Барботаж

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 d_о – диаметр отверстия, ρ_ж и ρ_г – 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 d_о и свойствами жидкости и газа. С увеличением расхода газа возрастает лишь частота пузырей.

Когда расход газа достигает критического значения (V_кр), 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