Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Усредненное распределение дисперсной фазы по диаметрам для водонефтяных эмульсий 1 страница




Самара

Самара

Методическое пособие

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ОТСТОЙНОЙ АППАРАТУРЫ

Г.З. КРАСНОВА

Ю.П. БОРИСЕВИЧ

 

 

Самарский государственный технический университет

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Кафедра «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений»

 

Ю.П.БОРИСЕВИЧ

Г.З.КРАСНОВА

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
ОТСТОЙНОЙ АППАРАТУРЫ

 

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методического пособия

 

 

 

 

 

 

 

Самарский государственный технический университет


УДК 002.2(75)

Б82

 

Рецензент д-р техн. наук В.К.Тян

 

Борисевич Ю.П.

 

Б 82 Технологический расчет отстойной аппаратуры: метод. пособие/ Ю.П.Борисевич, Г.З.Краснова. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2009. – 87 с.

 

 

В методическом пособии приведены теоретические основы отстоя, его основные виды, классификация и устройство отстойников, а также порядок технологического расчета.

Настоящее методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов, практических занятий и выполнения курсового проекта по дисциплине «Сбор и подготовка нефти, газа и воды», а также для дипломного проектирования студентами, обучающимися по специальности 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» очной и заочной формы обучения.

 

УДК 002.2(75)

Б 82

 

Ó Ю.П.Борисевич, Г.З.Краснова, 2009.

Ó Самарский государственный

технический университет, 2009

 


1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ [1, 2]

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
ОТСТАИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМ

Отстой – это разрушение (разделение) дисперсных систем под действием сил тяжести или центробежных сил.

Дисперсные системы – это механические смеси, состоящие, как минимум, из двух взаимно нерастворимых фаз, одна из которых распределена в другой.

Распределённая фаза называется дисперсной средой или внутренней фазой.

Сплошная фаза называется дисперсионной средой или внешней фазой.

Отстоем может быть разделена дисперсная система, среда которой не участ­вует в броуновском движении идиффузии, а её плотность отличается от плотности дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Дисперсные системы бывают двухфазные и многофазные.

Двухфазные дисперсные системы подразделяются на:

а) суспензии (взвеси) – жидкости со взвешенные твёрдыми частицами;

б) эмульсии – жидкости со взвешенными в них капельками другой жидкости;

в) пены – жидкости со взвешенными в них пузырьками газа;

г) пыли (дымы, аэрозоли) – газы со взвешенными в них твёрдыми части­цами;

д) туманы – газы со взвешенными в них капельками жидкости.

1.1.1. Суспензии (взвеси)

В зависимости от размеров взвешенных частиц суспензии подразделяются следующим образом (табл.1.1.)

Взвешенные частицы с размерами более 1 ·10-6 м уже не проходят через бу­мажные фильтры, видны в оптический микроскоп и практически не участвуют в броуновском движении и диффузии.

 

Таблица 1.1

Классификация суспензий в зависимости
от размеров взвешенных частиц

 

Наименование суспензии Размеры взвешенных частиц, мкм
Грубая >100
Тонкая 0,5-100
Мути 0,1-0,5
Коллоидные растворы <0,1

 

Различают седиментационную и агрегативную устойчивость суспензий.

Под седиментационной устойчивостью суспензий понимают их способность сопротивляться отстою.

Все суспензии с размерами взвешенных частиц более 1·10-6 м седиментационно неустойчивы.

Скорость отстоя (всплытия) зависит от размера частиц, их формы, разности плотностей внутренней и внешней фазы, а также вязкости дисперсионной среды. На практике совокупное влияние этих параметров оценивают с помощью так назы­ваемой гидравлической крупности суспензии, под которой понимают скорость осе­дания (всплытия) частиц в мм/с в неподвижной жидкости. В качестве примера в табл.1.2 приведены значения гидравлической крупности частиц кварца в дистиллиро­ванной воде.

Таблица 1.2

 

Средний диаметр частиц, 1·10-6м     0,2
Гидравлическая крупность, мм/с 0,36 0,0036 0,000036
Время оседания частицы на 1м/ с      

 

В случае полидисперсных систем пользуются среднеквадратичным радиусом частиц.

