ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Твердые частицы, взвешенные в сосудах с мешалками из "Массопередача" Массообмен между средой и небольшими суспендированными частицами играет существенную роль во многих промышленных процессах. Скажем, жидкофазное гидрирование в шламе из частиц катализатора протекает при наличии сопротивления массообмену на поверхности частиц. Такое сопротивление может лимитировать скорость реакции, если катализатор высокоактивен. Растворение кристаллов, кристаллизация в аппаратах с интенсивным перемешиванием, горение порошкообразного угля — все эти процессы сопровождаются переносом между средой и взвешенными частицами. [c.251] Многие из встречающихся указанных общих случаев не могут быть проанализированы из-за накладываемых объемом книги ограничений. В качестве одного подобного примера анализа будет кратко обсуждена массоотдача от твердых частиц, которые взвешены в жидкости, находящейся в сосуде с мешалкой. Сосуд обычно представляет собой цилиндрическую емкость с несколькими вертикальными перегородками, прикрепленными к стенкам, перемешивание в котором осуществляется турбинной или лопастной мешалкой. [c.251] С момента публикации исследования Хиксона и Баума [94] появилось огромное число работ, посвященных изучению как массоотдачи, так и теплоотдачи к твердым частицам, взвешенным в жидкостях, которые находятся в сосудах с мешалками [21, 151, 7, 85, 197, 158, 103а, 15]. В некоторых экспериментах использовали сферические частицы, а в других работах кристаллы рассматривали как сферические частицы эквивалентного диаметра. Попытки корреляции полученных данных обычно сводились 1) к проверке рассчитанных скоростей скольжения, 2) к установлению связи между и подводимой мощностью в расчете на единицу объема или 3) к нахождению эмпирических соотношений, содержащих безразмерные группы. Например, Миллер [152] измерял скорость массоотдачи от взвешенных частиц в сосудах с отражательными перегородками емкостью 3, 8, 38 и 380 л при изменении подводимой мощности в пределах от 0,98 до 373 эрг/(с-л) При разработке методики масштабного перехода, пригодной для моделирования подобного массообменного оборудования, он использовал свои данные и результаты других исследователей. [c.252] Если частицы перешли во взвешенное состояние, то к . медленно возрастает при дальнейшем повышении скорости мешалки. Мыслится правильным, как считают некоторые исследователи, что наиболее экономичное расходование мощности мешалки, затрачиваемой на стимулирование массообмена, достигается при работе со скоростью, едва обеспечивающей полное взвешивание частиц. Сказанное не распространяется на системы газ— жидкость, в которых при подводе добавочной мощности увеличивается площадь массообмена. [c.254] Поскольку коэффициент к главным образом зависит от скорости жидкости, относительно поверхности массообмена, и от уровня турбулизации жидкости, логично искать корреляционное соотношение, которое включает в качестве параметра мощность, приходящуюся на единицу объема. [c.254] Это важно, так как к и подводимая мощность представляют непосредственный интерес для инженера-конструктора. [c.254] Из теории изотропной турбулентности Колмогорова следует, что кинетическая энергия, сообщаемая мешалкой, в основном расходуется на вязкостное взаимодействие мельчайших вихрей, турбулентное движение которых изотропно. Эта область энергетического спектра турбулентного движения не определяется геометрическими характеристиками сосуда и мешалки и зависит (для всякой жидкости) только от подводимой мощности. Именно этот диапазон размеров вихрей оказывает влияние на к . [c.254] Хейлес [15] с помощью безразмерных групп, частично основанных на теории Колмогорова, предложил корреляционное соотношение, связывающее к,, и подводимую мощность. Результаты аналогичных работ опубликовали Левине и Гластонбюри [134] и Ван-ден-Берг [208]. [c.255] Из рис. 6.11 (как и из рис. 6.10) следует, что параметр ё-а играет важную роль в области малых размеров частиц, но его влияние почти исчезает в случае частиц больших размеров. Интересно заметить, что разность плотностей Др не отражена на какой-либо из координат, из чего вытекает, что эффект от воздействия гравитации невелик в сравнении с эффектом от влияния вихревого движения. Харриотт не обнаружил существенного воздействия Ар в области его изменения от 0,005 до 1,0 г/см . [c.256] Левине и Гластонбюри получили графическую зависимость к, от е (мощность, подводимая к единице массы раствора), найденную по данным нейтрализации взвешенных шариков ионообменной смолы. Наблюдается заметный рост с увеличением отношения диаметра мешалки к диаметру сосуда. Исследователи пришли к выводу, что подводимая мощность расходуется экономичнее, если использовать большую крыльчатку, вращаемую с низкой частотой, чем при применении маленькой крыльчатки, вращаемой с высокой частотой. [c.256] Вернуться к основной статье