ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Распылительные экстракторы из "Основы жидкостной экстракции" ДЛЯ тонкого диспергирования одной фазы в другой и создания развитой поверхности контакта фаз. В распылительных экстракторах к тому же важным фактором, ухудшающим массообмен, является продольное перемешивание, которое ничем не ограничено в аппаратах этой конструкции. [c.262] Гравитационные экстракторы применяют для обработки систем с низким межфазным натяжением и систем, для разделения которых требуется небольшое число теоретических ступеней. [c.262] Эти экстракторы простейшей конструкции представляют собой полые колонны с устройством для диспергирования одной из жидкостей (тяжелой, как показано на рис. V. , или легкой). Другая жидкость, заполняющая колонну (сплошная фаза), перемещается противотоком к дисперсной. Капли, пройдя сквозь столб сплошной фазы, сливаются и образуют слой внизу (рис. V. ) или вверху колонны. Тяжелая жидкость удаляется из колонны через гидравлический затвор (на рис. V. не показан). Изменяя высоту затвора, регулируют уровень раздела фаз в колонне. [c.262] Всякое стеснение движения потоков в распылительной колонне приводит [14] к возрастанию локальных скоростей фаз и ускоряет захлебывание. Более благоприятные гидродинамические уело-ВИЯ создаются в колонне (рис. .2), предложенной Элджиным [15]. Сплошная фаза (в данном случае тяжелая жидкость) по нескольким патрубкам поступает в нижнюю часть отстойной камеры / и через отогнутые закругленные кромки плавно перетекает в колонну 2. Благодаря конической форме низа колонны скорость сплошной фазы постепенно уменьшается, и происходит незначительное стеснение потока дисперсной фазы, выходящей из рас-пределителя в распылительной камере 3. [c.262] Исследования распылительных колонн полезны для выяснения общих закономерностей гидродинамики и массопередачи в экстракционных аппаратах других типов. [c.263] Режимы работы. Обычно распылительные колонны работают при массовом свободном движении капель и задержках (удерживающей способности, или УС) дисперсной фазы, не превыщающих л =30% (чаще при л =10—20%). При этом скорость поступления капель к поверхности раздела фаз существенно ниже скорости их коалесценции на этой поверхности. Такой режим можно рассматривать как режим работы со свободной упаковкой капель. [c.263] При увеличении расхода дисперсной фазы и постоянном расходе сплошной задержка возрастает, и в колонне образуется слой примыкающих друг к другу капель (плотная упаковка). В этом режиме скорость коалесценции снижается до уровня, при котором она становится равной скорости поступающих на поверхность раздела фаз капель. Режим работы с плотной упаковкой капель характеризуется высокими значениями УС, достигающими 70—90%, и при определенных условиях позволяет интенсифицировать работу распылительных экстракторов (см. с. 269). [c.263] Между режимами со свободной и плотной упаковкой капель существует промежуточный гидродинамический режим, характеризуемый стесненным движением капель. [c.263] Задержка дисперсной фазы (УС) и предельная нагрузка. Расчет УС в распылительных экстракторах производится по приближенному уравнению Торнтона — Пратта 1[16], основанному на допущении, что механизмы движения капель и стесненного осаждения твердых частиц в суспензиях аналогичны. Это уравнение имеет универсальный характер и в общем виде выражается зависимостью. [c.263] Таким образом, характеристическую скорость оо капель можно рассматривать как их относительную скорость Юэ при х=0. [c.264] В первом приближении величина Оо принимается равной скорости свободного осаждения единичной капли в неподвижной среде, которая может быть рассчитана по уравнениям Кли и Трейба-ла или Хью и Кинтнера, полученным обобщением значительного числа экспериментальных данных [16]. [c.264] Более точная зависимость Оо от геометрических параметров и физических свойств жидкостей получена для распылительных колонн Торнтоном 1[17], но ее применение сложно для практических расчетов (требует графического решения). [c.264] На основе предельных скоростей, или нагрузок, Од.з и Ос.з [м7(м2-с)], принимая рабочие скорости фаз ориентировочно равными 0,6—0,8 от предельных, определяют площадь поперечного сечения и по ней — диаметр колонны. [c.264] Таким образом, предельная УС, согласно зависимости (У.4), является однозначной функцией объемного соотношения фаз при захлебывании, независимо от их физических свойств. [c.264] Однако следует отметить, что исходное уравнение (У.1) основывалось на упрощенной модели, не учитывающей коалесценции капель и допускающей, что движение фаз является поршневым. Более поздние работы показывают, что функции стеснения при массовом движении капель и твердых частиц не тождественны друг другу, и уравнение (V. ) нуждается в уточнении (см., например, [18, 19]). [c.264] Размеры капель и межфазная поверхность. Размеры капель зависят от режима их истечения из сопла распределителя диспергируемой фазы (капельный и струйный режимы истечения). До начала струйного режима скорость сплошной фазы не оказывает заметного влияния на размер капель [22, 23], но с возрастанием скоростей размер капель начинает увеличиваться, вследствие коалесценции. [c.265] Зависимость размера капель от режима их истечения изучалась различными исследователями [24—26]. [c.265] При струйном режиме истечения средний диаметр капли является сложной функцией размера сопла, безразмерного волнового числа на конце струи, критерия Вебера и других переменных. Полученное для определения к в струйном режиме соотношение [26, 27] пока не может быть использовано для расчетных целей ввиду отсутствия обобщенных данных по зависимости между радиусом и длиной струй, вытекающих из сопел. [c.265] Согласно опытным данным, Л = 1,59 к = —0,067+0,011. Среднее отклонение расчетных значений 3.2 от экспериментальных равно 8,3%. [c.266] Величина межфазной поверхности в распылительных колоннах может быть рассчитана лишь приближенно ввиду трудности учета коалесценции капель, плотности их распределения по размерам и времени их пребывания в колонне. [c.266] Вернуться к основной статье