Пузыри межфазная

Авторы не затрагивают перемешивания твердых частиц, хотя оно может играть существенную роль, особенно в случае теплонапряженных химических реакций. Поскольку происходит коалесценция пузырей, межфазный коэффициент обмена теоретически рассчитывают (см. гл. V) последовательно для каждого участка в слое, внутри которого высота газовой пробки постоянна. Одновременно сделано важное допущение в месте коалесценции газовых пробок потоки газа в дискретной и непрерывной фазах полностью смешиваются. Таким образом, весь реактор рассматривается как бы составленным из нескольких последовательно соединенных реакторов (рис. VII-17). В результате такого допущения режим в значительной мере приближается к стержневому (идеальное вытеснение) и конверсия в реакторе повышается. Однако остается неясным, каким образом происходит смешение газа из разных фаз при коалесценции двух газовых пробок. [c.275]

Аналогично находим и уравнение материального баланса для фазы пузырей. Это уравнение с учетом отрицательного знака для межфазного потока и выше принятой формулировки физической модели запишем в виде [c.124]

Случай 2 [Л -у со, (р оо)]. Эти условия соответствуют интенсивному межфазному обмену, при котором концентрация в плотной фазе равна концентрации в фазе пузырей и, следовательно, — С, = 0. С учетом последнего равенства вместо двухфазной модели псевдоожиженный слой можно рассматривать как однофазную систему, описываемую уравнением [c.130]

Увеличение масштаба при приближенном моделировании. В этом случае физические свойства системы могут быть одинаковы в модели и образце. Кроме того, мы должны стремиться к достижению в обоих аппаратах одинаковой степени диспергирования, выраженной через средний диаметр капель (пузырей) или величину межфазной поверхности. Это возможно только при реализации приближенного подобия аппаратов с мешалками (явления, оказывающие незначительное влияние на ход процесса, не учитываются). [c.450]

Поведение реального физического процесса в данных условиях может совпадать с поведением идеального процесса, а может и не совпадать с ним. Так, при движении твердых частиц в жидкости при захлебывании наблюдается нарушение только условия стационарности. Поведение потока в данном случае может быть описано в рамках принятой нами модели идеального дисперсного потока, но с использованием нестационарных уравнений. При движении пузырей в условиях, близких к захлебыванию, в среднем поток остается стационарным (расходы фаз не изменяются), но нарушаются условия отсутствия коалесценции и монодисперсности частиц, что приводит к существенным изменениям картины течения и соответственно к кризису принятой модели идеального дисперсного потока. В частности, существенно изменяется сила межфазного взаимодействия, появляется значительная неравномерность распределения пузырей по сечению аппарата, а движение фаз, по-видимому, уже не может быть удовлетворительно описано с помощью двухскоростной модели. [c.96]

Математическое моделирование процесса в псевдоожиженном слое проведено с использованием двухфазной модели [16]. Расчет показал, что при применении в -реакторе специальных внутренних устройств, разбивающих пузыри и увеличивающих коэффициент межфазного обмена, показатели процесса дегидрирования в псевдоожиженном слое не уступают показателям процесса в трубчатом реакторе, приближающемся к реакторам идеального вытеснения. [c.689]

Интенсивность обмена газом между пузырем и непрерывной фазой оказывает влияние на скорость превраи ения реагента, содержащегося в пузырях. Суммарная скорость межфазного обмена газом зависит от разностей концентраций, являющихся в свою очередь, очевидно, функцией интенсивности перемешивания в слое. Следовательно, в общем случае интенсивность перемешивания в псевдоожиженном слое определяет его рабочие характеристики. [c.254]

При рассмотрении слоя со свободным барботажем пузырей необходимо учитывать их коалесценцию. Напомним, что для случая поршневого режима постулировали полное перемешивание газа дискретной и непрерывной фаз при коалесценции. Вероятно, для слоев с барботажем пузырей можно ожидать более высокой скорости межфазного обмена газом, нежели для изолированного пузыря в отсутствие коалесценции. [c.291]

В то же время, если скорость процесса в целом лимитируется химической реакцией, то представляется возможным рассматривать систему как реактор непрерывного действия с перемешивающим устройством. В промежуточном случае для расчета скорости протекания химических реакций требуется знание механизма контакта между газом и твердыми частицами. Необходимо располагать точной информацией о режиме газового потока через непрерывную фазу (т. е. идеальное вытеснение или полное перемешивание степень продольного перемешивания), скорости межфазного обмена газом, распределении пузырей по размерам, а также о соотношении диаметров облака циркуляции и пузыря. [c.336]