Под агрегативной устойчивостью суспензий понимают их способность со­хранять свои первоначальные размеры частиц дисперсной фазы, т.е. не слипаться. Агрегативная устойчивость определяется плотностью поверхностного заряда час­тиц, их потенциала (потенциал Штерна), толщины двойного электрического слоя и интенсивности взаимодействия частиц со средой (лиофильности). Понижение этих параметров снижает агрегативную устойчивость суспензий. При отстое суспензий с малой агрегативной устойчивостью образуются более рыхлые осадки.

Различают суспензии свободнодисперсные и связнодисперсные.

В первых – частицы могут свободно перемещаться в среде; во вторых – частицы объединены в цепочки или сетки и либо вообще неподвижны, либо перемещаются единой массой. В этом случае суспензии называются гелями. Гели представляют собой твёрдообразные «студенистые» тела, способные сохранять форму, обладающие упругостью и пластичностью. Для большинства гелей характерна тиксотропия, т.е. способность в изотермических условиях восстанавливать свою структуру после её механического разрушения. Гелеобразование возможно при содержании дисперсной фазы в суспен­зии в количестве всего нескольких % и даже долей %. Чем более анизометричны частицы и менее лиофильна их поверхность по отношению к дисперсионной среде, тем выше вероятность гелеобразования.

Гели, не обладающие тиксотропией, называются псевдогелями.

Большинство гелей термодинамически неустойчиво.

Разбавленные суспензии являются ньютоновскими жидкостями, их вязкость мало отличается от вязкости среды и линейно возрастает с ростом концентрации дисперсной фазы согласно закону Эйнштейна:

, (1.1)

где – вязкость суспензии;

– вязкость дисперсионной среды;

– содержание дисперсной фазы (сферические частицы).

Концентрированные суспензии, как правило, являются неньютоновскими жидкостями, вязкость которых стремительно нарастает даже при незначительном увеличении концентрации дисперсной фазы. Подобное явление объясняется процес­сом структурообразования.

Введем обозначения:

Gc – масса суспензии;

φн – начальная концентрация дисперсной фазы в суспензии;

φк – конечная концентрация дисперсной фазы в суспензии;

α – содержание жидкости в осадке;

ρч – плотность частиц дисперсной фазы;

ρж – плотность дисперсионной среды.

Тогда запишем:

- масса осадка (G0):

; (1.2)

- масса отстоявшейся жидкости (Gж):

; (1.3)

- плотность суспензии (ρс):

; (1.4)

- плотность осадка (ρ0):

. (1.5)

1.1.2. Эмульсии

Различают эмульсии прямые, обратные и множественные.

В прямых эмульсиях (эмульсии первого рода) в качестве дисперсионной сре­ды выступает более полярная жидкость. Применительно к водонефтяным эмуль­сиям это эмульсии типа НУВ.

В обратных эмульсиях (эмульсии второго рода) в качестве дисперсионной среды выступает менее полярная жидкость. Применительно к водонефтяным эмульсиям это эмульсии типа В/Н.

Во множественных эмульсиях капли дисперсной фазы содержат в своём объё­ме ещё более мелкие капли дисперсионной среды.

Эмульсии подразделяются на разбавленные, концентрированные и высококон­центрированные.

В первых на долю дисперсной фазы приходятся доли % от объёма эмульсии.

Во вторых на долю дисперсной фазы приходятся % и даже десятки % от объ­ёма эмульсии.

В третьих (мази, кремы) на долю дисперсной фазы приходится более 90 % от объёма эмульсии.

Кроме основных типов эмульсий, названных выше, различают так называемые микроэмульсии и эмульсии Пиккеринга.

Первые представляют собой многокомпонентные системы, содержащие, кро­ме двух жидкостей с ограниченной взаимной растворимостью, мицеллообразующие ПАВ. Размер частиц дисперсной фазы составляет (10 - 100) 10-9м.

