Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Массоотдача на межфазной границе

    Ключевой задачей теории является определение степени затухания коэффициентов турбулентного обмена с приближением к межфазной границе. Недостаточная разработанность теории турбулентности вообще и особенно в применении к системам жидкость—газ не позволяет пока сделать это строго, исходя лишь из гидродинамических соображений. Однако количественная оценка характера затухания возможна на основе надежных экспериментальных данных о зависимости коэффициента массоотдачи от коэффициента молекулярной диффузии. Показатели степени в законе затухания коэффициентов турбулентного обмена и в зависимости к от Оа связаны простым соотношением. Поэтому выявление характера влияния О а на ки по выражению Д. А. Франк-Каменецкого позволяет как бы физико-химически зондировать пограничный слой. В частности, для свободной границы жидкость-газ, как будет показано ниже, многочисленными экспериментальными работами в большинстве практически важных случаев установлена пропорциональная зависимость между к и коэффициентом молекулярной диффузии в степени 0,5. Это соответствует полученным на основании некоторых допущений предсказаниям основанным на квадратичном законе затухания. Доп. пер. [c.101]


    Как и для коэффициента теплоотдачи а, это выражение не является расчетным, но оно позволяет качественно анализировать процесс массоотдачи. В частности, ясно, что для интенсификации конвективного массопереноса надо включить факторы, уменьшающие толщину пограничной пленки 5д, например за счет повышения скорости движения фазы относительно межфазной границы. [c.775]

    Располагая значениями Ке и 8с, рассчитывают число Шервуда 8Ь и находят массообменный коэффициент р или рр, входящий в основное уравнение массообмена типа (10.22). Следует, однако, подчеркнуть существенное отличие выражения (10.8) от (10.22), справедливого для двухфазного массообмена при контакте двух сплошных фаз. В массообмене с твердыми телами представление о пограничной пленке , примыкающей к межфазной границе со стороны твердого тела, — некорректно, так что понятие о коэффициенте массопередачи к теряет смысл. Здесь физически обоснованно вместо кх (или ку) использовать коэффициент массоотдачи р  [c.874]

    Иногда коэффициент массоотдачи определяют не через полный поток вещества, а через скорость диффузии вещества в направлении, перпендикулярном к межфазной границе, т. е. через полный [c.347]

    В ряде случаев влияния поверхностного сопротивления можно избежать. При некоторых условиях вблизи границы раздела фаз в жидкостях возможно самопроизвольное возникновение конвективных потоков, приводящее к значительному повыщению коэффициентов массоотдачи (от 3 до 10 раз). Это объясняется появлением на межфазной границе локальных градиентов поверхностного натяжения, зависящего от температуры или концентрации переносимого вещества. Такое явление (поверхностная или межфазная турбулентность), называемое также эффектом Марангони, обусловлено потерей системой гидродинамической устойчивости. Межфазная поверхность стремится перейти к состоянию с минимумом поверхностной энергии, в результате чего расширяется область с низким коэффициентом поверхностного натяжения а. Заметим, что межфазные поверхности могут терять свою устойчивость только, если при протекании массообменных или тепловых процессов происходит локальное изменение коэффициента поверхностного натяжения а так, что он убывает с ростом температуры или концентрации. В противоположном случае (или, например, противоположном направлении переноса) межфазная неустойчивость, как правило, не возникает. Этот факт подтверждают экспериментальные и теоретические исследования скоростей абсорбции и десорбции слаборастворимых газов водой [43]. [c.352]


    Массоперенос в турбулентном пограничном слое наиболее полно изучен для течений вблизи твердых поверхностей при больших числах Шмидта (для жидкостей), хотя и здесь нет общей точки зрения на затухание коэффициентов турбулентной массоотдачи вблизи стенки. При этом наиболее важно установить зависимость 1 т от у в вязком подслое (области течения, непосредственно прилегающей к межфазной границе, в пределах которой поток импульса, переносимый турбулентными пульсациями, меньше потока импульса, переносимого за счет молекулярной вязкости). При больших числах Шмидта (Зс > 10) функция -От(у) достаточно хорошо описывается первым членом разложения в ряд Тейлора по степеням у [46]  [c.361]