Таким образом, как показывают опыты с мелкими частицами, хотя при определенных условиях доминирует степень циркуляции газа между пузырем и окружающим его облаком, но обычно действует еще добавочный фактор, способствующий обмену. Скорость межфазного обмена газом была определена путем ввода одиночных пузырей трассирующего газа в слой твердых частиц размером от 50 до 136 мкм, поддерживаемый потоком воздуха в состоянии начала псевдоожижения. При сравнительно близких размерах пузыря в обеих упомянутых работах получено хорошее совпадение коэффициентов обмена, среднее значение которых для частиц 50 мкм составляет около 2 см/с. Дополнительные сведения о природе межфазного обмена газом при условиях, благоприятствующих образованию облака, были получены при фотографировании пузырей в газовых псевдоожиженных слоях. Установлено, что при малых значениях отношения Uь umf обмен газом происходит за счет непрерывного осыпания облака, а нри высоких значениях этого отношения [c.363]

Обмен газом осуществляется между системой пузырь — облако и непрерывной фазой. Это положение находит в основном логическое подтверждение и лишь частично — экспериментальное. До настоящего времени нет исчерпывающего математического анализа, позволяющего оценить скорость межфазного обмена, которая зависит от размеров пузыря и частиц и от объема облака. Различные попытки в этом направлении рассмотрены в следующем разделе. [c.364]

Партридж и Роу оценили межфазный обмен, исходя из маловероятного предположения о полном перемешивании газа внутри пузыря с газом в окружающем его облаке. Кроме того, на основании опытов с меченым газом они пришли к заключению, что скорость переноса по порядку величин согласуется с рассчитанной для процесса диффузии через пограничную пленку облака . Для определения скорости межфазного газового обмена было предложено следующее уравнение [c.364]

Таким образом, межфазный обмен газом между пузырем и гидродинамическим следом происходит за счет сквозного потока и диффузии, а перенос газа из облака в непрерывную фазу — только за счет диффузии. Необходимо также отметить, что коэффициент К ьс соответствует используемому Дэвидсоном и Хар- [c.365]

Предложенное недавно выражение для межфазного обмена газом между поршнем и непрерывной фазой учитывает влияние на диффузионную составляющую сквозного потока через поверхность раздела газовый поршень — непрерывная фаза. С небольшими изменениями эта теория, рассмотренная детально в главе V, может быть использована применительно к пузырям. [c.365]

Экстремальные ситуации могут возникнуть при использовании низких слоев, в присутствии очень крупных пузырей и при высоких скоростях химической реакции в этих условиях эффективность реактора может оказаться зависимой от скорости межфазного обмена газом и конструкции газораспределительного устройства. [c.371]

Однако кипящий слой обладает и рядом недостатков. Наиболее важным из них является неоднородность слоя. Значительная часть потока газа проходит сквозь него в виде газовых пузырей и струй, составляющих как бы особую фазу, в которой отсутствуют химические превращения. Диффузия реагентов из пузырей в промежутки между твердыми частицами затруднена, вследствие чего возникает дополнительное — межфазное — сопротивление массообмену между потоком газа и поверхностью катализатора. [c.269]

Общая система уравнений, отнесенная к единице площади поперечного сечения реактора, для процесса в кипящем слое, тормозимого как межфазной, так и внешней диффузией к частицам катализатора, включает дифференциальные уравнения переноса вещества из газовых пузырей через поток газа в плотном слое к приповерхностному слою [c.312]

Присутствие в аэрируемых смесях гидрофильных растворенных веш,еств (даже в незначительных количествах) увеличивает межфазную поверхность контакта. Это объясняется тем, что такие растворенные вещества (например, спирт) препятствуют коалесценции газовых пузырей. [c.458]

На микроуровне рассматриваются все элементы дисперсной фазы (пузырь, капля) и все явления, происходящие как в объеме, так и на межфазной фанице. Явления, происходящие на микроуровне определяют гидродинамическую обстановку в ло- [c.103]

Уточнение модели переноса вещества. Оценим теперь влияние других факторов диффузию газа в плотной фазе, дисперсию газа в разреженной фазе, характер потока (восходящий или нисходящий) в плотной фазе, наличие частиц в пузырях и др. Как будет показано ниже, роль всех этих факторов существенно меньше по сравнению с межфазным обменом. В то же время при отражении их в математической модели, как правило, повышается порядок исходной (невозмущенной) системы дифференциальных уравнений, решение которых даже в линейном случае громоздко. Часто оказывается достаточным найти первое приближение к решению невозмущенной системы. [c.48]

