БАРБОТИРОВАНИЕ (от франц. barbotage - перемешивание), пропускание через слой жидкости пузырьков газа или пара, который диспергируют в барботерах - трубах с мелкими

отверстиями, тарелках с отверстиями, колпачками и т. п. БАРБОТИРОВАНИЕ применяют в периодической процессах (при этом жидкость в целом покоится в аппарате) и непрерывных (газ диспергируют в поток жидкости в условиях перекрестного тока или противотока).

При малой скорости газа v_np отдельные пузыри движутся со скоростью, близкой к скорости свободный всплывания. Скорость мелких пузырьков (диаметр d0,1 мм) можно оценивать по вытекающей из закона Стокса формуле: v = 0,5d², где d выражен в мм, v -в м/с. При d > 12 мм , где -ускорение свободный падения. При малой v_np размер пузырьков увеличивается с возрастанием диаметра отверстий барботера и поверхностного натяжения жидкости. Для оценки отрывного диаметра пузырьков может быть использована формула: , где d₀-диаметр отверстий барботера, -поверхностное натяжение,-разность плотностей жидкости и газа. С увеличением диаметра форма пузырьков значительно отклоняется от сферической.

При пропускании газа с высокими скоростями истечения над отверстиями барботера образуются струи. На некотором расстоянии струи разрушаются, порождая поток пузырей. В результате жидкость заполняется пузырьками неодинаковых размера и формы. При достаточно высокой концентрации пузырьков они непрерывно сталкиваются друг с другом, сливаются и дробятся; возрастает дисперсия их размеров.

Пузырьки в барботажном слое движутся неустойчиво по различные траекториям, заметно отклоняющимся от вертикали. Для жидкости характерна весьма интенсивная циркуляция в объеме всего барботажного слоя. При равномерном подводе газа к входному сечению барботера восходящий ток жидкости находится в центре колонны, нисходящий - около ее стенок. Из-за циркуляции средняя скорость движения газа в барботажном слое может во много раз превышать скорость свободный всплывания одиночных пузырьков в покоящейся жидкости.

Барботажный слой неоднороден по высоте (особенно при высоких v_пр). Над отверстиями барботера при достижении определенной скорости истечения образуются газовые струи, а над ними - пузырьковый слой. Последний практически всегда заканчивается слоем пены, высота и стабильность которой увеличиваются при наличии примесей ПАВ или взвешенных твердых частиц. Разрушение пузырьков сопровождается выбросом капель (образованием брызг). В соответствии со структурой слоя изменяется по высоте и его газосодержание. При этом можно выделить три характерных участка: начальный, отвечающий переходу от газосодержания в отверстиях барботера к газосодержанию в зоне пузырьков; стабилизированный, совпадающий с пузырьковой зоной; переходный, на котором происходит резкое увеличение газосодержания, начинающийся в зоне пузырьков и включающий зоны пены и брызг. Механика барботажного слоя разработана еще недостаточно полно. На практике при определении его основные характеристик часто применяют эмпирическая уравения и простые аналит. модели.

Широкое распространение БАРБОТИРОВАНИЕ в технике связано главным образом с высокими коэффициент межфазного переноса энергии и вещества, а также с большими межфазовыми поверхностями в единице объема среды, которые сравнительно легко может быть достигнуты в барботажном слое. БАРБОТИРОВАНИЕ используют при абсорбции, ректификации, химический превращениях, перемешивании жидкостей, нагревании их острым паром и др.

Химическая энциклопедия. Том 1 >> К списку статей