Theoretical Foundations of Chemical EngineeringTheoretical Foundations of Chemical EngineeringТеоретические основы химической технологии0040-35713034-6053The Russian Academy of Sciences65285210.31857/S0040357123050020MDAEUYArticlesСтатьиUnknownLiquid and Gas Hydrodynamics in Film Regular Sprayed Packings in a Cocurrent Downflow RegimeГидродинамика жидкости и газа в пленочных регулярных орошаемых насадках в режиме нисходящего прямотокаBabakV. N.БабакВ. Н.tabor47@mail.ruKulovN. N.КуловН. Н.kulov@igic.rac.ruFederal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry, Russian Academy of SciencesФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАНKurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова0109202357550752302022025Copyright ©; 2023, В.Н. Бабак, Н.Н. КуловCopyright ©; 2023, В.Н. Бабак, Н.Н. Кулов2023В.Н. Бабак, Н.Н. КуловВ.Н. Бабак, Н.Н. Куловhttps://transsyst.ru/0040-3571/article/view/652852

The work considers the hydrodynamics in contemporary packed film devices with tubular and plane channels and laminar and turbulent gas- and liquid-flow patterns in a downflow cocurrent regime. Weak hydrodynamic interaction between the phases and no velocity circulation in the gas phase are assumed. The solution is found by the approximate Schlichting method. The distribution of velocities in the phases, the thickness of the downflowing film, and the sizes of the inlet hydrodynamic areas in the liquid and gas are determined

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.

Schlichting equationslaminar and turbulent liquid- and gas-flow patternsуравнения Шлихтингаламинарное и турбулентное движение жидкости и газаБабак 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.Kenig E.Ya. Mass transfer-reaction coupling in two-phase multicomponent fluid systems // Chem. Eng. J. 1995. V. 57. P. 189.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.]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.]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.]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.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.Розен А.М., Костанян А.Е. К вопросу о масштабном переходе в химической технологии // Теорет. основы хим. технологии. 2002. Т. 36. № 4. С. 339.Nusselt W. Die oberflachen kondensation des wasserdampfes // Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure für Maschinenbau und Metallbearbeitung. 1916. Bd. 60. № 27. S. 541.Жаворонков Н.М., Малюсов В.А., Малафеев М.А. Массопередача в процессе пленочной абсорбции // Журн. хим. промышл. 1951. № 8. С. 240.Brauer H. Stromung und warmenbergang bei rieselfilmen // Verein Deutscher Ingenieure Forschungsheft. 1956. Bd. 22. № 457. S. 40.Ducler A.E. Dynamics of vertical falling film system // Chem. Eng. Progr. 1959. V. 55. № 10. P. 62.Wilkes I.O., Nedderman R.M. The measurement of velocities in thin films of liquid // Chem. Eng. Sci. 1962. V. 17. P. 177.Тананайко Ю.М., Воронцов Е.Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов. Киев: Техника, 1975.Бояджиев Х., Бешков В. Массоперенос в движущихся пленках жидкости. М.: Мир, 1988.Гимбутис П. Теплообмен при гравитационном течении пленки жидкости. Вильнюс: Мокслас, 1988.Холпанов Л.П., Шкадов В.Я. Гидродинамика и тепломассообмен с поверхностью раздела фаз. М.: Наука, 1990.Алексеенко С.В., Накоряков В.Е., Покусаев Б.Г. Волновое течение пленок жидкости. Новосибирск: Наука, 1992.Hassan N.A. Laminar flow along a vertical wall // Trans. ASME, Ser. E. 1967. V. 34. № 3. P. 535.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.Воронцов Е.Г., Яхно Д.М. Локальная толщина орошаемой пленки на входном участке // Прикладная механика и техническая физика. 1974. № 4. С. 64.Stücheli A., Özisik M.N. Hydrodynamics entrance lengths of laminar fallingfilms // Chem. Eng. Sci. 1976. V. 31. № 5. P. 369.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.Воронцов Е.Г., Гиндзюк Ю.М. Исследование поля скоростей на начальном участке течения пленки // Инж.-физ. журн. 1986. Т. 50. № 6. С. 913.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.Воронцов Е.Г. Гидродинамика и теплообмен в орошающих пленках химического оборудования. Автореф. дис. … докт. техн. наук. М., 1989.Schlichting H. Laminare kanaleinlaufströmung // ZAMM. 1934. V. 14. S. 368.Langhaar H. Steady flow in the transition length of a straight tube // J. Appl. Mech. 1942. V. 9. S. 55.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.Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия, 1976.Хьюитт Дж., Холл-Тойлер М. Кольцевые двухфазные течения. М.: Энергия, 1974.Рейнольдс Дж. Турбулентные течения в инженерных приложениях. М.: Энергия, 1979.Воинов Н.А., Николаев Н.А. Пленочные трубчатые, газожидкостные реакторы. Казань: Отечество, 2008.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.]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.]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.]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.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.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.Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1988.Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: ГИФМЛ, 1961.Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм и произведений. М.: Физматгиз, 1963.Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия, 1973.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.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.Шервуд Т., Пигфорд Р., Уилки Ч. Массопередача. М.: Химия, 1982.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.