Вторые представляют собой один из трёх основных типов эмульсий, но с высоким содержанием твёрдых частиц, сконцентрированных на границе раздела фаз.

Все эмульсии характеризуются дисперсностью, вязкостью, плотностью, электрическими свойствами и устойчивостью.

Дисперсность – это степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде. Дисперсность, во многом определяющая свойства эмульсии, характеризуется тремя величинами: 1 – диаметром капелек (dч); 2 – собственно дисперсностью (Д), под которой понимают величину обратную диаметру капель дисперсной фазы, 3 – удельную межфазную поверхность (Sуд), под которой понимают отношение суммарной поверхности капелек дисперсной фазы в единице объёма эмульсии к общему их объёму.

Все три названных величины взаимосвязаны следующим соотношением

. (1.6)

Дисперсные системы, состоящие из капелек одного и того же размера, называются монодисперсными, а дисперсные системы, состоящие из капель разного диаметра, называются полидисперсными.

Первые встречаются крайне редко. Типичное распределение дисперсной фазы по диаметрам для водонефтяных эмульсий приведено в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Ø, м·10-6                       ≥200
φ 0,05 0,15 0,20 0,18 0,15 0,08 0,05 0,03 0,03 0,02 0,02 0,04

 

Если dч превышает 10-6 м (капельки видны в оптический микроскоп), то подобные системы микрогетерогенными. Если dч<10-6 м (капельки не видны в опти­ческий микроскоп), то подобные системы называют ультрамикрогетерогенными.

Основными параметрами, определяющими степень дисперсности водонефтяных эмульсий (dcp), являются скорость потока (v), величина поверхностного натяжения на границе раздела фаз (σ), а также частота и амплитуда пульсаций дав­ления – так называемый масштаб пульсаций (L).

Названные величины связаны следующим соотношением А.Н.Колмогорова:

, (1.7)

где k – коэффициент, учитывающий соотношение вязкостей внутренней и внешней фазы;

– плотность внешней фазы.

Вязкость эмульсии в основном определяется вязкостью дисперсионной среды (μд.с.), температурой, концентрацией дисперсной фазы (φд.ф.), степенью её дисперсности и не является аддитивной величиной.

Существует множество формул для расчета вязкости эмульсий, взятых при определенной температуре.

Например, формула Эйнштейна

, (1.8)

которая справедлива при φд.ф.≤ 15 % об.

или формула Броутона-Сквайрса:

, (1.9)

где k и с – константы, устанавливаемые опытным путём.

Данная формула справедлива при ≤ 50% об.

Неплохие результаты даёт формула Монсона:

, (1.10)

которая справедлива при ≤ 70% об.

Для прямых и обратных водонефтяных эмульсий зависимость вязкости от концентрации дисперсной фазы приведена на рис. 1.1.

 

μЭ
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
 
 
 
 
ΦИНВЕРС.ПР.ЭМ.
ΦИНВЕРС.ОБ.ЭМ.

 

 


Рис. 1.1. Зависимость вязкости водонефтяных эмульсий
от содержания дисперсной фазы:

1, 2 - обратная эмульсия; 3, 4 - прямая эмульсия; 1, 3 - эмульсия при температуре t1;
2, 4 - эмульсия при температуре t2, причём f2 > t1.

φин.об.(пр) – точка инверсии прямой или обратной эмульсии

 

Для обратных и прямых эмульсий зависимость вязкости от температуры об­ратно пропорциональна.

Для обратных эмульсий вязкость в диапазоне концентраций дисперсной фазы от 0 до 40 % об. увеличивается приблизительно в3 раза, а для прямых эмульсий ~ в 50 раз, но аб­солютные значения вязкости для обратных эмульсий всегда существенно выше, чем для прямых при одних и тех же значениях концентрации дисперсной фазы.

Для обратных эмульсий в районе концентраций дисперсной фазы порядка 74,6 % об. происходит самопроизвольное превращение эмульсии в прямую. Данная точка получила название «точка инверсии фаз обратных эмульсий (фин.об.)». Вяз­кость эмульсии, непрерывно нараставшая до этого, начинает стремительно убывать.