    В соответствии с теорией межфазной турбулентности предполагается, что на границе раздела фаз имеются интенсивные турбулентные пульсации, которые приводят к возникновению вихревого движения, сопровождающегося взаимным проникновением вихрей-в обе фазы. Количественный учет межфазной турбулентности может быть произведен с помощью безразмерного фактора гидродинамического состояния двухфазной системы. На основе теории межфазной турбулентности получены выражения локальных коэффициентов массоотдачи для различных гидродинамических режимов движения потоков, отличающиеся показателем степени нри коэффициенте диффузии, который изменяется от нуля в режиме развитой турбулентности до 2/3 в ламинарном режиме. Кроме того, вводятся факторы, зависящие от гидродинамической структуры и физических характеристик фаз. [c.344]

    В общем случае коэффициенты массоотдачи являются функцией двух групп факторов. Во-первых, они зависят от факторов, определяющих диффузионный перенос вещества к границе раздела фаз, и, во-вторых, от гидродинамического состояния межфазной поверхности. Очевидно, гидродинамические факторы будут оказывать влияние, аналогичное влиянию в бинарных системах, однако в многокомпонентных смесях диффузия имеет ряд специфических особенностей [64—661. Правда, в работах [67, 681 обращается внимание на различие в оценке глубины проницания (толщины пленки) по теории проницания для бинарной и многокомпонентной систем. В последнем случае речь идет уже о матрице глубин проницания, физический смысл которой в общем случае (при наличии перекрестных эффектов в матрице коэффициентов диффузии) не интерпретируется. Отмечено также [681, что КПД зависит от поверхностного натяжения компонентов. [c.345]

    При отсутствии равновесия между фазами происходит переход вещества из одной фазы в другую этот процесс называют массопередачей. Аналогично теплопередаче массопередача является сложным процессом, состоящим из процессов переноса вещества в пределах каждой из фаз (массоотдача) и переноса вещества через границу раздела фаз. Некоторые модели процесса массоотдачи рассмотрены ниже (стр. 100 сл.). Обычно считают, что сопротивление переходу вещества на границе фаз отсутствует. Такое предположение равносильно допущению о существовании в каждый момент времени равновесия у поверхности соприкосновения фаз (вопрос о механизме переноса вещества через межфазную поверхность рассмотрен на стр. 124). [c.84]

    Учитывая это, удобно ввести для расчета процессов переноса в-ва в пределах данной фазы от границы раздела в глубь потока (в ядро потока) или из ядра потока к межфазной пов-сти коэф. массоотдачи р в виде отношения плотности диффузионного потока к характеристич. разности концентраций. Тогда [c.655]

    Принято считать, что процесс массопередачи состоит из трех относительно простых стадий диффузии молекул растворенного вещества из глубины водной фазы рафината, перехода их через межфазную поверхность и диффузии от нее в глубину фазы экстрагента. Поэтому для расчета скорости массопередачи при экстракции необходимо знать значение трех составляющих сопротивления массопередаче или, что обычно принято, двух коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи через поверхность. Считают, что сопротивление переносу через границу раздела фаз (поверхностное сопротивление) пренебрежимо мало п скорость массопередачи определяется одним из двух или обоими сопротивлениями. Эти два сопротивления обычно оцениваются из корреляций типа [c.204]

    Необходимо учитывать, что в системах с подвижной границей раздела фаз коэффициенты массоотдачи (массопередачи) и межфазная поверхность по-разному зависят от гидродинамической обстановки. Значения объемных коэффициентов массоотдачи и массопередачи дают суммарную оценку влияния указанных факторов на кинетику процесса. [c.443]