Трехфазная модель. Межфазный обмен пузырь — облако — плотная фаза [c.49]

Наличие катализатора в пузырях. В экспериментах с модельной реакцией наблюдается кажущаяся зависимость коэффициента межфазного обмена от константы скорости реакции при больших значениях этих констант [1, 71. Естественное допущение о наличии небольшой доли (оь) катализатора в пузырях [5] приводит к формуле [c.52]

Исследование процесса образования пузырей и капель при истечении жидкостей или газов из отверстий и сопел имеет исключительно важное значение для разработки научно-обоснованных методов расчета колонных аппаратов, в которых межфазная поверхность создается путем диспергирования жидкости или газа. Механизм образования пузырей и капель чрезвычайно спожен и определяется очень большим числом параметров. Параметры, влияющие на процесс образования пузырей, можно подразделить на конструктивные, параметры, связанные со свойствами газов и жидкостей, и режимные параметры. К первому классу относятся диаметр, форма, ориентация и конструкция сопла, а также материал, из которого он изготовлен. Кроме того, чрезвьиайно важным конструктивным параметром для образования пузырей, является объем газовой камеры, из которой происходит йстечение газа в жидкость. К параметрам, связанным со свойствами выбранной системы, можно отнести поверхностное натяжение на границе раздела фаз, плотность и вязкость жидкости и газа, угол смачивания и скорость звука в газе. И, наконец, режимные параметры включают объемный расход диспергируемой фазы, величину и направление скорости сплошной фазы, высоту уровня жидкости в колонне, перепад давления в сопле и температуру. Не все названные параметры равноценны и одинаково важны для процессов образования капель и пузырей, однако большинство оказывает существенное влияние на величину отрывного диаметра и частоту образования диспергируемых частиц. [c.48]

НИИ она падает. Объемная концентрация частиц в первом режиме сравнительно невелика, а скорость частиц достаточно высока. Наблюдается интенсивное мелкомасштабное пульсационное движение частиц и значительное перемешивание как сплошной, так и дисперсной фазы по высоте аппарата. Движение частиц во втором режиме носит замедленный и достаточно регулярный характер . Объемная концентрация частиц Bbmie, чем в первом режиме, и при не слишком больших расходах сплошной фазы близка к концентрации плотной упаковки. Продольное перемешивание значительно снижено по сравнению с первым режимом. Частицы соприкасаются друг с другом. Капли и пузыри в этом режиме заметно деформированы. За эти особенности второй режим движения капель и пузырей получил название режима плотной упаковки [156] или плотного слоя [133]. Из-за высокой объемной кош1ентрации частиц, а следовательно, и значительной межфазной поверхности, а также низких значений коэффициентов продольного перемешивания режим движения частиц во взвешенном состоянии имеет преимущества по сравнению с режимом обычного осаждения при проведении процессов тепло- и массообмена. [c.95]

Подобные контактные устройства широко распространены в промышленности и было бы весьма полезным иметь надежные данные о межфазной поверхности и о коэффициентах массоотдачи в жидкой и газовой фазах в различных условиях. Однако имеющиеся данные весьма разноречивы, причем еще одна из важных нерешенных проблем заключается в наличии влияния растворенных веществ на поведение системы. Размер пузырей при данных условиях, а следовательно, и газосодержание и межфазная поверхность сильно зависят от тенденции малых пузырей к коалесценции. Эта тенденция намного меньше почти во всех растворах по сравнению с чистым растворителем. Поэтому легко получить дисперсию мелких пузырей в растворе, в то время как в чистом растворителе они быстро коалесцируют, образуя пузыри больших размеров. О количественном влиянии растворенных веществ известно очень мало. Согласно Калдербэпку и др. для колпачковых тарелок оно оказывается менее важным, чем для устройств других рассмотренных ниже типов. [c.224]

Согласно Калдербэнку и Му-Янгу коэффициент ки выражается уравнением (IX,43) для пузырей, диаметр которых больше 2,5 мм, и уравнением (IX,42)—для более мелких пузырей. Обычно при низких скоростях мешалки диаметр пузырей больше 2,5 мм. С возрастанием интенсивности перемешивания значение коэффициента ки остается постоянным вплоть до момента, когда пузыри разрушаются до диаметра менее 2,5 мм. Тогда значение ки резко уменьшается, после чего вновь остается постоянным. Межфазная поверхность а" в единице объема дисперсии все время увеличивается с ростом числа оборотов мешалки. [c.228]

