Барботирование воздухом в промышленности строительных материалов применяют в основном в двух случаях:
1) при интенсификации перемешивания жидких масс иногда с одновременным их подогревом (в последнем случае чаще применяют пар); 2) для получения эмульсий и пен.
На рис. 4.7 приведены схемы прохождения газа или пара в барботерах различных типов.
(а) – выход пузырей из одиночных (1, 2) или групповых отверстий (3) при малой (1) и повышенной (2, 3) скорости газа; (б) – то же, при колпачковых барботерах с малой (4) и повышенной (5) скоростью
Рисунок 4.7 – Схемы прохождения газа через барботеры
При барботаже различают два основных вида работы аппарата – пузырьковый и струйный. При малом расходе газа наблюдается пузырьковый режим. Прорыв газа через жидкость происходит отдельными пузырьками, размеры которых зависят от конструкции барботера, свойств жидкости и скорости газа.
Размер пузыря в момент отрыва от отверстия барботера можно вычислить. Пусть dо – диаметр отверстия, ρж и ρг – соответственно плотность жидкости и газа, σ – поверхностное натяжение жидкости.
|
|
При выходе из отверстия пузырь сначала увеличивается в объеме, а затем отрывается и всплывает, когда подъемная (архимедова) сила и сила сопротивления отрыву равны, т.е.
,
откуда
. (4.23)
Из уравнения (4.23) следует, что диаметр пузыря при свободном движении не зависит от расхода газа, а определяется dо и свойствами жидкости и газа. С увеличением расхода газа возрастает лишь частота пузырей.
Когда расход газа достигает критического значения (Vкр), пузыри не успевают оторваться друг от друга и движутся в виде цепочки, иногда сливаясь друг с другом (наблюдается так называемое явление коалесценции), превращаясь в отдельную струю газа. Критический расход газа
,
где vп – скорость подъема пузырей, м/с.