ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Пенные аппараты с переливами из "Интенсивные колонные аппараты для обработки газов жидкостями" Интенсификация процессов массо- и теплообмена между двумя соприкасающимися фазами, а также пылеулавливания — макромаосопередачи, — закономерности которой аналогичны закономерностям молекулярной массопередачи, может быть достигнута [1] не только за счет подбора наиболее рациональных физико-химических условий, но иногда в значительно боль-щей мере путем создания благоприятной гидродинамической обстановки. Скорость гетерогенных процеосов массо- и теплопередачи, характеризующихся диффузионной кинетикой, определяется гидродинамическими условиями взаимодействия фаз, развитием межфазной поверхности контакта, заБисящими от конструкции применяемого аппарата. Главными, факторами, определяющими эффективность аппарата, являются производительность единицы объема, т. е. интенсивность его работы, и удельный расход энергии на перемещение жидкости и газа и на создание межфазной поверхности. Затрата энергии зависит в первую очередь от гидравлического сопротивления аппарата, т. е. от его конструкции и гидродинамического режима. Последний наряду с физико-химическим режимом определяет и интенсивность процесса взаимодействия фаз. Другими средствами интенсификации являются уменьшение диффузионных или термических сопротивлений у границы раздела фаз и непрерывное обновление контакта фаз. [c.10] При интенсивном барботаже на тарелке барботажного аппарата могут наблюдаться три зоны распределения жидкости. Нижняя зона —зона барботажа — представляет собой сплошной слой жидкости, пронизанный пузырьками газа. Над ней находится зона пены, а еще выше — зона брызг. При малых скоростях газа, которые обычно поддерживаются в барботажных аппаратах, основная масса жидкости находится в зоне барботажа и количество пены и брызг невелико. Между тем диффузия массы и теплообмен идут наиболее интенсивно именно в слое пены [7], обладающей большой межфазной поверхностью, непрерывно и быстро обновляющейся. Даже при малой высоте пенного слоя по сравнению с высотой зоны барботажа он имеет превалирующее значение. Следовательно, увеличением слоя пены за счет уменьшения слоя барботажа можно резко интенсифицировать процесс. Увеличение слоя пены может быть достигнуто повышением скорости газа. [c.11] Следовательно, применяя значительные скорости газа, можно создавать на ситчатой тарелке качественно новый режим, при котором 1СЛ0Й барботажа практически отсутствует и вся жидкость находится в виде подвижной пены, обладающей, динамической устойчивостью. Этот режим называется пенным режимом, а аппарат, в котором он осуществляется, —пенным аппаратом, в отличие от барботажного., В настоящее время пенный режим стремятся осуществить в аппаратах разных конструкций. [c.13] Показатели работы пенных аппаратов высота пены Я, гидравлическое сопротивление пенного слоя АРся, коэффициент м.ассапередачи Ks и к. п. д. т)г — меняются со скоростью газа, как показано на рис. 1.1 (с. 12). Высота Я верхнего уровня Пены над решеткой вначале возрастает и достигает (при Шг 0,5—0,7 м/с) некоторого максимума, затем с увеличением Wt высота пены уменьшается, вследствие изменения ее структуры, достигает. [c.13] Характер кривой изменения поверхностного коэффициента массопередачи Кв в барботажных и пенных аппаратах в зависимости от линейной скорости газа определяется растворимостью газа. Величина Ка для всех газов возрастает с увеличением Шг до определенного максимума, лежащего в области различных линейных скоростей газа в зависимости от его свойств [8]. Для хорошо растворимых газо , скорость абсорбции которых определяется сопротивлением гадовой фазы, максимальное значение Ка находится за пределами пенного. режима (Шг 3,5 м/с). Для газов со средней и плохой растворимостью, скорость абсорбции которых лимитируется сопротивлением как газовой, так и жидкой фаз, максимум Ка соответствует аУг в пределах 1— 2 м/с для очень плохо растворимых газов, когда сопротивление массопередаче сосредоточено исключительно в жидкой фазе,— приблизительно при 0,5—0,8 м/с, т. е. при пограничной скорости газа, разделяющей барботажный и пенный режимы. [c.14] Данные рис. 1.1 показывают, что чем выше линейная скорость газа, тем интенсивней работа пенного аппарата и тем меньше затрата энергии на единицу интенсивности. Интенсивность процессов тепло- и массопередачи в области скоростей газа, ооот-ветствующих образованию подвижной пены, много больше, чем в области скоростей газа, характерных для барботажа и образования малоподвижной пены, три почти одинаковом гидравлическом сопротивлении (при одинаковом ho). Вопрос об оптимальных скоростях газа в пенном аппарате рассмотрен далее. [c.15] Таким образом, пенный режим обеспечивает основные условия, необходимые для интенсивного протекания процессов массо-и теплопередачи чрезвычайно развитую и непрерывно обновляющуюся межфазную поверхность при малых диффузионных или термических сопротивлениях. В результате этого пенные аппараты в несколько раз (иногда в десятки раз) интенсивнее барбо- тажных аппаратов (при меньшем гидравлическом сопротивлении) и в сотни раз интенсивнее башен с насадками. [c.15] Поскольку в пенном аппарате скорость маосо- и теплопередачи определяется скоростью газа Wr в полном сечении аппарата и мало зависит от скорости газа Wo в отверстиях решетки, нет необходимости, чтобы последняя была большой. Свободное сечение решетки в пенных аппаратах по сравнению со свободным сечением тарелки барботажных аппаратов может быть увеличено в несколько раз с таким расчетом, чтобы Wo была не меньше 6—13 м/с (в зависимости от диаметра отверстий), так как дальнейшее снижение скорости газа повлекло бы за собой такое уменьщение запаса жидкости на решетке (из-за сильного протекания — утечки—жидкости через отверстия), при котором пенный слой не образуется. [c.15] Вернуться к основной статье