала дополнительная движущая сила обусловленная разностью плотностей в газожидкостной смеси в восходящем и нисходящем потоках, а также прямоточным движением фаз. Выброс газовой фазы из нисходящего потока приводил к резкому понижению уровня газожидкостной смеси в опускной трубе и увеличению подачи газовой фазы в неё струёй. Здесь следует отметить, что при постоянной скорости истечения струи, количество инжектируемого газа (при всех остальных постоянных параметрах струи) зависит от длины свободной струи. Понижение уровня газожидкостной смеси приводило к увеличению подачи газа в нисходящую трубу снижению плотности газожидкостной смеси и, как следствие, увеличению сопротивления движению жидкости со стороны газовой фазы в опускной трубе.
Попробуем рассмотреть режимы течения газожидкостной смеси в аппарате, для того чтобы лучше представить себе гидродинамическую обстановку в трубах КСИА.
При малых расходах Qж1 и скорости истечения жидкости из основного сопла V01 объемы опускной и подъемной трубы заполняется жидкостью.
В верхней части опускной трубы в точке (рис.13а) входа струи образуется газожидкостная зона, аналогичная, по форме, случаю истечения струи в свободный объем жидкости. Над опускной трубой уровень жидкости возрастает на высоту h1 в зависимости от скорости истечения V0 глубина проникновения струи внутрь жидкостного объема опускной трубы возрастает пропорционально увеличению скорости истечения. При этом наблюдается пузырьковый режим в области газожидкостного конуса. С увеличением уровня газожидкостной смеси в опускной трубе h2 возрастает уровень жидкости в камере над опускной трубой h1 (рис.13б). Движение жидкости из опускной трубы в подъемную происходит за счет разности уровней газожидкостной смеси в опускной и подъемной трубах, а также за счет кинетической энергии струи, т.е. за пределами газожидкостной смеси наблюдается нисходящее движение чистой жидкости. С увеличением скорости истечения, а следовательно, и увеличения скорости движения жидкости в опускной трубе в жидкостном потоке появляются мельчайшие пузырьки газа, уносимые жидкостью вниз по течению.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
