ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диффузия кислорода в жидкость из "Очистка производственных сточных вод в аэротанках" В применяемых в настоящее время системах аэрации функцию поставщика кислорода в жидкость выполняет воздух, подаваемый в аэротенк или с помощью воздуходувок через систему подводящих и распределительных воздуховодов, или непосредственно из атмосферы вовлечением его вращающимся ротором. Распределение воздуха в аэротенке производится аэратором, из которого воздух выходит в виде отдельных пузырьков, контактирующих с жидкостью и передающих ей кислород. В некоторых случаях в очищаемую жидкость подается не воздух, а кислород. [c.66] Знак минус в формуле (II 1.1) означает, что процесс массопередачи идет в сторону понижения концентрации диффундирующего газа. [c.67] Наиболее ранней попыткой описать механизм массопередачи была пленочная теория Льюиса и Уитмена, введших понятие двойной пленки на границе раздела фаз — фазовой и жидкой. При этом полагается, что обе пленки находятся в ламинарном движении, тогда как вся остальная жидкость и весь объем газа находятся в турбулентном движении и что в них, следовательно, устанавливается равномерная концентрация по всему объему. Процесс массопередачи протекает только за счет молекулярной диффузии и сравнительно медленно, в связи с чем пренебрегают зависимостью коэффициента диффузии от концентрации диффундирующего элемента, т. е. коэффициент D в выражении (III. 1) полагают величиной, постоянной для данной двухфазной системы. [c.67] Каждая пленка обладает определенным сопротивлением массо-передаче, которое характеризуется коэффициентом сопротивления диффузии. [c.67] Коэффициентом сопротивления диффузии принято называть величину, обратную коэффициенту массопередачи, т. е. MKl- Если учитывается и сопротивление газовой пленки, то вбщее сопротивление диффузии обеих пленок будет равно сумме частных, т. е. [c.68] Уравнение (III.5) получило название уравнения аддитивности сопротивлений. [c.68] Таким образом, основные положения двухпленочной теории Льюиса—Уитмена можно сформулировать следующим образом. [c.68] Уд — скорость подъема пузырька. [c.70] За это время пленка жидкости, контактирующая с газовым пузырьком, обновится и процесс нестационарной диффузии повторится. [c.70] Как видно из уравнения (II 1.8), коэффициент массопередачи увеличивается с уменьшением времени экспозиции. Другими словами, с увеличением интенсивности перемешивания коэффициент массопередачи возрастает. Однако, как показал Хигби, это возрастание не является бесконечным. Повышение интенсивности перемешивания фаз выше определенного предела бесполезно, так как, по-видимому, существует какое-то максимальное или первоначальное значение скорости массопередачи, к которому приближаются, сокращая время экспозиции . [c.70] Величина в отличие от величины О не является физикохимической константой, а скорее служит характеристикой гидродинамических условий среды. [c.70] При этом Данквертс не предлагает какого-либо конкретного подхода для определения величины 5. Им не учитывается также возможность того, что не все пульсации турбулентных вихрей могут достигать границы раздела фаз, считая, что масштаб турбулентности намного выше глубины проницания диффундирующего компонента от поверхности раздела фаз. При выводе приведенных выше уравнений Данквертс, как и Хигби, исходил из неограниченной высоты колонны (глубины жидкости). [c.71] Харриот в своем подходе к механизму массопередачи исходил из того, что не все турбулентные пульсации, осуществляющие перенос растворенного компонента з глубь потока жидкости, могут проникать к границе раздела фаз. Поэтому наряду со спектром времени пребывания элемента жидкости на границе раздела фаз (как у Данквертса) он рассматривает также и спектр расстояний, с которых турбулентные пульсации могут доходить до границы раздела. Здесь Харриот вплотную подошел к современным взглядам на механизм массопередачи, но при этом не сделал попытки описать спектр расстояний исходя из представлений о структуре турбулентного потока. [c.73] Таким образом, величина у в теории Левича приобрела новый смысл и, как видно из уравнения (П1.20), она не обладает фиксированным значением, а поэтому этот слой не имеет четко выраженной границы. Толщина слоя будет зависеть от гидродинамических условий и определяться законом затухания турбулентных пульсаций в вязком подслое. [c.73] Однако закон затухания турбулентных пульсаций даже вблизи твердых стенок, уже не говоря о пульсациях вблизи подвижных фаз (газ — жидкость, жидкость—жидкость), как теоретически, так и экспериментально является еще малоизученным, что препятствует дальнейшему развитию теории массопередачи и более строгому теоретическому обоснованию метода определения коэффициента массопередачи. [c.73] Анализируя приведенные выше данные, можно записать, что коэффициент массопередачи зависит от коэффициента диффузии, т. е. [c.74] При этом для пленочной теории Льюиса—Уитмена величина /= 1, а для теории обновления поверхности Хигби— Данквертса величина f = 0,5. Исходя из этого Тур и Марчелло сделали попытку объединить эти две теории в одну, полагая, что они являются лишь двумя крайними случаями общей теории массопередачи, т. е. пленочно-пенетрационной. При этом они полагают, что жидкие элементы, находящиеся на межфазовой границе, непрерывно обновляются за счет турбулентных вихрей, приходящихся на поверхность из ядра потока. Если такое обновление происходит достаточно быстро и часто, то процесс молекулярной дн( узии, осуществляющейся в период между вихрями, будет нестационарным и подчиняется теории Хигби. Если же на границе раздела фаз будет успевать устанавливаться равновесная концентрация, то массопередача будет подчиняться законам пленочной теории. А поскольку в реальных условиях скорости ухода и прихода вихрей могут быть самыми разнообразными, то имеют место как стационарный, так и нестационарный режимы переноса. Количественный учет массопередачи осуществляется с помощью элемента I, т. е. некоторого конечного расстояния от границы раздела фаз до точки, где концентрация является постоянной, по крайней мере, в течение времени пребывания элемента жидкости на поверхности. [c.74] Перенос кислорода из пузырька воздуха в жидкость происходит в три фазы а) в момент образования пузырька б) при прохождении его через слой жидкостйГзУ в момент выхода пузырька на поверхность. [c.75] Гд — поступление кислорода через поверхность жидкости в аэротенке. [c.75] Вернуться к основной статье