В основу поршневой модели псевдоожиженного слоя положены постулаты двухфазной прямоточной модели (см., например, книгу Дэвидсона и Харрисона причем обратное перемешивание не учитывается. Хоуменд и Дэвидсон указывают, что общая конверсия не чувствительна к степени перемешивания газа в непрерывной фазе. Таким образом, поршневая модель предполагает прямоток дискретной (пузыри) и непрерывной фаз, сопровождающийся межфазным обменом. [c.275]

Рассмотренные выше модели коалесценции, наряду с более ранними совершенно игнорируют наличие газового облака вокруг пузырей в псевдоожиженном слое. Общая интенсивность межфазного обмена газом между пузырем и непрерывной фазой, исходя из этих моделей, обусловлена газовым потоком через пузырь и массопередачей внутри его. Однако нигде не учитывается взаимосвязь между этими двумя составляющими, а их количественная оценка экснериментально не подтверждена. В выбранном экспериментальном диапазоне изменения рабочих условий соотношение между скоростями поднимающегося пузыря и газа в просветах между частицами было благоприятным для образования газового облака вокруг пyзыJ)eй. В этих условиях, как будет показано позже, упомянутые обменные характеристики весьма важны, хотя точно и неизвестны. [c.359]

Приведенные аргументы только объясняют (в свете имеющихся теоретических концентраций) относительный вклад сквозного потока газа через пузырь и диффузии в общий эффект массопере-носа. Вместе с тем было показано, что при скорости подъема пузыря, превышающей u f, газ, циркулирующий в его окрестности, контактирует только с твердыми частицами, находящимися в облаке. Возникает вопрос является ли в этих условиях циркуляция газа из нузыря в непрерывную фазу единственным фактором, способствующим межфазному обмену газом [c.361]

В этих условиях эффективность реактора с псевдоожиженным слоем будет, возможно, соответствовать теоретически рассчитанной по моделям, учитывающим межфазный обмен газом только за счет его циркуляции через пузырь и облако. Например, при использовании катализатора с размером частиц 360 мкм было установлено что экспериментальные данные хорошо согласуются с упомянутой выше моделью Однако при уменьшении размера частицы падает интенсивность циркуляции газа через облако и пузырь объем облака становится меньше, так что газ из нузыря контактирует с относительно меньшим числом твердых частиц. Отношение Ul,lu f при этом весьма велико, поэтому время пребывания газа, находящегося в пузыре, составляет лишь некоторую долю от времени его пребывания в непрерывной фазе следовательно, степень проскока будет высокой. Эти общие рассуждения не подкреплены экспериментальными наблюдениями. [c.363]

VIII-8), что в его экспериментальном диапазоне зависимость между j i и к, по существу, не зависит от изменения высоты осевшего слоя (к аналогичным выводам пришли также Оркатт с соавт. и Ланкастер ). Это означает, что эффективности катализатора в верхней и нижней частях реактора сопоставимы. Данное заключение примечательно, так как, согласно измерениям, дискретная фаза диспергирована более тонко в основании, чем в верхней части псевдоожиженного слоя со свободно барбо-тирующими пузырями Эти наблюдения качественно объяснимы, если предположить, что уменьшение поверхности пузыря и скорости переноса по высоте слоя сопровождается одновременным понижением скорости реакции за счет падения концентрации реагента (т. е. перемешивание в непрерывной фазе неполное). Следовательно, если, например, скорость реакции была бы лимитирующим фактором в основании слоя, то это положеняе должно было бы еще сохраниться на выходе из него, где скорости реакции и массопередачи были бы меньше и в результате не наблюдалось бы никакого влияния высоты слоя на его характеристику. Иная ситуация может возникнуть при больших расходах газа, когда возможно уменьшение скорости межфазного обмена газом из-за образования очень больших пузырей или при высоких скоростях реакции. [c.367]

Важным параметром пузырьковых моделей является скорость обмена газом между пузырями и непрерывной фазой. Установлено, что, если принять эту скорость по рекомендациям Дэвидсона и Харрисона и Орката , получается хорошее совпадение экспериментальных и теоретически рассчитанных результатов. Вместе с тем в экспериментально исследованном диапазоне изменения рабочих параметров обеспечивается хороший контакт между газом и твердыми частицами, а доля реагента, байпассирующего через слой, в общем близка к получаемой в идеальном непрерывном реакторе с мешалками. В связи с этим результаты проведенных экспериментов недостаточно показательны для количественной оценки интенсивности обмена требуется более строгая проверка в экспериментальных условиях, позволяющих регулировать в системе скорость обмена при больших степенях байпассирования. Установлено что экспериментальные скорости межфазного обмена газом могут почти вдвое превышать рассчитанные теоретическим путем. [c.370]

