Пленочное течение в двухфазном потоке.
При противотоке газ тормозит стекание пленки. Это приводит к увеличению ее толщины и уменьшению средней скорости течения, причем гидравлическое сопротивление аппарата возрастает. Если скорость газа составляет 5-10 м/сек, наступает так называемое «захлебывание» (сила тяжести равна силе трения у поверхности), сопровождаемое накоплением жидкости в аппарате и резким ростом гидравлического сопротивления.
В случае дальнейшего повышения скорости газа жидкость движется уже снизу вверх (восходящий прямоток). При подаче жидкости сверху происходит выброс ее, а при подаче снизу – переход к восходящему прямотоку («обращенное» движение жидкости).
По мере увеличения скорости газа гидравлическое сопротивление аппарата сначала падает до некоторого минимального значения, а затем снова возрастает. Если скорость газа выше 40 м/сек, то жидкость отрывается от поверхности пленки и уносится с газом в виде брызг («брызгоунос»).
При движении сверху вниз (нисходящий прямоток) газ увлекает пленку, что увеличивает ее среднюю скорость и уменьшает толщину пленки.
Устойчивый нисходящий прямоток существует при скоростях газа не выше 15 – 30 м/сек, при более высоких скоростях происходит брызгоунос.
Распределение скоростей в газовом и жидкостном потоках:
3. Гидравлическое сопротивление пленочных абсорберов.
Гидравлическое сопротивление при движении газа:
где:
- коэффициент сопротивления трению
(определяется по эмпирическим формулам);
- длина (высота) поверхности, по которой
стекает пленка;
- диаметр трубки или эквивалентный диаметр канала, по которому движется газ;
- относительная скорость газа (относительно
жидкости);
=
Где: - средняя скорость газа;
+ при противотоке;
- при прямотоке;
При двухфазном потоке гидравлическое сопротивление выше, чем при однофазном (при тех же расходах газа).
Это объясняется:
А) уменьшением сечения для прохода газа, поскольку часть сечения занята текущей жидкостью (влияет лишь вблизи режима захлебывания);
Б) увеличением относительной скорости газа при противотоке по сравнению с его абсолютной скоростью;
В) передачей от газа некоторой части энергии, которая расходуется на преодоление силы тяжести (при движении газа вверх) или на ускорение движения жидкости (при движении газа вниз).
Г) потери энергии, обусловленные движением волн.