Анализ литературных данных по исследованию гидродинамики в кожухотрубном струйно-инжекционном аппарате

возможность объединения пузырей очень большая. Такую структуру наблюдают при движении газо-жидкостных потоках в трубах, но возникнуть она может и в борбатажных аппаратах.

Плёночный режим наблюдается в трубах или в насадочных колоннах. Он представляет собой газо-жидкостную смесь, в которой количество газа во много раз превышает количество жидкости. Это приводит к тому, что газ оттесняет жидкость к стенке трубы, и она стекает по ней вниз в виде плёнки.

Капельная структура. Основной объём занимает газовая фаза. Форсунка распыляет жидкость, которая поступает в газовую фазу.

Пенная структура представляет собой большие пузырьки, между которыми имеется плёночка.

Одной из важнейших характеристик двухфазных потоков, в значительной мере определяющей их гидродинамику, является газосодержание.

2.2. Объёмное и расходное газосодержание при восходящем и нисходящем движении газожидкостной смеси в трубах КСИА.

Рядом авторов используется понятие расходного газосодержания. [2]

=                    (1)             где - объёмный расход газа, жидкости и газожидкостной смеси, соответственно;

;- приведённые скорости газа и смеси, соответственно.

В случае постоянства расходов газа и жидкости определяют объёмное газосодержание .

Вследствие разности плотностей, истинные скорости газа и жидкости отличаются на величину относительной скорости [2]:

при восходящем потоке:

           (2)

при нисходящем потоке:

         (3)

Другой важной величиной для расчёта гидродинамических характеристик двухфазного потока, определяемой объёмным газосодержанием, является плотность смеси [2]

                                            (4)

Определением газосодержания занимались многие учёные. Большинство из них пытались найти связь между объёмным  и расходным  газосодержанием в виде зависимости [2]

                                                                       (5)

а коэффициент , входящий в эту зависимость, принимался постоянным – у одних, и зависящим от различных параметров – у других.

Арманд А. А. и др.[1] на основании экспериментальных данных (с погрешностью до 20%) для горизонтальных и вертикальных труб получили следующую зависимость, справедливую при ≤ 0.9 и для приведённой скорости жидкости =(0.1÷2.62) м/с:

.                                                                               (6)

Якушкин В. Я., .[32]  исследуя вертикальное восходящее движение водо-воздушного потока в трубах диаметром от 40 до 122 мм, получил обобщенное уравнение для расчёта объёмного газосодержания в исследуемых трубах:

.                                                     (7)

Банкоф С. Ж. .[33]  сделал попытку теоретически рассчитать объёмное газосодержание потока в круглой трубе. Предполагая, что скорость и газосодержание изменяются по сечению трубы согласно степенному закону, он получил формулу, где  изменяется то 0.6 до 1.

В более поздних работах, в случае больших приведённых скоростей жидкости, когда относительная скорость близка к нулю, величина коэффициента  авторами принимается равной единице.

Особенностью движения газожидкостных потоков в каналах является вынужденное, направленное движение обеих фаз, т.е. газосодержание системы зависит от скорости течения каждой из них. Поэтому в последнее время всё большее число авторов склоняется к модели потока дрейфа, согласно которой

,                                                              (8)

где  и  - эмпирические константы; - эмпирический коэффициент, зависящий от направления газожидкостного потока и типа аппарата.

Причём  и , входящие в уравнение, изменяются в широком диапазоне, а коэффициент  многие авторы принимают равным нулю.

Помимо газосодержания, необходимо отметить ещё одну важную характеристику двухфазных потоков. Этой характеристикой является гидравлическое сопротивление.

2.3. Гидравлические сопротивления при восходящем и нисходящем движении газожидкостных потоков в трубах КСИА.