Как было отмечено Кафаровым [47], механизм физических процессов в технологических аппаратах чрезвычайно сложен и позна-нпе его требует создания Йоделей. В химическом реакторе имеют место три уровня физического моделирования. Прежде всего, исследователь сталкивается с необходимостью описания элементарных физических процессов, например, диспергирования, движения капель или пузырей, механизма межфазного обмена и т. п. Далее речь идет об описании коллективного эффекта, т. е. усреднения скорости физических процессов. Наконец, необходимо описать воздействие конструктивных особенностей аппарата и параметров процесса на усредненную скорость физических процессов. Следует, однако, отметить, что принципиально возможно описать воздействие конструкции аппарата и параметров процесса на элементарные физические процессы и лишь после этого проводить усреднение их скоростей. [c.23]

Важнейшим свойством массопередачи при лимитирующем сопротивлении сплошной фазы является квазистационарный характер процесса, что резко отличает массопередачу в сплошной фазе от массопередачи в дисперсной фазе. Лишь для случая массопередачи от пузырей очень большого диаметра (>25 мм) было отмечено [72, 73] некоторое уменьшение коэффициентов массопередачи с увеличением времени контакта. Однако для пузырей столь большого размера возможно возникновение специфических эффектов, например, изменение скорости обтекания частицы под влиянием градиента межфазного натяжения по механизму, рассмотренному Тимсоном и Дюном [74]. Уменьшение коэффициента массопередачи может быть связано также с механизмом движения столь больших пузырей, которые увлекают с собой некоторый объем сплошной фазы [75]. [c.210]

Объемную долю дпсперсной фазы применительно к системам жидкость—газ часто называют газосодержанием, а применительно к системам жидкость—жидкость — динамической удерживающей способностью. Термин динамическая удерживающая способность подчеркивает, что речь идет о той части дисперсной фазы, находящейся в колонне, которая находится в движении в виде капель или пузырей и активно участвует в процессе межфазного обмена. [c.272]

Объемный коэффициент массопередата Ров определяется как величиной удельного, на единицу поверхности, коэффициента массопередачи между фазами, так в поверхностью межфазного контакта, т. е. числом и размером пузырей. Он выражается формулой [c.313]

Имеется большое количество работ, посвяш,енных расчету и экспериментальному определению коэффициентов межфазного переноса, диффузии, частиц, диаметру пузырей, расширению слоя и других параметров кипящего слоя. Обзор этих результатов дан, например, в монографии Аэрова и Тодеса [3]. Приведем для иллюстрации некоторые расчетные формулы из этой монографии. [c.314]

К третьему уровню иерархии ФХС (рис. 1.1) можно отнести следующие явления [1, 20, 21 ]. Элемент дисперсной фазы (пузырь, капля), в котором протекают химические реакции как в объеме, так и на межфазной границе, движется в объеме сплошной фазы под действием сил Архимеда, инерционных сил и сил сопротивления, подвергаясь одновременно воздействию механизма переноса массы (ПМ), энергии (ПЭ) и импульса (ПИ) через границу раздела фаз в направлении 1 2. В качестве исходной причины возникновения межфазных потоков субстанций, обусловливающей всю совокупность явлений, составляюпщх механизм межфазного переноса, естественно принять неравновесность гетерогенной [c.26]

Деформация границы раздела фаз связана с целым рядом эффектов, из которых к наиболее существенным можно отнести следующие а) дробление капель или пузырей (ДР2) и связанное с этим изменение площади межфазной поверхности (ИПГРФ) (дуги 41, 42, 48) б) развитие межфазной турбулентности (МТУР), спонтанного эмульгирования (СПЭМ) и явления поверхностной эластичности (ПЭЛ) (дуги 43, 44, 45, 49, 50) в) изменение термодинамических характеристик в объеме включения (ИТХа) давления насыщения, температуры, состава степени отклонения от химического равновесия (Ай2) и т. п. (дуги 46, 47). Перечисленные эффекты, связанные с деформацией границы раздела фаз, интенсифицируют процессы межфазного переноса массы (ПМ1 2), энергии (ПЭ1 2) и импульса (ПИ1 2). Это влияние условно отображается обратной связью 51. При выделении эффектов третьего уровня иерархии ФХС предполагается, что межфазный перенос субстанций всех видов осуществляется в полубесконечную среду (т. е. отсутствуют эффекты стесненности). [c.29]

Роль этого фактора может быть заметной для свободнокипящего слоя с малым межфазным обменом и большой дисперсией скоростей подъема пузырей. Для ОПС дисперсия скоростей невелика [16], [c.52]