Движение жидкости

При течении жидкости через насадку в последней постоянно находится некоторое количество жидкости. Данная жидкость (или по крайней мере большая часть) непрерывно обновляется, т.е. часть ее стекает со слоя насадки и тотчас же замещается таким же количеством вновь поступающей жидкости. При этом количество находящейся в насадке жидкости остается постоянным [7].

Характер течения жидкости зависит от плотности орошения (U, кг/(м²∙с)). С повышением плотности орошения увеличиваются количество удерживаемой жидкости и доля смоченной поверхности.

Визуальные наблюдения течения воды в колонне, заполненной шарами диаметром 25 мм, показали, что при малых плотностях орошения течение имеет прерывистый характер; жидкость накапливается в точках контакта между насадочными телами и периодически перетекает струйками (рисунок 6.1, а) от одной точки контакта к другой.

Возрастание количества удерживаемой жидкости при повышении плотности орошения происходит вследствие увеличения количества жидкости в каждой точке контакта, а также за счет увеличения количества «активных» точек контакта. При плотности орошения около 2 кг/(м²∙с) на поверхности насадочных тел начинает образовываться пленка (рисунок 6.1, б). Начиная с плотности орошения 4…7 кг/(м²∙с), количество удерживаемой жидкости возрастает в результате увеличения смоченной поверхности и толщины пленки. Наконец, при плотности орошения около 24 кг/(м²∙с) достигается полное смачивание поверхности и жидкость начинает «проваливаться», падая между насадочными телами в виде капель и струй (рисунок 6.1, в). При этом с повышением плотности орошения дальнейшего увеличения толщины пленки не происходит, а возрастает количество «проваливающейся» жидкости.

а б в

а – струйчатое; б – пленочное; в – «провал» жидкости

Рисунок 6.1 – Течение жидкости по насадке (заштрихованные области – пленка жидкости; затемненные области – накопление жидкости)

 

При других типах насадок, а также при других жидкостях приведенные значения плотностей орошения изменяются, но смена трех режимов течения в общем сохраняется. В таких насадках, как кольца Рашига внавал, течение жидкости по наружной и внутренней поверхностям происходит неодинаково. По первой жидкость может двигаться во все стороны, а по второй – только вдоль оси кольца, причем по внутренней поверхности жидкость течет лишь по нижней ее части.

Опыты по изучению течения жидкости в насадке из колец диаметром от 13 до 32 мм показали, что по внутренней поверхности колец протекает меньшее количество жидкости, чем по наружной. С увеличением размера колец доля жидкости, протекающей по внутренней поверхности, уменьшается от 29 (для колец диаметром 13 мм) до 12% (для колец диметром 32 мм). Для более крупных колец эта величина составляет около 10%.