Для прямых эмульсий точка инверсии (фин.пр.) выражена менее отчетливо и находится в более широком интервале концентраций дисперсной фазы: от φд.ф.≈ 0,33 до φд.ф.≈ 0,45. После инверсии фаз вязкость эмульсии сначала резко нарастает, практически сравниваясь с вязкостью обратных эмульсий, а затем плавно убывает, превышая по абсолютным значениям обратные эмульсии.

Плотность эмульсии (ρэ) подчиняется правилу аддитивности и может быть рассчитана по формуле

ρэ= ρд.с. ·(1- φд.ф.)+ ρд.ф. · φд.ф., (1.11)

гд: ρд.с. – плотность дисперсионной среды;

ρд.ф. – плотность дисперсной фазы.

Электрические свойства эмульсии определяются электрическими свойствами её компонентов и её строением. Так, нефть и вода в чистом виде являются хорошими диэлектриками и имеют проводимость от 10-12 до 10-17 (Ом·м)-1 и от 10-9 до 10-10 (Ом· м)-1 соответственно.

Однако при растворении в воде солей она становится проводником второго рода, поэтому прямые водонефтяные эмульсии относятся к проводникам, а обрат­ные – к диэлектрикам, способным при наложении электрического поля в 40-100 раз увеличивать электропроводимость благодаря особенности поведения водяных капе­лек дисперсной фазы, выстраивающихся в цепочки вдоль силовых линий поля.

Под устойчивостью эмульсий понимают их способность сопротивляться расслоению на составляющие фазы.

Устойчивость эмульсии определяется временем её существования (τ):

, (1.12)

где Н – высота слоя эмульсии;

v – средняя линейная скорость расслоения.

Поскольку любая система согласно 2-го начала термодинамики всегда стре­мится к минимуму свободной энергии водонефтяные эмульсии представляют со­бой термодинамически неустойчивые образования, стремящиеся к саморазрушению, причём с ростом температуры поверхностное натяжение всегда уменьшается вследствие ослабления сил молекулярного притяжения, обусловленного увеличени­ем среднего расстояния между молекулами. Известно, что чем больше взаиморастворимы жидкости, образующие эмульсию, тем меньше поверхностное натя­жение.

Различают седиментационную и агрегативную устойчивость водонефтяных эмульсий.

Под седиментационной устойчивостью понимают способность системы про­тивостоять оседанию или всплытию частиц дисперсной фазы под действием стоксовых сил. Эта устойчивость прямо пропорциональна вязкостным характеристикам дисперсионной среды и обратно пропорциональна разности плотностей нефти и во­ды, а также квадрату радиуса частиц дисперсной фазы.

Под агрегативной устойчивостью эмульсий понимают способность частиц дисперсной фазы сохранять свои исходные размеры при взаимном столкновении или столкновениях с границами раздела фаз или стенками сосуда. Причём потеря седиментационной устойчивости, приводящая к полному разрушению водонефтяных эмульсий, как правило, начинается с коалесценции частиц дисперсной фазы, т.е. с их слияния в агрегаты, состоящие из 2 и более глобул.

Особо подчеркнём, что наблюдающаяся на практике устойчивость водонефтяных эмульсий вовсе не противоречит второмуначалу термодинамики, ибо даже в са­мой устойчивой эмульсии непрерывно идут процессы саморазрушения, но их кине­тические характеристики могут быть настолько малыми, что человек воспринимает подобную систему как стабильную.

