shkolaput.ru 1
© А.А. Жанзаков, 2009 

 
УДК 577.4 
А.А. Жанзаков 
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПУЗЫРЬКОВ  

ПО РАЗМЕРАМ В ЖИДКОСТНО-ГАЗОВОМ СТРУЙНОМ  
АППАРАТЕ С УДЛИНЕННОЙ КАМЕРОЙ СМЕШЕНИЯ 

Проведены исследования струйного аппарата, выполняющего функцию аэратора 
флотокамеры и работающего в системе вода–воздух. 
Ключевые слова: очистка от нефтешламов, аэратор флотокамеры, пузырьки газа

флотационная камера. 

Семинар ? 8 

 
 
A.A. Zhanzakov  

которой должен выполнять отделение 
THE STUDY ON THE BUBBLE SIZE  взвешенных в объ?ме жидкости фракций 
DISTRIBUTION IN THE LIQUID AND  углеводородных соединений [3].  
GAS JET DEVICE WITH THE 
Особый интерес для применения в 
STRECHED OUT MIXING CHAMBER 
качестве аэратора флотационной каме-
The studies on a jet device working as an 
ры представляют жидкостно-газовые 
aerator of a  flotation cell in the system water-
струйные аппараты с удлиненной каме-
air are carried out. 
Key words: oil slurry purification, aerator  рой смешения, который позволяют дос-
flotation cell, gas bubbles, flotation chamber. 
тичь повышения производительности по 
 
газовоздушной смеси и получения пу-
 
зырьков достаточно малого размера (в 
ажное место в решение задачи  идеальном варианте общее количество 
В по очистки внутренних по- одинаковых пузырьков стремится к 100 %) 
верхностей резервуаров от нефтешла-
и конструктивно достаточно просты. 
мов, является отделение взвешенных в 
Для данных устройств разработаны 
объ?ме жидкости (водный раствор тех-
методики гидродинамических расчетов 

нического моющего средства [ТМС]),  [5,6], однако, без учета влияние процес-

полученной в результате замывки,  сов диспергирования и коалесценции на 
фракций углеводородных соединений  образование газового пузырька (его раз-
[1, 2, 3, 4], т.е. возможность возвраще-
мер) на выходе из камеры смешения 
ния углеводородного сырья с парамет-
эжектора, а это один из основных пара-
рами заданными ГОСТами [2, 3, 4] в  метров, влияющих на протекание акта 
технологический процесс, а так же сда-
флотации во флотокамере [7, 8, 9].  
чи отработанного раствора вместе с за-
Законы эволюции отдельных пу-
грязненными стоками на водоочистных  зырьков газа вследствие коалесцен-
сооружениях соответствующий по пре-
ции, диспергировании и массообмена 
дельно допустимым концентрациям фе-
при движении двухфазного протока в 
деральным экологическим нормам и  камере смешения рассмотрены в ра-
внутренним нормативным документам  боте А. Н. Блазнова на примере 
того или иного Муниципального уни-
струйного аппарата, применяемого в 
тарного предприятия «Водоканал». По-
качестве абсорбера – устройства 
этому актуальным направлением явля-
предназначенного для очистки возду-
ется разработка установки по струйной  ха, к примеру, из рабочей зоны, от 
очистке внутренних поверхностей резер-
вредных примесей перед выбросом в 
вуаров от нефтешламов основной узел,  атмосферу [10, 11].  
 
275 



Рис. 1. Схема движения по-
токов в струйном аппарате 

с удлиненной камерой сме-
шения 

 
 
где N – количество энергии, 
рассеиваемой в турбулент-
ном потоке в единицу вре-
мени, Вт; V – объем в кото-
ром рассеивается энергия, 
м3.  
 
