Лако-красочные материалы — производство

Объемная доля дисперсной фазы Фг в аппаратах с мешалками для систем жидкость—жидкость и жидкость—твердое тело задается заранее условиями материального баланса и является в данном про­цессе для всего аппарата с мешалкой постоянной величиной. Эта ве­личина может меняться только в пространстве аппарата, если степень перемешивания системы не равна единице. Иначе обстоит дело в слу­чае систем газ—жидкость. Объемная доля пузырьков газа, находя­щихся в двухфазной системе газ—жидкость (газосодержание), не является постоянной величиной и зависит от многих параметров про­цессу, таких как физические свойства системы, расход газа, геоме­трические параметры аппарата с мешалкой, способ подачи газа и ин­тенсивность перемешивания. Эта величина используется также при расчете барботажа на тарелках абсорбционных и ректификационных колонн. В аппаратах с мешалками процесс дополнительно услож­няется механическим перемешиванием, тогда как на тарелках пере­мешивание жидкости осуществляется только благодаря движению газовой фазы.

Многие авторы занимались исследованием Фг в аппаратах с ме­шалками [27, 50, 192, 193, 223, 230, 231 ] и предлагали расчетные формулы.

Кольдербанк [27] для турбинных мешалок и систем газ—чистые жидкости приводит уравнение:

(ш-123)

Где wQ — скорость газа, отнесенная к полному поперечному сечению аппарата; ws — скорость свободного подъема пузырьков.

Для N/V = 0 справедливо уравнение Фг = w0/ws, а для очень больших значений N/V Ф, (N/V)°>4wfrb.

Раштон [180], исследуя якорные мешалки, установил аналогич­ную зависимость Фг (N/V^’^w^3. Галь-Op и Резник [60] тоже по­лучили подобные выражения для открытых турбинных мешалок при Z = 16. Эти зависимости были найдены для п 800 об/мин и скоростей течения газа w0 >> 1,5 м/мин.

Для 60 <; п < 380 об/мин и скоростей течения газа ш0 << <0,45 м/мин Иошида [239] приводит зависимость Фг я0’8^’75- Вестертерп [231 ] проводил исследования для турбинной мешалки с шестью лопатками диаметром d = 63 мм в сосуде диаметром D = ~ 2,5d и получил при п — 300-^-2200 об/мин и w0 — 0,7 м/мин = = const величину Фг = 3 — j — 32%, предлагая для этого диапазона за­висимость Фг п/100.

Дальнейшее увеличение числа оборотов мешалки приводит уже только к незначительному росту Фг, так что для п = 2700-j — — f-3600 об/мин было получено Ф/.^40%. Сойфер и Кафаров [193] провели широкие исследования величины Фг. Авторы обобщили
результаты своих исследований для турбинных мешалок в форме зависимости:

Фг

-jT = f(A) (1П-124)

Здесь

НтУЧ^Г™

С1-—)

Ч Лш /

Где г]с, t}w — вязкости жидкости и воды при температуре 20° С соот­ветственно; Vg — расход газа, м3/с; We = N2Dzyc/O — критерий Вебера для процессов перемешивания; Fr — N2D/g — критерий Фруда для процессов перемешивания.

Зависимость (III-124) представлена на рис. 111-40.

Способ подачи газа в аппарат, т. е. тип распределительного уст­ройства, может оказать влияние на величину и объемную долю пу­зырьков. Это влияние, по мнению многих авторов [108, 170, 190]. исчезает, если перемешивание является интенсивным.

Зайдеман и сотрудники [191 ] утверждают, например, что для мешалки с числом оборотов п > 1500 об/мин безразлично, будет ли газ подводиться через пористую пластину или же через одно сопло. Однако такого рода утверждения не получили достаточного экспери­ментального подтверждения, так что для выяснения этой проблемы требуются дальнейшие исследования.