ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Кристаллизация в плотном слое дисперсных частиц из "Кристаллизация в дисперсных системах" Среди современных методов разделения и очистки веществ наибольшее распространение получила фракционная кристаллизация, которая применяется для разделения как бинарных, так и многокомпонентных расплавов [7]. Этот метод используют для выделения и очистки нафталина, антрацена, бензола, для разделения изомеров ксилола, нитротолуола, выделения этил-бензола, для фракционирования жиров и др. Осуществляют фракционную кристаллизацию в колонных аппаратах различных конструкций, в том числе и при непосредственном контакте с хладагентом. [c.92] По уравнению (2.28) и корреляции Ценца были рассчитаны значения фд в зависимости от скорости дисперсной фазы и д (рис. 2.10) при следующих параметрах ( = 3,56 мм рд = = 1105 кг/м Рс = 1000 кг/м лс = 1,27-10 Па-с). [c.93] Можно предположить, что мера вязкостной деформации потока определяется его средней массовой скоростью в соответствии с уравнением (1.114 ). [c.94] Это распределение касательных напряжений заметно отличается от линейного профиля для однофазного потока. Так как в (2.33) содержатся два конкурирующих члена, то в зависимости от структуры потока возможны профили с максимумами и минимумами, переменного знака и кривизны. Анализ уравнения (2.33) в общем виде представляет значительные математические трудности. Иногда оказывается достаточным ограничиться наиболее простым случаем, когда значение фд постоянно по сечению аппарата ф(л) = фд = onst. [c.95] Последнее уравнение устанавливает связь фд с геометрическими размерами аппарата Оа, физическими свойствами обрабатываемых двух сред рс, рд, ц, а также с гидродинамическими параметрами 10 с, Й д. Адекватность уравнения (2.40) для системы жидкость — твердое применительно к фракционным кристаллизаторам проверялась расчетом по нему и сравнением с экспериментальными данными. [c.96] Удерживающая способность колонных аппаратов. Экспериментальные исследования по удерживающей способности аппаратов в системах жидкость — твердое проводили на установке с использованием колонн разных размеров, характеристики которых представлены в табл. 2.1. На рис. 2.11 показана принципиальная схема установки. [c.96] Для проведения экспериментов с пульсацией двухфазного потока в нижней части колонны было смонтировано пульсационное устройство, которое включало сильфон 13 и систему рычагов привода 10. Частота пульсации регулировалась изменением частоты вращения электродвигателя 6, а амплитуда — эксцентрично установленным на валу электродвигателя диском 5, который был соединен с приводом пульсатора. [c.97] В табл. 2.2 представлены физические свойства исследованных систем. Их выбор был обусловлен тем, что именно они позволили получить разность плотностей фаз, близкую к реальным кристаллизуемым системам. [c.97] На рис. 2.12 показана зависимость фд от и д для систем вода —гранулы полистирола и вода —гранулы ПВХ. Как видно, опытные точки для системы вода — полистирол расположены выше, чем для системы вода — ПВХ. Для последней си-стемых1Го больше, поэтому и фд меньше. В табл. 2.3 представлены опытные значения для шести систем, полученные в колонне диаметром 78 мм при фиксированном значении скорости 1 д. Результаты опытов свидетельствуют, что фд уменьшается с увеличением Ар. Это связано, прежде всего, с увеличением W , а также с усилением интенсивности циркуляции сплошной фазы. Поскольку частицы при осаждении смещаются к оси колонны, в сечении аппарата наблюдается переменная плотность двухфазной системы. Колебания плотности увеличиваются с увеличением Ар. Это ведет к усилению интенсивности циркуляционных потоков и к соответствующему падению фд. [c.99] Исследование влияния на фд размера частиц дисперсной фазы проводились на системе вода — полистирол. Результаты экспериментов представлены на рис. 2.13. Опытные точки кривой показывают, что значение фд падает при увеличении й, так как при этом увеличивается Wo, это, в свою очередь, ведет к увеличению W,f, что уменьшает фд. Таким образом, нз рис. 2.13 следует, что существенное увеличение фд может быть достигнуто уменьшением размера й. [c.99] ЧТО при малых и д и Ц с удерживающая способность незначительно увеличивается с повышением расхода сплошной фазы. В этом случае в колонне наблюдается рассеянное относительно свободное движение частиц. Этому режиму соответствуют относительно низкие значения фд. Далее с увеличением расхода сплошной фазы фд возрастает в связи с появлением в колонне плотного слоя дисперсной фазы и медленным осаждением частиц. Необходимым условием возникновения плотного слоя является наличие противоточного движения сплошной фазы. Это утверждение основано на том, что в непроточных колоннах при тех же условиях плотный слой не наблюдался. Наблюдаемое на рис. 2.12—2.14 как качественное, так и количественное соответствие между экспериментальными данными и расчетами по уравнению (2.40) указывает на возможность его применения при расчете удерживающей способности в колонных аппаратах для системы жидкость — твердое. [c.100] Применимость уравнения (2.41) в стоксовской, переходной и турбулентной областях осаждения подробно рассмотрена в работе [13]. [c.101] Расчет фд по полученной зависимости показал хорошее совпадение с экспериментальными данными других авторов. Эксперименты с пульсацией двухфазного потока проводили на аппарате 1 (табл. 2,1). Были получены зависимости ф от частоты и амплитуды пульсации при фиксированных расходах дисперсной фазы (рис. 2.15). Исследования проводились в широком диапазоне значений частот (0,5—6 с ) и амплитуд (3—23 мм). Из рис. 2.15 видно, что зависимости носят нелинейный характер. Удерживающая способность аппарата вначале уменьшается с увеличением частоты пульсации й до некоторого значения, а затем увеличивается. При небольшой разности плотностей фаз (Др = 50 кг/м ) она остается даже постоянной до А = 3 с-, а затем увеличивается. При дальнейшем возрастании О величина фд вновь уменьшается из-за сильной турбулиза-ции потока, что вызывает увеличение скорости осаждения частиц. [c.102] В противном случае часть высоты колонны может быть занята плотным слоем. [c.103] Для эвтектикообразующих смесей Кос = О, то есть кристаллы должны содержать только один компонент (/Сэф = 0), поэтому нельзя воспользоваться уравнением (2.42) для описания кристаллизации эвтектикообразующих систем. [c.103] Как было показано [22], при уменьшении Г1(й) для эвтектической системы нафталин — бензойная кислота не удается получить сколь угодно малых значений величины / эф. [c.103] Причина подобного поведения эвтектических смесей при умеренных скоростях кристаллизации видится в захвате маточной жидкости растущей поверхностью раздела кристалл—расплав. [c.103] Схематическое изображение поверхности раздела кристалл —расплав. [c.103] Таким образом, введение понятия величины захвата маточной жидкости в (2.45) позволяет получить выражение для зависимости Кэф от условий процесса кристаллизации для эвтектикообразующих систем. [c.104] Вернуться к основной статье