    К. массоотдачи. Кинетический коэффициент в уравнении массоотдачи численно равен количеству компонента, перешедшего из глубины фазы к межфазной поверхности за единицу времени через единицу площади межфазной поверхности при единичной разности его концентрации в глубине фазы и на границе раздела фаз. [c.210]

    К сожалению, закон затухания турбулентных пульсаций у свободной границы двух несмешивающихся жидкостей и влияние на него межфазного натяжения и других физико-химических характеристик системы неизвестны [33]. В связи с этим все предложенные для описания массопередачи уравнения [3] носят эмпирический или полуэмпирический характер. С помощью этих уравнений могут быть найдены коэффициенты массоотдачи. Переход к коэффициентам массопередачи можно провести с использованием правила аддитивности фазовых сопротивлений. При этом необходимо учитывать, что обсуждаемые эмпирические уравнения получены на модельных системах в идеализированных условиях, т. е. в отсутствие ряда явлений, с которыми нередко приходится сталкиваться в конкретных условиях при исследовании кинетики. Среди таких явлений следует особо отметить самопроизвольную поверхностную конвекцию [58], возникающую вследствие различий межфазного натяжения на разных участках границы раздела фаз, и поверхностную ассоциацию, приводящую к образованию конденсированных межфазных пленок разнообразной природы [61—65]. Первое явление вызывает ускорение массопередачи и уменьшение зависимости чисел 5Н от чисел Не. Второе, наоборот, приводит к замедлению переноса вследствие ухудшения условий перемешивания у границы раздела и к затруднениям при переходе молекул через блокированную границу. [c.163]

    При построении подсистемы Гидродинамика , как правило, рассматривается микро- и макроуровень. Цель анализа гидродинамики на микроуровне — изучение явлений, происходящих на границе раздела фаз и определяющих в конечном итоге эффективность межфазной массопередачи. Исследования обычно сводятся к получению эмпирического выражения функциональных зависимостей (УП,46), определяющих матрицы коэффициентов массоотдачи. [c.267]

    При построении подсистемы Гидродинамика , как правило, рассматриваются два уровня — микроуровень и макроуровень. Анализ гидродинамики на микроуровне имеет целью изучить явления, происходящие на границе раздела фаз и определяющие в конечном итоге эффективность межфазной массопередачи. Исследования в этой части обычно сводятся к получению эмпирического выражения в функциональных зависимостях (V, 21), определяющих матрицы коэффициентов массоотдачи. [c.251]

    В каждом из этих идеализированных случаев поведения границы раздела фаз упрощение претерпевают первые два члена, стоящие в правой части уравнения (8.5) однако при обсуждении ранее всегда предполагали, что член, учитывающий скорость реакции, отсутствует. Теперь нужно установить, как изменяется выражение для скорости межфазного переноса при появлении члена, характеризующего химическое взаимодействие. Что касается других членов, то допущения остаются теми же. Часто будет удобным, представляя результаты расчетов, находить теоретическое значение коэффициента ускорения 0, которое определим как отношение коэффициента массоотдачи, найденного по данной теории с учетом члена, отражающего химическое вза- [c.342]

    Решение уравнения (16.7) совместно с краевыми условиями, выражающими постоянство концентрации на межфазной границе и вдали от нее, приводит к отедующей связи между коэффициентом массоотдачи k п коэффициентом молекулярной диффузии А о что эквивалентно St S .  [c.173]

    Прн значит, изменении концентрации растворяемого компонента, происходвицем в направлении по нормали к межфазной пов-сти при однонаправленном движении молекул этого компонента через слой инертного компонента 1, не поглощаемого жидкостью, принимают во внимание также влияние концентрации компонента 1, равной для бинарных систем (1 — ) 1), на скорость массообмена. Так, Рг = Р°/(1 — Уг) , где 3° -коэф. массоотдачи при У2 и а (1 — ) 2)1п-среднелогарифмич. концентрация компонента 1, рассчитанная по значениям у2 на межфазной границе и в объеме газового потока. Аналогичные выражения м. б. записаны и для.  [c.16]