Современные теоретические представления об устойчивости водонефтяных эмульсий сконцентрированы в теории Дерягина-Ландау-Фервея-Овербека (так называемая теория ДЛФО), согласно которой относительная стабильность водонефтяных эмульсий обеспечивается, во-первых, электростатическим отталкивани­ем диффузных частей двойного электрического слоя, который образуется при ад­сорбции ионов на поверхности частиц, во-вторых – образованием на поверхности глобул дисперсной фазы мощной сольватной оболочки из молекул дисперсной сре­ды, удерживаемой двойным электрическим слоем за счет поляризации, в-третьих – образованием на межфазных границах структурно-механических защитных слоев, способных сопротивляться деформациям и разрушению, а также способных «зале­чивать» дефекты защитного слоя, возникающие при соприкосновении частиц дис­персной фазы (расклинивающий эффект Ребиндера); в четвёртых – гидродинамиче­ским сопротивлением вытеснению жидкой дисперсной среды из прослойки между сближающимися частицами. Вклад всех перечисленных факторов в устойчивость водонефтяных эмульсий далеко не одинаков. Решающее значение принадлежит образованию структурно-механических защитных слоев. Структурно-механиче­ские защитные слои создаются за счёт так называемых естественных эмульгаторов и механических примесей. Под естественными эмульгаторами (поверхностно-актив­ными веществами) понимают такие соединения, у которых взаимное притяжение между растворенными молекулами и молекулами растворителя меньше, чем взаим­ное притяжение самих молекул растворителя. В результате, молекулы эмульгаторов выталкиваются из объёма дисперсионной среды на поверхность частиц дисперсной фазы, где и адсорбируются, а это вызывает понижение свободной поверхностной энергии (поверхностного натяжения), т.е. устойчивость водонефтяной эмульсии по­вышается. К природным эмульгаторам относятся асфальтены, смолы, парафины, нафтеновые и жирные кислоты, а также эфиры. Обязательным условием строения молекул природных эмульгаторов является их дифильность, т.е. наличие двух час­тей – полярной группы и неполярного углеводородного радикала, имеющих большее сходство с водой и нефтью соответственно. В противном случае, молекулы подоб­ных веществ не смогли бы удержаться на границе раздела нефть-вода, а раствори­лись бы в одной из фаз. Поэтому эмульгирующее действие подобных соединений тем выше, чем лучше сбалансированы между собой полярные и неполярные части молекул.

Многочисленные механические и мелкодисперсные примеси, добываемые вместе с продукцией скважин, как правило, способны смачиваться и нефтью и во­дой. Постепенно адсорбируясь на поверхности раздела фаз (или с внутренней или с наружной стороны частиц дисперсией фазы), эти вещества образуют мощную так называемую «броню», надежно стабилизирующую водонефтяную эмульсию.

Таким образом, для создания структурно-механических защитных слоев не­обходимо время (от нескольких минут и даже секунд до величин, порядка 20 ч). Этот период постепенного повышения стабильности водонефтяных эмульсий назы­вается старением. Причем наиболее быстро стареют разгазируемая и охлаждаемая водонефтяная эмульсия, так как в этом случае в ней лавинообразно нарастает количе­ство твердых коллоидных частиц, прежде всего парафинов.

1.1.3. Пены

Пены обычно являются грубодисперсными высококонцентрированными сис­темами, так как разбавленные системы относят к газовым эмульсиям.

Вес пены обычно характеризуют так называемой кратностью (к), под которой понимают отношение объема пены к объему дисперсионной среды.

Различают низкократные пены (к изменяется от трех до нескольких десятков) и высокократные иены (к изменяется от сотен до нескольких тысяч).

Кроме этого, пены подразделяют на малоустойчивые и высокостабильные. Первые, так называемые динамические, существуют только при непрерывной подаче газа в жидкость, содержащую пенообразователи 1 рода (по П.А.Ребиндеру), например низшие спирты и органические кислоты. Вторые могут существовать десятки минут и даже часы, особенно при добавлении пенообразователей 2 рода, например синтетических ПАВ.

Для высокократных пен характерна ячеистая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены тонкими плёнками жидкости. Три плёнки, расположен­ные пол углом 120˚ сливаются в канал, а четыре канала с углом между ними около 109˚ образуют узел. Наиболее типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр.

В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

1.1.4. Пыли и туманы

Различают конденсационные, диспергационные и смешанные пыли. Первые образуют путем конденсации пара или агдезии частиц, вторые в результате измельчения.

Дисперсионная среда характеризуется химическим составом, температурой, давлением, степенью ионизации, параметрами внешних физических полей, полями скоростей течения, наличием турбулентности и её параметрами, наличием и величиной градиентов температуры и концентрации компонентов, а также плотностью и вязкостью.

