Файл: Алекперов, Г. З. Расчет абсорберов газоперерабатывающих заводов науч.-техн. обзор.pdf

формулах учитываются размеры пузырька, физико-хишческие свойства газа и жидкости. В условиях массообмена пузырька с постоянно меня­ ющимся в процессе всплытия диаметром скорости движения пузырька, рассчитанные по указанным формулам, значительно отличаются от экс­ периментальных значений. Скорость всплытия пузырьков нами была рассчитана по формуле [20]:

В литературе мнения о влиянии различных факторов на размеры пузырьков весьма противоречивы. Некоторые исследователи считают, что диаметр пузырькдв. в основном зависит от диаметра сопла и свойств жидкости [21J. В работе [22] сделан вывод о независимости диаметра пузырьков от диам§тра отверстий барботера и его свободно­ го сечения. Кальдербанк [23'] считает, что размеры пузырька зависят от поверхностного,,натяжения жидкости и ее вязкости. Существует так­ же утверждение [24], что физические свойства газа и его давление практически не влияют на размеры пузырьков. Японские исследователи [2б] изучали зависимость величины поверхности пузырьков воздуха или водорода при барботаже их из одиночного отверстия через слой жидкостей различных физико-химических характеристик и показали,что размер пузырьков зависит от плотности газа, скорости его всплытия, диаметра сопла и свойств жидкости: плотности, поверхностного натя­ жения.

Подученные авторами данные по диаметрам пузырьков, меняющимся с роотом давления в системе, вызвали необходимость проверить влия­

9

ние плотности газа на диаметр его пузырьков.

Из сопла с внутренним диаметром 1,4 мм в течение часа пропу­ скали через слой воды разные газы со скоростью 120 пузырьков в ми­ нуту. Скорость и объем газа контролировались кавдые 10 мин. В ре­ зультате установлено, что диаметры пузырьков водорода, природного газа (удельный вес 0,69 кг/м3), воздуха и пропан-бутановой фракции

(удельный вес 1,73 кг/м3) равнялись 2,87; 3,00; 3,12; 3,60 мм со­ ответственно.

Таким образом, эти изменения так же, как и замеры диаметра пузырьков с изменением давления в них, свидетельствуют о том, что размер пузырька, истекающего в слой одной и той же жидкости из од­ ного и того же сопла, увеличивается с ростом плотности газа.

Сопоставление значений скорости всплытия пузырька, полученных по кинокадрам и рассчитанных по формуле (I), показывает, что при атмосферном давлении сходимость результатов удовлетворительная. С ростом давления расхождение результатов значительно увеличивается, причем вычисленные значения больше экспериментальных; это связано, вероятно, с тем, что массообмен замедляет движение пузырьков (табл.І).

Т а б л и ц а I

Вполне удовлетворительно совпадают с экспериментальными дан­ ными величины скоростей, вычисленные по приближенной формуле Лео - нарда и Гутона [19 ], которая выведена на основе дифференциального уравнения коэффициента массоотдачи в жидкой фазе

где Р° - локальное гидростатическое давление, г/см*сек2 ; индексы к и і относятся к двум соседним расстояниям от точки образования пузырька.

10

Зная высоту слоя и скорость всплытия,определяем ъ как отношение

А

Поверхность контакта F для каждой глубины барботажа вычис­ ляем графическим интегрированием кривой изменения поверхности пу­ зырька от поверхности исходного F f до поверхности выходящего из абсорбера пузырька Fz по мере его поглощения.

Объем непоглощенных компонентов рассчитывается о учетом "мертвого" объема системы аппаратов установки.

В Л И Я Н И Е Д И А М Е Т Р А I П У З Ы Р Ь К А И В Ы С О Т Ы С Л О Я Ж И Д К О С Т И Н А А Б С О Р Б Ц И Ю

Влияние диаметра пузырька изучали при атмосферном давлении на примере абсорбции этан-пропан-бутановой смеси [2б].

Меняя сопла, получали пузырьки газа, исходный диаметр d 1 ко­ торых равнялся 3,7; 5,2 и 6,7 мм. Исходным диаметром здесь и далее будем называть диаметр пузырьков, которые образовались бы в случае отсутствия массообмена в процессе их формирования. Как указывалось выше, объем одного пузырька определяется исходя из общего объема газа, поступающего в абсорбер, и числа пузырьков за время опыта при постоянной скорости подачи газа. Диаметр пузырька газа, выхо­

его шарообразной формы, пренебрегая незначительной высотой шейки. Диаметр пузырька газа, выходящего из слоя абсорбента,оп­ ределенный по кинокадрам, подтвердил правильность расчета. Опыты проводили при температуре 20-25°С, атмосферном давлении и различ - ных глубинах барботажа: 4; ХО; 37; 60 мм. Соотношение объема керо­ сина к объему газа в опытах поддерживалось равным 0,1 ыл/ом3.

Зависимость изменения поверхности массообмена пузырьков раз­ ных диаметров от высоты слоя абсорбента, представлена на рио.З. Кривые показывают, что интенсивное уменьшение поверхности контакта пузырьков независимо от диаметра происходит в процессе их образова­ ния до высоты слоя 10-20 мм. Дальнейшее увеличение глубины барбо -

12

что для изучаемой смеси также

личиваются с роотом диаметра от 3,7 до 5,2 мм. С дальнейшим ростом размера пузырька скорость массопѳредачи резко падает.

Рис.4. Зависимость поверхности пузырька от глубины барботажа:

1,2,3 - ом.рис.З

13