    Вопрос о том, может ли граница раздела фаз оказывать дополнительное сопротивление массопереносу, неоднократно обсуждался в литературе [36—40]. Обзор Брауна [41] почти полностью посвящен влиянию поверхностно-активных веществ на скорость переноса вещества через межфазную границу. Хотя механизм влияния ПАВ на скорость массопередачи остается до конца не выясненным, тем не менее большинство исследователей приходит к выводу, что дей- i ствие ПАВ заключается в изменении гидродинамической остановки возле границы раздела фаз, т. е. способствует уменьшению коэффициентов массоотдачи. Последнее проявляется как дополнительное сопротивление массопередаче, но ничего общего с сопротивлением межфазной границы не имеет. Если это действительно так, то ПАВ не должны оказывать влияния на кинетику массопередачи в непере-мешиваемых двухфазных системах. Однако Витакер и Пигфорд [42] обнаружили сопротивление межфазной границы при абсорбции SO неподвижной водной фазой и отнесли его за счет присутствия поверхностно-активного хромотропного индикатора. Одним из возможных объяснений механизма влияния этого ПАВ, по мнению авторов, является образование электрических слоев на границе раздела фаз, оказывающих тормозящее действие переносу вещества. Вопрос о механизме этого торможения остался неясным. [c.386]

    Самая простая модель известна под названием двухпленочной [34]. Она возникла как аналогия предложенных Нернстом представлений о растворении твердых тел. Двухпленочная модель основана на четырех допущениях. Во-первых, предполагается, что изменение концентраций извлекаемого компонента происходит лишь в тонких пленках, непосредственно прилегающих к границе раздела фаз. Во-вторых, считается, что равновесие на межфазной границе устанавливается мгновенно. Третьим допущением является линейность профиля концентраций в пленках, т. е. стационарность массопередачи. И, наконец, четвертое состоит в требовании, чтобы маесоперенос в пленках осуществлялся только путем молекулярной диффузии. Поэтому массоотдачу в каждой из фаз можно описать с помощью уже известных выражений типа / =р ЛСг. [c.154]

    Описываемый случай иллюстрирует рис. 3.4, и движение жидкости определяется уравнениями (3.55), (3.56), и (3.57). Выражение (3.61), представляющее собой общее решение вида д = / (р ), дает зависимость средней концентрации в вытекающей жидкости от концентрации с в питающем растворе, поверхностной концентрации с,, коэффициента диффузии растворенного вещества в жидкости, толщины пленки Уо и времени контакта поверхности стекающей пленки. Следует заметить, чго время контакта равно (2/3) xpyjт и у связана с параметром Г через уравнение (3.55). Плотность орошения Г выражают в граммах жидкости, проходящих в секунду через сантиметр периметра трубы. Уравнение (3.61) получено при допущении о существовании равновесия на межфазной границе газ—жидкость. Теймир и Тейтель [199] решили задачу о массоотдаче в стекающую пленку при наличии межфазного сопротивления. [c.235]

    Механизм такого снижения коэффициентов массоотдачи в газовой фазе по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией конвективного массопереноса, еще не достаточно изучен. Можно предположить, что это является следствием образования на границе раздела фаз энергетического или механического барьера из адсорбированного слоя молекул растворимых или нерастворимых веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), специально вносимых в жидкую фазу в небольших количествах, на скорость массопередачи исследовалось неоднократно [5]. Такое влияние в основном является негативным, однако при некоторых видах ПАВ может приводить и к ускорению массопередачи. Уменьшение скорости массопереноса при добавках ПАВ происходит не только вледствие изменения гидродинамических условий, в частности подавления циркуляции внутри капли или пузыря. Разработана модель [16], согласно которой растворимые ПАВ адсорбируются поверхностью капли или пузыря и накапливаются в кормовой ее части в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления или барьера. Присутствие не растворимых в воде веществ также может способствовать уменьшению скорости массопереноса. В [48] отмечается, что скорость испарения воды в пузырек падала в несколько раз, когда в воде присутствовали капельки не растворимого в ней ундекана, которые могли захватываться всплывающим пузырьком и экранировать его поверхность. Однако в настоящее время нет ответов на вопросы о том, могут ли незначительные количества ПАВ или загрязнений, содержащихся в обычных жидкостях, создать на поверхности [c.286]

