- •Введение.
- •1. Вязкая жидкость в каналах с плохообтекаемыми элементами. Режимы перемешивания и кавитационного диспергирования
- •2. Закрученные кавитирующие потоки. Вихревые генераторы волн.
- •3. Волновые машины с подвижным рабочим органом и внешним приводом. Резонансные режимы.
- •4. Волновые машины для обработки высоковязких сред. Волновые эффекты при создании сдвиговых деформаций.
- •Основы волновой механохимии. Волновые механохимические эффекты. Материаловедение. Волновая нанотехнология материалов.
- •8. Другие области возможного применения волновых технологий в области физических и химических превращений.
- •5. Аномальное понижение вязкости цементного сырья при волновых воздействиях.
- •6. Увеличение подвижности цементных растворов при волновых воздействиях и повышение прочности цементного камня.
- •7. Получение стабильных акриловых дисперсий при волновых воздействиях
- •Волновые технологии нефтегазодобычи и повышения нефтегазоконденсатоотдачи пластов
- •9. Использование волновой технологии в бурении
- •10. Волновые поля в призабойных зонах пласта. Скважинные генераторы волн. Очистка призабойных зон и горизонтальных скважин.
- •11. Резонансная закачка волновой энергии в пласт. Площадные волновые обработки. Генератор ударных волн.
- •12. Ликвидация пробок ретроградного конденсата в газоконденсатных пластах.
- •Волновые технологии процессов перемешивания, разделения и классификации. Решение проблем машиностроения, материаловедения, экологии, энергетики и других отраслей. Волновые машины и аппараты.
- •13. Волновые гомогенизация, смешение и разделение жидких смесей, эмульсий и суспензий по плотностям и размерам дисперсных элементов.
- •14. Волновые технологии для осуществления процессов в пористых насыщенных жидкостью средах. Мембранные технологии, пропитка, очистка фильтров.
- •15. Волновые технологии процессов диспергирования газа в жидкости. Приложения в экологии и химических технологиях.
- •Волновое диспергирование газа в жидкости
- •Экспериментальная установка.
- •Амплитудно-частотные характеристики
- •Методика измерения размеров пузырьков воздуха в воде.
- •Средние размеры пузырьков газа.
- •XIX р.Ф.Ганиев, д.А.Жебынев, а.С.Корнеев, л.Е.Украинский, Волновое диспергирование газа в жидкости, Известия ран, мжг, 2008, №2, с. 149 – 155.
Волновое диспергирование газа в жидкости
Получение мелких газовых пузырьков тонкой дисперсности в жидкости так, чтобы удельная поверхность контакта "жидкость-газ", рассчитанная на единицу объема газа, поданного в жидкость, была максимальной при минимальных энергетических затратах актуально для многих задач химической технологии, в частности, систем биологической очистки сточных вод, хлорирования или озонирования водопроводной воды, в процессах где происходит химическое взаимодействие жидкой и газовой фаз и ряда других.
В Научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН обнаружен эффект волнового диспергирования газа в жидкости за счет импульсов давления, создаваемых волнами, распространяющимися от гидродинамического генератора колебаний [xiii,xiv]. На основе этого эффекта создан новый тип устройствволновые диспергаторы. Найдены диапазоны параметров, в которых достигается наилучшее диспергирование.
Процессы диспергирования газа в жидкости широко распространены в химической технологии, в процессах очистки сточных вод, при хлорировании и озонировании водопроводной воды и во многих других технологических процессах. В настоящее время разрабатываются опытно-промышленные образцы диспергаторов, которые обеспечили бы эффективное с минимальными энергозатратами тонкое диспергирование газа в жидкости (дисперсность 600-200 мкм и менее), основанное на эффектах нелинейной волновой механики.
На основе установленного эффекта предложен новый способ диспергирования газа в жидкости за счет импульсов давления, создаваемых волнами, распространяющимися от гидродинамического генератора колебаний. Созданы и экспериментально исследованы устройства, реализующие данный способ волновые диспергаторы. Получены амплитудно-частотные характеристики волновых процессов в диспергаторах и функции плотности распределения газовых пузырьков по размерам. Показано, что имеются оптимальные значения давления воды на входе в диспергатор, при которых достигается наименьший размер пузырьков. Средний диаметр газовых пузырьков, создаваемых волновыми диспергаторами в воде на оптимальных режимах работы, составил от 0,2 до 0,6 мм в зависимости от расхода газа.
В настоящей главе выше описаны эффекты возникновения колебаний в закрученных потоках. На основе этих эффектов в Научном центре нелинейной волновой механики и технологии РАН разработаны гидродинамические генераторы колебаний [xv, Error: Reference source not found], создающие волны при протекании жидкости через каналы определенной формы и размеров. Эти генераторы не имеют каких-либо движущихся частей, что обеспечивает их надежность и долговечность. Здесь ниже приводятся результаты исследований возможности применения таких генераторов для диспергирования газа в жидкости.
Получение мелких газовых пузырьков в жидкости при минимальных энергетических затратах актуально для многих задач химической технологии [xvi,xvii], систем биологической очистки сточных вод, хлорирования или озонирования водопроводной воды.Уменьшение размеров пузырьков приводит к возрастанию площади контакта газа с жидкостью и к увеличению времени их взаимодействия за счет снижения скорости всплывания пузырьков. Это улучшает показатели технологических процессов.
Можно выделить четыре известных способа диспергирования газа в жидкости [xviii, Error: Reference source not found].
1. Барботажный, при котором газ вводится в жидкость через газораспределительные устройства барботеры, или мембраны.
2. Механический, с перемешивающими устройствами.
3. Пленочный, когда газ контактирует с жидкостью, находящейся в виде пленки на стенках аппарата.
4. Струйный, при котором происходит взаимодействие струи жидкости со спутным газовым потоком.
Ниже описывается иной, пятый, принципиально новый способ диспергирования волновой [xix]. В его основе лежит дробление потока газа на пузыри за счет импульсов давления, создаваемых волнами в жидкости, распространяющимися от гидродинамического генератора колебаний. Использование волнового диспергирования, особенно на резонансных режимах, позволяет уменьшить размеры газовых пузырьков и снизить энергетические затраты.