Гидродинамика орошаемой взвешенной насадки.
В этих аппаратах (АПН) насадка находится во взвешенном состоянии – трехфазный псевдоожиженный слой: газ – жидкость – твердое. Непрерывное хаотическое движение элементов насадки.
Применение: 1) массообмен (абсорбция, десорбция);
2)контактный теплообмен;
3)мокрое обеспыливание;
По сравнению с насадочными (и тарельчатыми) аппаратами они имеют ряд достоинств:
1)устойчивая работа в широком диапазоне нагрузок по газу (0.5-7 м /сек) и жидкости (до 240 м3/м2 час);
2)большая турбулизация потоков газа и жидкости, обеспечивающая получение высоких коэффициентов тепло- и массообмена и высокую степень пылеулавливания;
3)отсутствие залипания насадки, стенок и решетки, что очень удобно для процессов пылеочистки;
4)сравнительно
невысокое 
В аппарате имеется опорно-распределительная решетка, и удерживающая сетка.
Насадка – полые и сплошные шары, кубики ø 6-76 мм из полиэтилена, полипропилена и др. пластмасс.
I
условие: 
для
обеспечения свободного перемещения
насадки.
II
условие: 
График изменения гидравлического сопротивления насадки показывает возникновение различных гидродинамических режимов:
Режим стационарного состояния насадки.
Шары находятся в тесном соприкосновении друг с другом, жидкость стекает по насадке, газ проходит снизу вверх.
Режим начального псевдоожижения.
Часть насадки переходит во взвешенное состояние. Наличие ника давления объясняется необходимостью преодоления сил сцепления между шарами. С ростом скорости газа увеличивается порозность слоя.
Взвешенная насадка движется неинтенсивно.
Режим развитого взвешивания.
Все шары переходят во взвешенное состояние. Газовый и жидкостной потоки равномерно распределяются по всему объему слоя, что приводит к хорошему перемешиванию газа и жидкости. Гидравлическое сопротивление растет.
При достижении некоторой скорости (скорость захлебывания) наблюдается прижатие шаров к удерживающей сетке с образованием висячего плотного слоя. Сопротивление аппарата резко возрастает.
Барботаж
При барботаже газовая фаза, распределяемая через отверстия различных устройств, диспергируется в жидкости в виде пузырьков и струй. Если газ распределяется в жидкости, проходя через одиночное отверстие, то при сравнительно небольшом расходе он барботирует через жидкость в виде отдельных свободно всплывающих пузырей (свободное движение).
Определим диаметр пузыря в момент его отрыва, когда подъемная (Архимедова) сила равна силе сопротивления отрыву, зависящей от поверхностного натяжения:
;
где:
– поверхностное натяжение; 
– диаметр отверстия; 
– диаметр пузыря.
Отсюда в момент отрыва:
Следовательно, при свободном движении диаметр пузыря не зависит от расхода газа, а определяется диаметром отверстия и физическими свойствами жидкости. С увеличением расхода возрастает лишь количество пузырей или частота их отрыва:
(1/сек);
По
достижении критического расхода 
пузыри не успевают один от другого и
движутся в виде цепочки, соприкасаясь
друг с другом.
Скорость подъема небольших одиночных пузырей (менее 1-1.5 мм) находится аналогично скорости свободного осаждения из равенства подъемной силы и силы сопротивления среды.
Расчет диаметра небольшого шарообразного пузыря производится по соответствующим формулам в зависимости от величины критерия Re для пузыря:
Ламинарный
режим: 
<9….
d=
Турбулентный режим: >9… d=
Для больших пузырей картина иная. С увеличением размера, из-за неравномерного давления по окружности, пузырь деформируется. Влияние поверхностного натяжения, приводящего к шарообразной форме, становится все меньше. Пузырь приобретает неустойчивую форму: эллипсообразную, грибовидную и т.д. Изменение формы приводит к колебаниям скорости всплывания по величине и направлению.
Картина массового барботажа при истечении из многих отверстий сложна, так как пузыри всплывают не свободно, а стесненно, воздействуя друг на друга, сливаясь или дробясь.
Гидродинамика барботажных аппаратов
В условиях массового барботажа наблюдаются различные гидродинамические режимы с разной структурой барботажного слоя, которая определяет гидравлическое сопротивление и высоту слоя, а также поверхность контакта фаз.
Режимы барботажа. Переход от одного режима к другому происходит постепенно при изменении скорости газа, причем на тарелках различных типов режимы чередуются по-разному.
Различают:
Барботажный:
А) пузырьковый (неравномерный);
Б) струйный (равномерный);
Пенный;
Инжекционный (газовых струй и брызг).
Барботаж
При барботаже газовая фаза, распределяемая через отверстия различных устройств, диспергируется в жидкости в виде пузырьков и струй.
Барботажный режим.
А) при небольших скоростях (до 0.5 м/с) газа получается типичный барботажный слой. Газ проходит в виде пузырьков, которые свободно всплывают под действием архимедовой силы. Над пузырьковой зоной, содержащей основную массу жидкости, имеется зона пены ячеисто-пленочной структуры, а над ней зона брызг.
Всплывающие при барботаже пузырьки обладают весьма малой массой и скоростью (несколько десятых долей м/с). Поэтому кинетическая энергия пузырьков мала и ее может не хватить на преодоление механической прочности абсорбционного слоя на поверхности раздела Ж – Г. В этом случае над слоем жидкости образуется слой малоподвижной пены.
Очевидно, что барботаж невозможен, если скорость газа, проходящего через жидкость, превышает скорость свободного подъема пузырьков. При этом вся жидкость превращается в пену. Но в этих условиях пена образуется уже не вследствие проявления абсорбционных свойств, а в результате массового столкновения пузырьков и струй газа, характер движения которых определяется уже не архимедовыми силами, а кинетической энергией газа.
Свободное сечение решетки должно быть больше некоторого минимального значения (fсв=15-25%).
Работа распределительных устройств для жидкости (тарелок) неравномерна: в ситчатых происходит частичный провал жидкости, в колпачковых – неполное открытие прорезей.
Б) при повышении скорости газа он образует струи, от которых отделяются пузырьки. Тарелки работают равномерно:
Колпачковые => прорези открыты полностью;
Ситчатые => газ проходит через все отверстия.