    Принятые обозначения О,- — поток 1-то компонента, кмоль/ч Р — межфазная поверхность, м , Р1 — коэффициент массоотдачи 1-го компонента в смесь, кмольЦм ч)-, — коэффициент массоотдачи -го компонента в бинарной смеси компонентов I и /, кмоль (м ч)- уц, 1/4 —мольная концентрация г-го компонента на границе раздела фаз и в ядре потока, соответственно.  [c.68]

    Первое из этих соотношений применяют к газам, второе — к жидкостям, причем не делают никаких предположений об абсолютном значении скорости массопередачи. Заметим, что при расчете коэффициента к, лок из полного мольного потока Жао вычитают вклад, вносимый массовым течением [см. уравнение (20.2)], вследствие чего величина Аагд представляет собой скорость межфазного массопереноса, осуществляемого одной лишь диффузией. Величины же, определяемые уравнениями (20.4а) и (20.46), учитывают как чисто диффузионный перенос, так и перенос за счет массового течения через границу раздела фаз. Поэтому коэффициенты массоотдачи Лг И ж ДОЛЖНЫ зависеть от объемной концентрации переносимых компонентов более сложным образом, чем коэффициент.  [c.568]

    Конвективный массообмен между движущейся средой и межфазной поверхностью называется массоотдачей. Ее интенсивность характеризуется коэффициентом массоотдачи который равен отношению плотности диффузионного потока массы данного компонента на границе раздела фаз [c.388]

    Физико-химические процессы, такие как ректификация, абсорбция, экстракция, сушка, гетерогенный катализ, связаны с переносом вешества из одной фазы в другую через их границу т. е. с массопередачей. В обшем случае этот сложный процесс включает перенос вешества в пределах каждой фазы и через границы их раздела. Часто межфазный массоперенос сопровождается химическими реакциями, протекаюшими в объеме или на границе раздела фаз. Перенос массы в пределах одной фазы к границе раздела называют массоотдачей [42]. [c.347]

    Большая часть данных по массопередаче между жидкостью и стенкой трубы получена при применении колонн со смоченными стенками. Этот аппарат состоит из вертикального отрезка трубы круглого сечения, по которой газ обычно движется вверх. Легколетучая лшдкость стекает по внутренней поверхности трубы и испаряется в поток газа. Основной причиной, по которой колонны со смоченными стенками используются для изучения массопередачи, является определенность межфазной поверхности. Это позволяет определить истинный коэффициент массоотдачи, например кд, вместо произведения кда. Газ обычно слабо растворим в жидкости, так что последняя па границе раздела почти чиста. Шидкость мояшо подавать при адиабатической температуре насы-п] ения Если колонна работает в адиабатических условиях, то жидкость сохраняет свою температуру, когда она стекает вниз по колонне, поэтому концентрация диффундирующего компонепта в газовой фазе у границы раздела постоянна. Колонну со смоченными стенками можно применить как в случае ламинарного, так и в случае турбулентного потока газовой фазы, но требуется осторожная работа во избежание образования волн на границе раздела пар — жидкость, так как волны затрудняют определение межфазной поверхности. [c.518]


Смотреть страницы где упоминается термин Массоотдача на межфазной границе: [c.787]    [c.8]    [c.771]    [c.40]   
Массопередача (1982) -- [ c.169 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Массоотдача

Межфазные



© 2025 chem21.info Реклама на сайте