1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теоретические основы химической технологии
  4. T. 57, № 5, 2023

Теоретические основы химической технологии, 2023, T. 57, № 5, стр. 507-523

Гидродинамика жидкости и газа в пленочных регулярных орошаемых насадках в режиме нисходящего прямотока

В. Н. Бабак a, *, Н. Н. Кулов b, **

a ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН
г. Черноголовка, Россия

b Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова
Москва, Россия

* E-mail: tabor47@mail.ru
** E-mail: kulov@igic.rac.ru

Поступила в редакцию 16.06.2023
После доработки 11.07.2023
Принята к публикации 23.07.2023

Аннотация

Исследована гидродинамика в современных насадочных пленочных устройствах с трубчатыми и плоскими каналами при ламинарном и турбулентном течениях газа и жидкости в режиме нисходящего прямотока. Предполагается слабое гидродинамической взаимодействие фаз и отсутствие циркуляции скорости в газовой фазе. Решение получено приближенным методом Шлихтинга. Найдены распределения скоростей в фазах, толщина стекающей пленки и размеры входных гидродинамических участков в жидкости и газе.

Ключевые слова: уравнения Шлихтинга, ламинарное и турбулентное движение жидкости и газа

Список литературы

  1. Бабак В.Н., Холпанов Л.П., Малюсов В.А., Жаворонков Н.М. Тепло-массообмен между пленкой жидкости и газом в режиме противотока и прямотока при поршневом движении фаз // Теорет. основы хим. технологии. 1978. Т. 12. № 1. С. 3.

  2. Kenig E.Ya. Mass transfer-reaction coupling in two-phase multicomponent fluid systems // Chem. Eng. J. 1995. V. 57. P. 189.

  3. Бабак В.Н., Бабак Т.Б., Холпанов Л.П. Поглощение газов водными растворами кислот и щелочей // Теорет. основы хим. технологии. 2005. Т. 39. № 2. С. 152. [Babak V.N., Babak T.B., Kholpanov L.P. Absorption of gases by aqueous solutions of acids and alkalis // Theor. Found. Chem. Eng. 2005. V. 39. P. 152.]

  4. Бабак В.Н., Бабак Т.Б., Холпанов Л.П. Поглощение неорганических газов водными растворами солей, первичных аминов и аммиака // Теорет. основы хим. технологии. 2005. Т. 39. № 4. С. 390. [Babak V.N., Babak T.B., Kholpanov L.P. Absorption of inorganic gases by aqueous solutions of salts, primary amines and ammonia // Theor. Found. Chem. Eng. 2005. V. 39. P. 390.]

  5. Бабак В.Н., Бабак Т.Б. Оптимальные условия для вакуумной десорбции (максимальное давление, минимальная плотность орошения) // Теорет. основы хим. технологии. 2012. Т. 46. № 4. С. 406. [Babak V.N., Babak T.B. The optimum conditions for vacuum desorption (maximum pressure, minimum irrigation density) // Theor. Found. Chem. Eng. 2012. V. 46. P. 406.]

  6. Плесевских В.А., Безденежный А.А., Полосин А.Н. Моделирование процесса дистилляции с водяным паром многокомпонентных смесей высших жирных кислот // Журн. прикладной химии. 2002. Т. 75. № 1. С. 90.

  7. Клюйко В.В., Холпанов Л.П., Зиберг Г.К., Ставицкий В.А. Разработка, внедрение и анализ работы насадочных колонн с пространственно структурированными регулярными контактными устройствами // Химическая технология. 2004. № 9. С. 40.

  8. Розен А.М., Костанян А.Е. К вопросу о масштабном переходе в химической технологии // Теорет. основы хим. технологии. 2002. Т. 36. № 4. С. 339.

  9. Nusselt W. Die oberflachen kondensation des wasserdampfes // Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure für Maschinenbau und Metallbearbeitung. 1916. Bd. 60. № 27. S. 541.

  10. Жаворонков Н.М., Малюсов В.А., Малафеев М.А. Массопередача в процессе пленочной абсорбции // Журн. хим. промышл. 1951. № 8. С. 240.

  11. Brauer H. Stromung und warmenbergang bei rieselfilmen // Verein Deutscher Ingenieure Forschungsheft. 1956. Bd. 22. № 457. S. 40.

  12. Ducler A.E. Dynamics of vertical falling film system // Chem. Eng. Progr. 1959. V. 55. № 10. P. 62.

  13. Wilkes I.O., Nedderman R.M. The measurement of velocities in thin films of liquid // Chem. Eng. Sci. 1962. V. 17. P. 177.

  14. Тананайко Ю.М., Воронцов Е.Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов. Киев: Техника, 1975.

  15. Бояджиев Х., Бешков В. Массоперенос в движущихся пленках жидкости. М.: Мир, 1988.

  16. Гимбутис П. Теплообмен при гравитационном течении пленки жидкости. Вильнюс: Мокслас, 1988.

  17. Холпанов Л.П., Шкадов В.Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела фаз. М.: Наука, 1990.

  18. Алексеенко С.В., Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. Волновое течение пленок жидкости. Новосибирск: Наука, 1992.