Дисперсная фаза характеризуется объемной (массовой) долей, числом час­тиц в единице объема (счетная концентрация), средним размером частиц, их электрическим зарядом, распределением по размерам, а также плотностью.

Взаимодействие между дисперсной фазой и дисперсионной средой определя­ется процессами переноса: массы, энергии, импульса, электрического заряда, а также процессами на границе раздела фаз.

Процессы переноса описываются уравнениями, конечный вид которых зави­сит от числа Кнудсена (Кn):

Кn = l g/dч, (1.13)

где l g – длина свободного пробега газовых молекул.

При Кn<<1 (dч >> l g) дисперсионная среда может рассматриваться как сплошная, а процессы переноса происходят в континуальном режиме.

При Кn >>1 (dч << l g) пыль можно рассматривать как смесь двух газов, молекулы одного из которых намного тяжелее другого. Процессы переноса в этом случае описываются газокинетической теорией.

При Кц * 1 процессы переноса описываются приближенными методами ди­намики разряженных газов.

Все виды пыли характеризуются способностью частиц сохраняться во взве­шенном состоянии, перемещаться преимущественно как единое целое и при столк­новении прилипать друг к другу или поверхности.

В покоящейся среде частицы сохраняются во взвешенном состоянии бла­годаря их собственному тепловому движению и вследствие обмена энергией с мо­лекулами дисперсионной среды. Энергия первой составляющей (E1) для частиц любой массы оценивается уравнением

Е1=3/2·k·Т, (1.14)

где k – постоянная Больцмана;

Т – абсолютная температура.

Распределение частиц по высоте обычно характеризуется так называемой Перреновской высотой (Нр), определяемой по формуле

, (1.15)

где mg – средняя масса частицы.

Для достаточно малых частиц, когда Hp>>dч, первой составляющей вполне достаточно для поддержания частиц во взвешенном состоянии, даже при отсутствии дисперсионной среды.

А вот если Hp<<dч, то для поддержания частиц во взвешенном состоянии необходима вторая составляющая, т.е. дополнительная энергия (Е2), получаемая при соударении частиц дисперсной фазы с молекулами дисперсионной среды.

Соотношение между двумя этими видами энергии характеризуется числом Шмидта:

, (1.16)

где ng – концентрация газовых молекул.

Так, при Sc <10-7 существенен лишь вклад теплового движения.

При Sс>10-5 имеет значение лишь обмен энергией между частицами и сре­дой.

При 10-7 < Sc < 10-5 оба вклада соизмеримы.

В движущейся газовой среде частицам аэрозоля присущи две основные фор­мы движения – увлечение дисперсионной средой и смещение относительно её. Под­держка частиц во взвешенном состоянии в этом случае определяется их инерционностью и характеризуется так называемым турбулентным числом Шмидта (), равным отношению коэффициента турбулентной диффузии частиц () к коэффициенту турбулентной диффузии молекул среды (DT).

Кроме энергии теплового движения частиц, обмена энергией между части­цами и средой и энергии, поступающей извне, аэрозольные частицы могут поддер­живаться во взвешенном состоянии за счет градиентов температуры и концентрации. Возникающие при этом движения носят названия термо - и диффузио-фореза со­ответственно.

Однако аэрозольные системы не могут существовать вечно. При прекращении поступления энергии извне, выравнивании температурных и концентрационных нолей и установлении равновесия между тепловой энергией частиц и среды неиз­бежно начнется процесс самопроизвольного оседания частиц, не способных в силу своей массы удержаться во взвешенном состоянии за счет теплового движения при данных термобарических параметрах. При этом на скорость коагуляции влияет на­личие электрического заряда на частицах и наличие внешнего электрического поля. Аэрозольные частицы способны приобретать электрический заряд многими спосо­бами, например, если они образуются конденсацией на ионах. Незаряженные час­тицы могут захватывать газовые ионы. Наконец, частицы приобретают заряд при освещении, облучении, прохождении коронного разряда и т.п.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-12-27; Просмотров: 1274; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.