Диссертация (1091258), страница 11
Текст из файла (страница 11)
м/с2600006000600D, м0,010,10Рисунок 4.3. График зависимости критического центробежного ускоренияпотокажидкостиотвнутреннегодиаметргидроциклонавлогарифмической системе координат. Расчеты проведены для гидроциклона сгеометрическими параметрами, определяемыми по зависимостям (4.1) и (4.2)параметрами. Коэффициенты поверхностного натяженияимели следующиезначения: сплошная линия на графике – 0,03 Н/м; пунктирная линия – 0,07 Н/м.[17]Далее с помощью обработки графиков, построенных в логарифмическойсистеме координат (рисунок 4.2) и (рисунок 4.3), определялась зависимостькритического центробежного ускорения потока жидкостиот коэффициентаповерхностного натяжения и внутреннего диаметр гидроциклона [17]:(4.11)89Уравнение (4.11) определяет верхнюю границу устойчивой работыгидроциклона.
Экспериментально было установлено, что при превышении даннойграницы гидроциклон прекращал работать как аппарат для предотвращенияпроцесса пенообразования. [17]И так, для того, чтобы гидроциклон смешивал пенообразующие жидкости,предотвращая процесс пенообразования, он должен работать в следующемрежимном диапазоне [17]:(4.12)Подводя итоги, можно сказать, что эффективность работы гидроциклонакак аппарата для предотвращения процесса пенообразования, при смешениипенообразующихжидкостей,увеличиваетсясуменьшениемдиаметрагидроциклона, что может привести к целесообразности применения батарейныхгидроциклонов.
[17]Пример.Две жидкости подаются в гидроциклон тангенциально (рисунок 4.1) вгидроциклон, при этом имеют следующие расходные характеристики [17]:, м3/с, м3/с;, м3/с.При смешении друг с другом жидкости образуют пену (, Н/м), асмешенный раствор имеет следующие характеристики [17]:, Па×с;, кг/м3;Определим максимальный внутренний диаметр гидроциклона, при которомон будет работать стабильно (4.10) [17]:,мПримем гидроциклон меньшего диаметра [17]:,м90Для того чтобы определить центробежное ускорение в гидроциклоне нужноопределить скорость потока на входе в гидроциклон (4.3) [17]:, м/сДалее определяем тангенциальную составляющую скорости потока навходе в гидроциклон (4.5) [17]:, м/сТогда тангенциальное ускорение потока в гидроциклоне (4.6) [17]:, м/с2Теперь определим верхнюю границу работы гидроциклона (4.11) [17]:, м/с2Для того чтобы гидроциклон смешивал пенообразующие жидкости,предотвращая процесс пенообразования, он должен работать в режимномдиапазоне (4.12) [17]:, в данном случае, условие несоблюдается.Как видно гидроциклон при выбранном диаметре как аппарат дляпредотвращения пенообразования работать не будет [17].
Подберем диаметрближе к[17]:,мОпределяем скорость потока на входе в гидроциклон (4.3) [17]:, м/сОпределяем тангенциальную составляющую скорости потока на входе вгидроциклон (4.5) [17]:, м/сТогда тангенциальное ускорение потока в гидроциклоне (4.6) [17]:, м/с291Теперь определим верхнюю границу работы гидроциклона (4.11) [17]:, м/с2Гидроциклон он должен работать в режимном диапазоне (4.12) [17], в данном случае, условие работывыполняется.По зависимости (4.1) и (4.2) определяем диаметр питающего патрубкадлину корпуса гидроциклонаи[17]:,м,мНиже представлена блок-схема для расчета гидроциклона, работающего какаппарат для предотвращения процесса пенообразования при смешении в немпенообразующих жидкостей [3,17].9293ЗАКЛЮЧЕНИЕ.В итоге проделанной работы были получены следующие результаты:1.Теоретически и экспериментально показана возможность примененияцилиндрическогопрямоточногогидроциклонадляпредотвращенияпенообразования при смешении пенообразующих жидкостей.2.Предложена теоретическая модель разрушения пузырька газа выходящегона границу раздела фаз газ-жидкость в центробежном поле.3.Показано, что влияние ускорения пузырька воздуха в радиальномнаправлении на его радиальную скорость значительно, а силой Кориолисаможно пренебречь.4.Определены режимные параметры работы цилиндрического прямоточногогидроциклона, предотвращающего процесс пенообразования.5.Предложенаметодикацилиндрическогорасчетапрямоточногогеометрическихгидроциклонадляпараметровсмешенияпенообразующих жидкостей без пенообразования.6.