ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообмен между жидкостью и твердой сферой из "Массопередача" В инженерной практике часто приходится иметь дело с твердыми частичками, находящимися в потоке газа или жидкости. При этом сопротивление массообмену обычно сосредоточено во внешнем пограничном слое. При наличии капель или пузырей диффузионные сопротивления обычно распределены в обеих фазах. [c.245] Во многих практически важных случаях гидродинамическая обстановка в среде, омывающей неподвижную сферическую частицу, исключительно сложна и теоретические решения в основном ограничиваются течением при очень низких скоростях. Отрыв пограничного слоя развивается с повышением скорости потока область отрыва с ростом турбулентности все сильнее смещается в сторону, обратную точке набегания потока, и за сферой образуются вихри. [c.245] В более общем случае для определения связи между k и Ре вместо уравнения (6.18) следует использовать рис. 6.8. Харриотт [85] применил аналогичный подход, воспользовавшись корреляцией, подобной показанной на рис. 6.9 (см. ниже). Искривленная часть линии на рис. 6.8 (при Ре 1000) применима при числах Рейнольдса менее единицы, если S 1000 (как для многих жидких систем). Для газов при S 1 излом наступает при Re 1000. [c.247] В очень большом числе сообщений приводятся результаты измерения скорости массообмена между отдельной сферической частицей и потоком жидкости. С этой целью используют методики с сублимацией твердого вещества, с испарением жидкости в газ и с растворением твердого вещества или жидкости в жидкости. По-видимому, отсутствуют публикации исследований, посвященных изучению абсорбции газа единичными сферическими частицами в условиях, когда процесс лимитируется сопротивлением в газовой фазе. Подавляющая часть данных относится к испарению капель чистых жидкостей, поскольку экспериментальная методика проста, и небольшие капли (или капли большего размера с поверхностно-активным веществом) ведут себя как жесткие сферические частицы. Кроме того, значительный объем информации по теплоотдаче к сферическим частицам может быть в общем случае распространен на массоотдачу путем замены числа Нуссельта на k dJD и числа Рг на число S . [c.247] Изучены многие другие аспекты массоотдачи к сферическим частицам. При низких скоростях движения среды очень большим может быть влияние свободной конвекции скорость растворения твердой сферической частицы в почти неподвижной жидкости во много раз отличается от того, что следует из уравнения (6.16) [65, 66, 185]. Воздействие отклонения формы частицы от идеальной сферы (роль сферичности ) исследовано в работах [191, 101 ]. Скорость испарения капель при довольно высоких температурах была предметом обсуждения в нескольких статьях [155, 40, 167, 129]. Опубликованы данные по увеличению коэффициента к при колебании или вращении сферической частицы [159, 160]. Привлекает внимание массоотдача к единичной частице, находящейся в окружении множества частиц, поскольку этот случай важен при эксплуатации насадочных абсорберов и каталитических реакторов [59, 74, 113, 182]. Измерена скорость растворения сферических частиц урана в расплавленном кадмии при 500 — 600 °С [205]. Показано [17, 18, 60], что рост интенсивности турбулентности (см. раздел 4.2) движущейся среды оказывает значительное, если не огромное, влияние на коэффициент к некоторый разброс данных, имеющийся на рис. 6.9, может быть обусловлен различиями в уровнях турбулизации потоков, наблюдавшихся разными исследователями. [c.249] Если течение турбулентно, то, используя корреляционное соотношение Рэнца и Маршалла и считая, что перенос с учетом объемного потока происходит, как описано в разделе 5.4, разумно, по-видимому, составить дифференциальное уравнение и выразить в нем мгновенную скорость в функции диаметра сферической частицы. Затем это уравнение можно проинтегрировать в пределах от начального до конечного диаметров. [c.250] При свободном падении сферических частиц, или частиц, взвешенных в сосуде с мешалкой, низкая относительная скорость может отвечать условиям течения по Стоксу. На рис. 6.8 показана теоретическая кривая, найденная Брайэном и Хейлесом, которая отвечает данному случаю при неизменном диаметре сферических частиц и отсутствии объемного потока. Эти исследователи расширили свой подход и учли влияние объемного потока и изменения диаметра сферической частицы. [c.250] Важно знать, что коэффициент k , рассчитанный рассмотренным способом [как и коэффициент ko, найденный по уравнению (3.57)], отражает только диффузионный перенос, поэтому необходимо еще принимать во внимание объемный поток (см. раздел 5.4). [c.250] Для учета совместного влияния объемного потока и изменения диаметра частиц Брайэн и Хейлес предложили брать произведение двух поправочных множителей, записанных в виде отношений k /k. Одно из них находят в отсутствие объемного потока, но при изменении г , другой — при фиксированной величине г , но в условиях значительного объемного потока. [c.251] Дополнительные сведения о массообмене на движущейся по нормали фазовой границе можно найти в работах [9, 20, 206]. [c.251] Вернуться к основной статье