Чтобы использовать тео-
 
рию изотропной турбулент-
Поскольку в диссертационной рабо-
ности для расчета размеров пузырьков, 

те автора предметом исследования яв-

которые образуются на начальном уча-
ляется струйный аппарат выполняющий  стке в камере смешения струйного ап-
функцию аэратора флотокамеры рабо-
парата, необходимо сделать ряд сле-
тающего в системе вода–воздух, а так  дующих допущений: 
как эти среды практически инертны 
объемный расход газа намного 
друг к другу [11], можно рассматривать  меньше объемного расхода жидкости, т. 
процесс образования и эволюции газо-
е. ? ??
?0 ; 
вого пузырька, не осложненный массо-
обменном.  
кинетической энергией газового по-
Газожидкостная эмульсия - дисперс-
тока можно пренебречь ввиду того, что 
ная система, состоящая из пузырьков  скорость и объем газа пренебрежимо 
газа (дисперсная фаза) и жидкости (дис-
малы по сравнению со скоростью и 
персионная среда). В газожидкостной  объемом струи жидкости
эмульсии интенсивно протекают про-
турбулентные пульсации скорости 
цессы диспергирования и коалесценции  распределены равномерно (изотропно) 
пузырьков газа, что обусловлено боль-
по сечению потока; 
шой разностью плотностей ее фаз.  
жидкость является ньютоновской. 
Характер взаимодействия и смеше-
Влияние газосодержания ? на диа-
ния потоков жидкости и газа в камере  метр пузырьков может быть учтено с 
смешения струйного аппарата описыва-
помощью линейной функции на основа-
ется в работах [11, 14] (рис. 1). 
нии формулы  (?) = 1+ k? . Тогда окон-
Под начальным диаметром пузырька  чательно выражение для определения 
0
 понимается средний размер пузырь-
размера пузырьков, которые образуются 
32
ков, образующихся на входном участке  в зоне смешения, примет вид:  
3
камеры смешения к концу зоны смеше-
5
?
ния (рис. 1).  
0
K
(1+ k?) .                         (3)  
32
1
2
3

5

5
? ??
5
?
0
d
k
                              (1) 
При расчете размеров пузырьков по 
0
32? ??
?
1
2
5
5
? ??
формуле (3) необходимо знать числен-
где  К  – постоянный коэффициент; ?  –  ные значения коэффициентов К и k
поверхностное натяжение, Н/м; 
Величины этих коэффициентов зависят 
? –  главным образом от геометрических 
плотность сплошной фазы, кг/м3. 
размеров и гидродинамических условий 
? =                                                 (2)  работы аппарата и не зависят от 
V
свойств смешивающихся сред. Поэтому 
 
276 



 
Рис. 2. Схема движения потоков в струйном аппарате с удлиненной камерой 
смешения 
 
значения постоянных коэффициентов  камере смешения струйного аппарата 
можно определить на эксперименталь-
при данном газосодержании.  
ной установке. 
В выражение (4) входит неизвестный 
При движении газожидкостной параметр - коэффициент эффективно-
эмульсии в турбулентном потоке по ка-
сти столкновений Кэ. Этот коэффици-
мере смешения в зоне II (рис. 1) проис-
ент зависит как от конструкции аппара-
ходит изменение межфазной поверхно-
та, так и от свойств дисперсной фазы и 
сти вследствие коалесценции отдельных  дисперсионной среды. Поэтому его ве-
пузырьков. Это явление вызвано столк-
личина должна быть определена экспе-
новениями пузырьков под действием  риментально на экспериментальной ус-
турбулентных пульсаций.  
тановке с теми же средами, что будут 
3
использованы и в промышленном аппа-
1
2
?
?
рате. 
1
3
? ?mp ?
?
2
?
? ? ?
?

С целью экспериментального исследо-

?
?
?
0
вания необходимо изготовить экспери-
d
1
?
?
=
K
,                (4) 
n
? +
?
?
2
?
ментальную установку (рис. 2). Экспе-
0
?
3
?
dn
?
риментальный стенд должен состоять из 
?
?
?
?
бака с рабочей жидкостью (вода водо-
проводная), насоса (Р до 10 МПа), на-
где  0
 - диаметр пузырька в начальный 
n
гревательных элементов, эжектора с уд-
момент времени, м. 
линенной камерой смешения, приемной 
Выражение (4) является законом эво-
емкости в которую сбрасывается рабо-
люции отдельного пузырька и может  чая жидкость (под уровень воды Н