Моделирование и метод расчета кавитационно-вихревого аппарата
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2017. № 1
79
зуемых объемов нефтяного газа в промышленный оборот существенно улучшит
экономическую эффективность нефтедобычи. Практика применения различных
методов промысловой подготовки ПНГ, его очистки и утилизации показывает,
что практически всегда возникает ряд сопутствующих проблем, связанных с
повышенной коррозией оборудования и металла трубопроводов, обусловлен-
ной содержанием кислых компонентов в газе. Решить эти проблемы можно
применением непосредственно на нефтепромыслах новых технологий и совре-
менного оборудования, в том числе основанного на принципах кавитационно-
вихревых эффектов.
В настоящее время для очистки ПНГ, нефти и продуктов переработки при-
меняют различные физические процессы и массообменные аппараты, выбор
которых обусловлен влиянием таких факторов, как состав и свойства продукта,
необходимая степень его очистки, область использования и пр. Интенсифика-
ция массообменных процессов при очистке ПНГ и нефти в системах газ–
жидкость и жидкость–жидкость в технологических кавитационно-вихревых
аппаратах (абсорберах) достигается дроблением (диспергированием) рабочей
жидкости путем ее распыливания.
Диспергирование жидкости — сложный, многофакторный процесс, кото-
рый протекает за счет действия внутренних и внешних движущих сил. Распы-
ливание рабочей жидкости происходит на выходе из кавитационно-вихревого
устройства [1, 2].
К внутренним силам относятся межмолекулярные силы, режим движения
потока и его турбулизация. Интенсивность турбулентных потоков (пульсаций)
зависит от свойств жидкости, перепада давлений и от особенности конструкции
распылителя (аппарата). Увеличение скорости истечения способствует росту
интенсивности пульсаций турбулизации и повышению качества диспергирова-
ния жидкостей. Внешние (газодинамические) силы вызваны взаимодействием
диспергируемой жидкости со средой, в которую она распыляется, а также пере-
мешиванием струй или их соударением с твердой поверхностью. Их величины
зависят от плотности среды, скорости струйного потока и диаметра капель
жидкости. Увеличение скорости движения струйного потока также приводит к
скорому дроблению жидкости и к улучшению качества диспергирования.
Турбулентные и кавитационно-вихревые эффекты, зависящие от свойств
жидкости, способствуют дроблению сплошного потока жидкости на мелкие капли.
При каплеобразовании распыливание струи происходит следующим обра-
зом: формируется поверхностный слой, разделяющийся под воздействием тур-
булентных сил на частицы различной формы и величины, затем мелкие частицы
при действии сил поверхностного натяжения приобретают форму шара, в ре-
зультате чего образуются капли, а крупные частицы продолжают распадаться.
В процессе деления капельной жидкости в потоке газа неизменно возникает ос-
цилляция, вызванная циркуляцией жидкости в каплях и приводящая к их из-
менению.