Результаты работы будут использоваться в ООО «ГИПРОХИМ» и АО«НИУИФ».94Список сокращений и условных обозначений— плотность газа и жидкости соответственно, кг/м3;— средняя кинематическая вязкость экспериментальной жидкости, м2/с;— средняя экспериментальная скорость потока на входе в гидроциклон,при которой устойчивый воздушный столб превращался в пенный и вгидроциклоненачиналасноваобразовыватьсяпена,№—номерэкспериментальной среды (верхняя граница режима работы гидроциклона,выраженная через скорость потока в питающем штуцере), м/с;— средняя экспериментальная скорость потока на входе в гидроциклон,при которой он начинал устойчиво работать, при этом вдоль оси гидроциклонаобразуется цилиндрический воздушный или пенный столб, № — номерэкспериментальной среды (нижняя граница режима работы гидроциклона,выраженная через скорость потока в питающем штуцере), м/с;— средний коэффициент поверхностного натяжения экспериментальнойжидкости, Н/м;— площадь пленки пузырька, м2;—верхняя граница режима работы гидроциклона, выраженная черезцентробежное ускорение потока в гидроциклоне, м/с2;— нижняя граница режима работы гидроциклона, выраженная черезцентробежное ускорение потока в гидроциклоне, м/с2;— внутренний диаметр гидроциклона, м;— внутренний диаметр гидроциклона, при котором он будет работатьстабильно, м;— кинетическая энергия пузырька при выходе на границу раздела фаз, Дж;— энергия поверхностного натяжения пленки пузырька, Дж;— сила необходимая для отрыва проволочного кольца Дью Нуи отповерхности жидкости, Н;,,— силы соответственно центробежная, выталкивающая (Архимеда),сопротивления, Н;95— периметр кольца Дью Нуи по среднему радиусу, м;— длинна цилиндрической части гидроциклона, м;— внутренний радиус кольца Дью Нуи, м;— среднеквадратичные отклонения скоростей, полученных в ходеэксперимента от средних экспериментальных значений данной скорости,— скорость потока на входе в гидроциклон, м/с;—скорость потока на входе в гидроциклон, при которой устойчивыйвоздушный столб превращался в пенный и в гидроциклоне начинала сноваобразовываться пена (верхняя граница режима работы гидроциклона, выраженнаячерез скорость потока в питающем штуцере), м/с;— скорость потока на входе в гидроциклон, при которой он начиналустойчивоработать,приэтомвдольосигидроциклонаобразуетсяцилиндрический воздушный или пенный столб (нижняя граница режима работыгидроциклона, выраженная через скорость потока в питающем штуцере), м/с;— критическая радиальная скорость пузырька, м/с;— объемный расход гидроциклона, м3/с;— скорость пузырька в окружном направлении относительно потока, м/с;— радиальная скорость пузырька, м/с;— радиальная скорость пузырька с учетом радиального ускорения, м/с;— радиальная скорость пузырька в потоке с учетом радиального ускорения исилы Кориолиса м/с;— тангенциальная скорость потока в гидроциклоне, м/с;— тангенциальная скорость пузырька, м/с;— ускорение Кориолиса, м/с2;— центробежное ускорение потока в гидроциклоне, м/с2;—диаметр питающего штуцера, м;— диаметр газового пузыря, м;— масса пузырька газа, кг;— кинематическая вязкость жидкости, м2/с;96.
— тангенциальная степень турбулентности;— динамическая вязкость жидкости, Па с;— переносное движение (вращательная скорость), с-1;g — ускорение свободного падения в месте измерения (в Москве 9,8155 м/с2);σ — коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;— коэффициента падения скорости потока при входе в гидроциклон;— объемный расход смешанных потоков, м3/с.— объемный расход первой и второй жидкости м3/с;,— внутренний радиус гидроциклона, м;— число Рейнольдса;— пульсационная составляющая скорости потока жидкости в гидроциклоне,м/с;— число Вебера;— радиус проволоки, из которой изготовлено кольцо Дью Нуи, м;— расстояние (радиус), на котором находится пузырек газа от осигидроциклона, м;— коэффициент сопротивления для движения пузырька в жидкости;Обозначение сред в гидроциклоне:ПАВ — поверхностно активное вещество;J — вода;G — газ;Н — раствор ПАВ с пузырьками газа;N — поток жидкости.97Список литературы.1.Баранов Д.А., Кутепов А.М., Лагуткин М.Г.
Расчет сепарационных процессовв гидроциклонах. // Теоретические основы химических технологий. – 1996. Т. 30. - С. 117-122.2.Брагинский Л. Н., Бегачев В. И, Барабаш В. М. Перемешивание в жидкихсредах. - Л.: Химия, 1984. – 336 с.3.Бутрин М. М., Лагуткин М.Г., Михальченкова А.Н. Цилиндрическийпрямоточный гидроциклон для предотвращения пенообразования присмешении пенообразующих жидкостей // Технологии нефти и газа. – 2017. –№ 4. – С.
56-59.4.Ветошкин А. Г. Совершенствование методов расчета механических роторныхпеногасителей. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион.Технические науки. – 2014. – № 2 (30) – С. 100-112.5.Ветошкин А.Г. Физические основы и техника процессов сепарации пены. –Москва - Вологда: Инфра-Инженерия, 2016. - 404 с.6.Воинов О.В., Петров А.Г. Движение пузырей в жидкости // Итоги науки итехники.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