  19. Hassan N.A. Laminar flow along a vertical wall // Trans. ASME, Ser. E. 1967. V. 34. № 3. P. 535.

  20. Cerro R.L., Whitaker S. Entrance region flow with a free surface of the falling liquid film // Chem. Eng. Sci. 1971. V. 26. № 10. P. 785.

  21. Воронцов Е.Г., Яхно Д.М. Локальная толщина орошаемой пленки на входном участке // Прикладная механика и техническая физика. 1974. № 4. С. 64.

  22. Stücheli A., Özisik M.N. Hydrodynamics entrance lengths of laminar fallingfilms // Chem. Eng. Sci. 1976. V. 31. № 5. P. 369.

  23. Холпанов Л.П., Шкадов В.Я., Малюсов В.А., Жаворонков Н.М. Исследование гидродинамики и массообмена в пленке жидкости с учетом входного участка // Теорет. основы хим. технологии. 1976. Т. 10. № 5. С. 835.

  24. Воронцов Е.Г., Гиндзюк Ю.М. Исследование поля скоростей на начальном участке течения пленки // Инж.-физ. журн. 1986. Т. 50. № 6. С. 913.

  25. Айнштейн В.Г., Захаров М.К. Оценка длины участка гидродинамической стабилизации при гравитационном течении пленки жидкости // Теорет. основы хим. технологии. 1990. Т. 24. № 3. С. 393.

  26. Воронцов Е.Г. Гидродинамика и теплообмен в орошающих пленках химического оборудования. Автореф. дис. … докт. техн. наук. М., 1989.

  27. Schlichting H. Laminare kanaleinlaufströmung // ZAMM. 1934. V. 14. S. 368.

  28. Langhaar H. Steady flow in the transition length of a straight tube // J. Appl. Mech. 1942. V. 9. S. 55.

  29. Воротилин В.П., Кулов Н.Н., Малюсов В.А. Численный расчет на ЭВМ поля скоростей газа при ламинарном течении во входном участке трубы // Теорет. основы хим. технологии. 1974. Т. 8. № 4. С. 543.

  30. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976.

  31. Хьюитт Дж., Холл-Тойлер М. Кольцевые двухфазные течения. М.: Энергия, 1974.

  32. Рейнольдс Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. М.: Энергия, 1979.

  33. Воинов Н.А., Николаев Н.А. Пленочные трубчатые, газожидкостные реакторы. Казань: Отечество, 2008.

  34. Гогонин И.И. Теплообмен при испарении и кипении пленки орошаемых горизонтальных труб // Теорет. основы хим. технологии. 2014. Т. 48. № 1. С. 103. [Gogonin I.I. Heat exchange at vaporization and boiling of film spraying horizontal pipe bundle // Theor. Found. Chem. Eng. 2014. V. 48. № 1. P. 96.]

  35. Семенов И.А., Ульянов Б.А., Кулов Н.Н. Исследование течений жидкости, возникающих при вибрациях плоской поверхности // Теорет. основы хим. технологии. 2013. Т. 47. № 4. С. 379. [Semenov I.A., Ulyanov B.A., Kulov N.N. Study of liquid flows induced by vibration of a flat plate // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. № 4. P. 315.]

  36. Лапшин О.В., Смоляков В.К. Оценки кинетических констант реакций в тонких пленках // Теорет. основы хим. технологии. 2013. Т. 47. № 6. С. 612. [Lapshin O.V., Smolyakov V.K. Estimation of kinetic constants for reactions in thin films // Theor. Found. Chem. Eng. 2013. V. 47. № 6. P. 676.]

  37. Бабак В.Н. Тепломассообмен в двухфазных системах с фиксированной поверхностью контакта фаз. Автореф. дисс. … докт. физ.-мат. наук. Иваново: Ивановский государственный химико-технологический университет, 2014.

  38. Конобеев Б.И. Гидродинамика и массообмен в пленках жидкости при высоких скоростях газа. Автореф. дис. … канд. хим. наук. М.: Научно-исследовательский физико-химический институт имени Л.Я. Карпова. 1958.

  39. Николаев Н.А. Динамика пленочного течения жидкости и массопередача в условиях сильного взаимодействия газа и жидкости при однонаправленном восходящем и нисходящем движении. Казань: Отечество, 2011.

  40. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1988.

  41. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: ГИФМЛ, 1961.

  42. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм и произведений. М.: Физматгиз, 1963.

  43. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.

  44. Малюсов В.А., Мясников С.К., Кулов Н.Н. Гидравлическое сопротивление при движении в трубке с орошаемой стенкой // Теорет. основы хим. технологии. 1973. Т. 7. № 4. С. 524.

  45. Мясников С.К. Исследование гидродинамики двухфазного течения в трубах с орошаемой стенкой. Автореф. дис. …канд. техн. наук. М.: Институт общей и неорганической химии имени Н.С. Курнакова. 1977.

  46. Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982.

  47. Babak V.N., Kvurt Yu.P. Mass transfer in irrigated plane-parallel channels for cocurrent laminar flow of liquid and gas // Chem. Eng. Commun. 2020. V. 208. № 7. P. 1.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теоретические основы химической технологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал