ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообменные устройства из "Общий курс процессов и аппаратов химической технологии" Устройства для осуществления массообменных процессов отличаются широким разнообразием. Оно обусловлено различием в агрегатных состояниях контактирующих фаз и в свойствах участвующих в процессе компонентов и их смесей. Отсюда сложности в общих рекомендациях по конструированию и выбору подходящих массообменных устройств — они во многом определяются спецификой конкретного процесса. [c.744] При организации переноса вещества из фазы в фазу технолог должен стремиться улучшить межфазный контакт — за счет увеличения межфазной поверхности, более полного использования движущей силы и повышения интенсивности переноса на единицу поверхности. Движущую силу повышают, реализуя благоприятную схему движения контактирующих фаз, предпочтительно — противоточную. Интенсивность переноса вещества через единицу межфазной поверхности повышают путем турбулизации потоков контактирующих фаз. Наиболее действенным и относительно просто реализуемым обычно является увеличение поверхности межфазного контакта Р поэтому создание массообменных устройств направлено прежде всего на развитие поверхности массопереноса. [c.744] Ниже дана самая общая характеристика упомянутых контактных устройств более детально они рассмотрены в последующих главах при изложении конкретных технологических приемов. [c.745] Пленочные устройства (рис. 10.3,а) предполагают контакт жидкой и газовой фаз (не исключаются и системы Ж — Ж), причем жидкость стекает пленкой по внутренней поверхности трубы или множества параллельных труб либо собранных в пакеты параллельных вертикальньгх пластин. В верхней части труб обычно размещают устройство, организующее пленочное движение жидкости (иногда — закрученное). Газ при этом преимущественно подается снизу — противотоком к жидкости. Скорость его ограничивают, стремясь обычно не допустить срыва капель с поверхности пленки и их уноса с газом (обратного перемешивания — в терминах структуры потоков), а также опрокинутого движения жидкости на границе с газом. Заметим при высоких плотностях орошения (а также расходах газа) возможно заполнение жидкостью контактного объема — тогда массообмен происходит в эмульгированном режиме газ становится дисперсной фазой (пузыри), движущейся в сплошной жидкой (см. распьиивающие массообменные устройства). [c.745] К пленочным аппаратам примыкают полочные они отличаются небольшим гидравлическим сопротивлением и одновременно невысокой эффективностью. Поэтому их целесообразно применять, когда не требуется высокая степень разделения. [c.745] По элементам насадки стекает жидкая пленка, омываемая восходящим газовым потоком. Скорость газа в насадочном аппарате ограничена явлением захлебывания при больших скоростях восходящего газового потока жидкость не может стекать вниз, она оказывается запертой . Поэтому подаваемая (например, насосом) жидкость накапливается над слоем насадки когда ее вес станет достаточно большим, она провалится через слой насадки — без эффективного контакта с газом (далее жидкость снова будет накапливаться над насадкой). Такой режим работы неэффективен, поэтому скорость газа в насадочном аппарате должна бьггь ограничена неким пределом, назьшаемым скоростью захлебывания . [c.745] Кусковую, кольцевую, седлообразную насадки обычно загружают в аппарат, заполненный ддя этой цели водой — во избежание деформации элементов насадки (если они металлические) или разрушения (если керамические). [c.747] Барботажные устройства (рис. 10.3,в) используются в процессах массопереноса наиболее часто. Такое устройство представляет собой секцию, заполненную до определенной высоты жидкой фазой в нижней части секции размещено газо-(паро-)распределительное устройство ( тарелка ) — колпачковое, ситчатое, клапанное или другое (на рисунке эти конструкции показаны схематически). Газовая фаза диспергируется в этом устройстве (это приводит к увеличению поверхности межфазного контакта) и барботирует через слой жидкости. Число колпачков и клапанов на тарелке достигает десятков (в крупных аппаратах — сотен). Ситчатые устройства обычно отличаются меньшим гидравлическим сопротивлением газовому потоку они, однако, весьма чувствительны к загрязнениям. Над жидкостью расположена сепарационная зона, снижающая унос капель газовым (паровым) потоком, т.е. перемещение жидкости в направлении, противоположном движению ее основного потока (обратное перемешивание в терминах структуры потоков). Жидкость организованно, через сливные трубки или карманы, транспортируется на расположенную ниже секцию (непровальные тарелки) либо — в отсутствие сливных устройств — уходит с тарелки за счет провала через отверстия по законам истечения (ситчатые провальные тарелки). Скорость газа в барботажных устройствах ограничена возникновением заметного уноса капель газовым (паровым) потоком. [c.747] Диспергирующие контактные устройства (рис.10.3,г) отличаются широким разнообразием. [c.747] В другой группе устройств диспергирование ведется по всей высоте рабочей зоны с помощью принудительного движения рабочего органа (вращающегося диска, перемещающейся ситчатой тарелки и т.д.). Такие устройства чаще всего применяются при малой разнице в плотностях фаз, преимущественно в системах Ж — Ж, когда без механических диспергирующих устройств по высоте аппарата контакт фаз не эффективен. [c.748] Производительность диспергирующих устройств ограничена скоростью захлебывания (в основе ее расчета — скорость стесненного витания элементов дисперсной фазы). [c.748] Конструкции устройств для массообмена газов и жидкостей с твердыми телами типизировать сложно, поскольку они в значительной мере зависят от размеров, формы, физико-химических свойств самих твердьк тел, их концентрации в сплошной среде, а также принятого способа контакта (в неподвижном, движущемся или псевдоожиженном слое, в потоке сплошной среды и т.д.). При этом твердая фаза нередко выполняет роль насадки, но не инертной (как в насадочном аппарате), а активной, участвующей в массообмене. На рис. 10.3,с) в качестве примера приведены контактные устройства для прямотока фаз (например, пневмо- или гидротранспорта), противотока фаз (пример — движущийся слой), перекрестного тока (аэрожелоб, в котором псевдоожиженный твердый материал, пронизываемый газовым потоком, перемещается под уклон), аппараты периодического (4) и полунепрерьшного ( ) процессов (например, для экстрагирования ценного компонента из твердого материала). [c.748] Каждое из приведенных вьпие устройств может рассматриваться как самостоятельный массообменный аппарат. Комбинация таких устройств представляет собой сеть аппаратов (хотя конструктивно они могут бьггь объединены общим корпусом). Сети различаются способом соединения отдельных устройств (аппаратов) потоками фаз. Очень часто в целях повышения движущей силы процесса реализуют противоточное движение фаз между устройствами (рис.10.3,е-/), хотя в каждом отдельном устройстве возможен иной СКК (прямоток, идеальное перемешивание фаз и др.) в результате получается ступенчатый противоток фаз. Встречаются также сети аппаратов со ступенчатоперекрестным движением фаз (рис.10.3,е- ). [c.748] В ряде массообменных процессов массоперенос сопровождается положительным или отрицательным тепловым эффектом. В этих случаях массообменные аппараты снабжают теплообменными устройствами — встроенными или вынесенными. [c.748] Конструкции массообменных аппаратов (в виде отдельных устройств или сетей), а также основных узлов рассматриваются при изучении конкретных технологаческих приемов — там можно в большей мере учесть специфику приема и ее влияние на аппаратурное оформление. Более подробно конструктивные особенности массообменных аппаратов приведены в ряде учебников и монографий, в специальной литературе. [c.748] Вернуться к основной статье