ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы МЕТОДЫ РАСЧЕТА ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-КОНТАКТНЫХ ЭКСТРАКТОРаспылительные колонны из "Жидкостные экстракторы" Процесс массообмена между двумя несмешивающимися фазами можно подразделить на три стадии 1) перенос вещества из ядра потока жидкости к поверхности раздела фаз 2) переход вещества через границу раздела фаз 3) отвод вещества в ядро потока другой фазы и рассосредоточение в ней. [c.75] Переход вещества из одной фазы в другую через границу раздела фаз называется массопередачей, а перенос вещества в объеме фазы к границе раздела или в противоположном направлении— массоотдачей. Скорость массопередачи описывается уравнениями конвективного переноса вещества и зависит от физических свойств фаз и режима движения потоков. У поверхности раздела фаз в каждой жидкости образуются адсорбционный слой из ориентированных молекул и пограничный слой. [c.75] Коэффициент массопередачи зависит от гидродинамической обстановки, температуры, вязкости и концентрации целевого компонента. Кроме того, для неустановившихся (нестационарных) процессов Км является функцией времени контакта фаз. [c.76] При экстракции целевой компонент может переходить из дисперсной фазы в сплошную и наоборот. Существует ряд теорий, объясняющих этот процесс. [c.76] Пленочно-пенетрационная теория объединяет теорию пограничных пленок и пенетрационную теорию. Обновление поверхности контакта по этой теории не противоречит существованию пограничной пленки. Если время контакта мало, то процесс проходит согласно пенетрационной теории и имеет место установившаяся диффузия. При более длительном времени контакта проникновение вещества происходит в результате установив-шейся диффузии и процесс переноса описывается с помощью теории пограничных пленок. [c.78] Для каждой из рассмотренных теорий массопередачи один из параметров приходится определять экспериментально в двухпленочной теории — толщину пограничной пленки, в пенетрационной теории — долю обновляемой поверхности, в пле-ночно-пенетрационной теории — время контакта. Однако несмотря на разный подход к описанию процесса массообмена, скорость массопередачи пропорциональна разности концентраций, вследствие чего для практических целей наиболее целесообразно применять теорию пограничных пленок из-за ее простоты. Из экспериментальных данных следует, что показатель степени в уравнениях, используемых для расчета коэффициента диффузии, близок к 0,5. Это свидетельствует о том, что результаты, получаемые по пенетрационной теории, лучше совпадают с опытными данными, чем результаты, получаемые по теории пограничных пленок, так как в уравнении (IV. 3) коэффициент диффузии имеет степень, равную 0,5, а в уравнении (IV. 4) — степень, равную 1,0. [c.78] Результаты численных расчетов при использовании уравнений (IV. 5) и (IV. 6) обычно представляются в виде функциональных зависимостей / = /(Ро) и Nu = f(Fo) или Ыи —/ (Ре), Согласно этой модели, внутри капли отсутствует диффузионный пограничный слой. Массопередача имеет нестационарный характер при Ро 0,15, а на стационарном участке значение Ми- - 17,9 и не зависит от величины критерия Ре. [c.80] Расчет коэффициентов массопередачи затруднен из-за необходимости определения размеров капель и величины межфазной поверхности, что является довольно сложной задачей. [c.80] Массопередача при наличии химической реакции. Протекание химической реакции в двухфазной системе оказывает влияние на установление равновесия и распределение компонента между фазами, а следовательно, и на движущую силу процесса. Кроме того, химическая реакция существенно влияет на величину коэффициента массопередачи. Протекание химической реакции изменяет также поле концентраций в объеме аппарата. [c.81] Если реакция имеет сложный характер и протекает в несколько стадий, то при определении степени превращения вещества необходимо учитывать соотношение стехиометрических коэффициентов, входящих в уравнение химической реакции. [c.82] Для характеристики сложного химического процесса по полноте его протекания в заданном направлении применяется показатель — селективность, определяемая как отношение количества исходного вещества, превратившегося в целевой продукт, к общему количеству превратившегося вещества. [c.82] На скорость подвода компонента к поверхности раздела фаз существенную роль оказывает скорость движения потоков в аппарате, тогда как на скорость химической реакции очень сильно влияет изменение температуры. При протекании процесса в диффузионной области процесс не зависит от специфики и сложности химической реакции и можно считать, что реакции любого порядка описываются уравнениями реакции псевдопервого порядка. [c.83] Величина Ы называется числом единиц переноса. [c.83] Из этих уравнений следует, что распространение энергии в пространстве существенным образом зависит от гидродинамического режима движения потока, т. е. от поля скоростей. Поэтому для общей оценки поля температур необходимо решать совместно уравнение (IV.9) и уравнение вихревого движения потока. [c.85] На основании анализа экспериментальных данных было сделано заключение о том, что при расчете процесса теплоотдачи для двухфазных систем можно использовать уравнения, полученные для чистых жидкостей, при условии подстановки в них физических параметров смеси. [c.85] Величина коэффициента теплоотдачи а зависит от гидродинамического режима движения потока и может иметь постоянное значение по объему аппарата. Для расчетов используются два типа коэффициентов теплоотдачи. [c.85] Для расчетов процесса теплообмена во всем аппарате используются усредненные коэффициенты теплоотдачи. [c.86] При установившемся процессе температура в отдельных точках аппарата постоянна, поэтому определение коэффициентов теплоотдачи производится достаточно просто. Установившийся процесс достигается в аппарате при использовании теплообменных устройств (змеевики, рубашки) в результате одновременного нагревания (охлаждения) всего объема жидкости, находящейся в аппарате, или в результате предварительного нагревания (охлаждения) жидкости перед ее поступлением в аппарат. [c.86] При неустаиовившемся процессе осуществляют периодическое нагревание (или охлаждение) жидкости в аппарате и измеряют изменение температуры жидкости при перемешивании. [c.86] Для расчетов коэффициентов теплоотдачи с помощью критериальных уравнений используют средние значения физикохимических параметров жидкостей, находящихся в аппарате. [c.87] Вернуться к основной статье