ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Селективный массоперенос в двухкомпонентных системах из "Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных системах" Как будет показано ниже, приближенные модели для описания процессов растворения в системах жидкость — жидкость, газ— жидкость и твердое тело — жидкость различаются между собой. В настоящем разделе изучен массоперенос в процессах растворения для систем жидкость — жидкость. Кинетика растворения для систем газ — жидкость в пределах принятых допущений идентична. [c.201] Рассмотрим сначала растворение однокомпонентной фазы в противоточной колонне [7]. Пусть дисперсная фаза I частично растворяется в фазе П. При этом предполагается, что фаза II нерастворима в фазе I. Этот случай соответствует процессу простого растворения, при котором объемная скорость фазы I значительно изменяется по высоте колонны (от максимального значения на входе в колонну до минимального значения, которое может быть близко к нулю на выходе из колонны). [c.201] При разработке приближенного метода расчета воспользуемся результатами изучения характера движения несмешивающихся жидкостей и закономерностей процесса экстракции в противоточных распылительных, насадочных и тарельчатых колоннах. В многочисленных экспериментальных исследованиях, показано, что в распылительных, барботажных, насадочных и тарельчатых колоннах устанавливается стационарный гидродинамический режим, не зависящий от степени распыления дисперсной фазы на входе в колонну. Расстояние от входа дисперсной фазы, на котором устанавливается этот режим, много меньше общей высоты колонны. [c.201] Данному гидродинамическому режиму, определяемому конструкцией колонны и физико-химическими свойствами сплошной и дисперсной фаз соответствует стационарное значение коэффициента массопередачи, также не зависящее от условий распыления на входе в колонну. [c.201] Применительно к рассматриваемому случаю гидродинамический режим и, коэффициент массопередачи могут меняться по высоте колонны в связи с уменьшением объемной скорости дисперсной фазы и изменением физико-химических свойств сплошной фазы по мере растворения. [c.201] В первом приближении задача может быть значительно упрощена, если предположить, что для процессов растворения, как и для процессов экстракции и абсорбции, объемный коэффициент массопередачи ка прямо пропорционален скорости подачи дисперсной фазы и мало зависит от скорости подачи сплошной фазы и степени насыщения. В этом случае приведенные коэффициенты массопередачи (5.16) можно считать постоянными. [c.201] Согласно сделанным выше допущениям, приведенный коэффициент массопередачи Кп.с не зависит от Ус/ д и г/ и, следовательно, от Л. [c.202] Ус2 и — скорость подачи и концентрация сплошной фазы в месте ввода последней. [c.202] Формула (5.99) для скорости процесса массопередачи совпа дает с обычным выражением для процесса экстракции при условии, что Уд = onst. Различие заключается лишь в выражении движущей силы (5.100). Отметим, что для практических расчетов при вычислении высоты колонны, соответствующей заданной степени извлечения, и при вычислении /Сп.с из экспериментальных данных по растворению в колонне с заданной высотой удобнее пользоваться формулой (5.93), а не (5.97), (5.99), (5.100). [c.204] Формулы (5.101) и (5.102) совпадают с выражениями для обычных процессов экстракции. [c.204] Все приведенные выше соотношения получены, как указывалось, в предположении, что приведенный коэффициент массопередачи не зависит от степени насыщения сплошной фазы и скорость подачи дисперсной фазы является. величиной постоянной. При этом приведенный коэффициент массопередачи не изменяется по всей высоте колонны. В том случае, когда изменением приведенного коэффициента массопередачи по высоте колонны пренебречь нельзя, необходимо экспериментально найти зависимость Кп.с от и у. [c.204] Приведенный метод расчета высоты противоточной колонны для случая растворения однокомпонентной дисперсной фазы может быть применен в тех же приближениях (в частности, предполагается аддитивность объемов в дисперсной фазе) и для случая извлечения из двухкомпонентной дисперсной фазы, если второй компонент не растворим в сплошной фазе. При этом во все расчетные формулы следует подставлять суммарную скорость подачи дисперсной фазы. Полному извлечению соответствует поток дисперсной фазы нерастворимого компонента. [c.206] В предыдущем разделе кинетика процесса растворения жидких капель и газовых пузырьков рассмотрена в приближении постоянства приведенного коэффициента массопередачи, что, в частности, выполняется в случае постоянства размера капель по высоте колонны. Указанное предположение приближенно выполняется, когда характерный размер капель, устанавливающийся при дроблении и коагуляции капель на достаточно большом расстоянии от места ввода, не зависит от удерживающей способности дисперсной фазы. В этом случае число частиц в единице объема колонны при растворении уменьшается. [c.206] При растворении твердых однокомпонентных частиц дробление И коагуляцйя, как правило, не имеют места. Поэтому в данном случае в процессе растворения меняется размер частиц и ско- рость их подъема. Расчет скорости растворения проведем для мо-нодисперсных сферических частиц, движущихся в противотоке с растворителем 8]. [c.206] При растворении твердых частиц будем исходить из аддитивности плотностей, т. е. пренебрегать изменением объема сплошной фазы при растворении. Соответственно величину Ус будем считать постоянной по высоте колонны. [c.207] В большинстве случаев Ус и Re С Re. [c.208] Зависимость Re от Аг для твердой сферы, капли и газового пузырька при Re 500 приведена на рис. 1.9 (см, гл. 1). [c.208] В уравнении (5.133) функциональная зависимость и Vri от у определяется выражениями (5.125) и (5.130). [c.209] В предыдущих разделах рассматривались закономерности процесса массо- и теплообмена при так называемом поршневом движении (идеальном вытеснении), т. е. при таком движении, когда конвективный перенос массы или теплоты в каждой из фаз определяется лишь средней линейной скоростью потока. [c.209] Вернуться к основной статье