Скорость массоотдачи для капель

При всей своей простоте выражение (V.7) страдает рядом недостатков. Прежде всего дисперсность жидкости обычно определяется при ее разбрызгивании форсунками в неподвижный воздух. В реальных условиях движущийся газ может существенно повлиять на крупность образующихся капель. Далее, средний объемно-поверхностный диаметр капель дает представление лишь о величине поверхности, но ни в коем случае не отражает гидродинамических особенностей движения отдельных капель (направления и скорости их движения). Иными словами, использование величины ср.к не позволяет по существу применить уравнение (V.6) для определения поверхностного коэффициента скорости массоотдачи. Кроме того, в процессе своего движения капли жидкости могут не только самопроизвольно распадаться, но и коалесцировать при столкновениях, что приводит к изменению их размеров. При попадании на стены скрубберов капли могут либо дробиться, либо стекать в виде пленки. Если же учесть, что газ по сечению аппарата распределяется неравномерно и то обстоятельство, что при образовании капель и их ударе о зеркало жидкости в нижней части колонны абсорбция носит иной характер, чем при полете капли через газ, становится ясным, что аналитический расчет полого скруббера при сегодняшнем уровне знаний происходящих в нем процессов практически невозможен. В силу этого наиболее целесообразным представляется использовать для расчета скрубберов объемный коэффициент скорости абсорбции Kv, устанавливая его зависимость от основных параметров процесса. Эти зависимости удобнее всего представлять, как показала практика, в виде степенных функций. [c.213]

В большинстве случаев теоретическое определение коэффициентов массоотдачи проводят, рассматривая процесс массопереноса для каждой фазы в отдельности вне частицы (внешняя задача) или внутри частицы (внутренняя задача). Фактически это означает, что при решении задачи не учитывается влияние массопереноса в одной фазе на скорость массопереноса в др)той. Очень часто такая постановка вполне допустима. Во многих практических задачах перенос массы в одной из фаз либо вовсе отсутствует (растворение твердой частицы или пузырька однокомпонентного газа (пара) в жидкости, испарение капли однокомпонентной жидкости в газовом потоке и т. п.), либо скорость его значительно выше, чем во второй фазе. В последнем случае говорят, что процесс массопередачи лимитируется сопротивлением второй фазы. Так, при абсорбции хорошо растворимых газов и паров (NH3, НС1, HF, SO2, SO3, этанол, ацетон и др.) из газовой смеси водой в барботажных аппаратах скорость массопередачи лимитируется скоростью диффузии этих газов в пузырьках. Наоборот, процесс массопередачи при водной абсорбции плохо растворимых газов (О2, СО2, NO, N2O) лимитируется сопротивлением водной фазы. В обоих указанных случаях концентрацию переносимого компонента на межфазной поверхности со стороны г-й фазы можно считать известной и равной концентрации, находящейся в равновесии с постоянной концентрацией компонента во второй фазе. Таким образом, для решения уравнения (5.3.1.1) можно использовать граничное условие 1-го рода (см. подраздел 5.2.2). Это существенно упрощает решение задачи. В экспериментах определяют обычно не коэффициенты массоотдачи , (см. уравнение (5.2.4.1)), а коэффициенты массопередачи К(, определяемые уравнениями (S.2.6.2.). Однако проводить эксперимент стараются таким образом, чтобы массоперенос во второй фазе либо отсутствовал, либо протекал значительно быстрее, чем в первой фазе. Тогда коэффициент массоотдачи в первой фазе будет равен экспериментально определенному коэффициенту массопере- [c.274]

Выражение (6.390) для коэффициента массоотдачи в капле применимо только для капель очень малого размера < Ю м и определяет нижний предел скорости массопередачи. [c.306]

Так, для массообмена между сплошным потоком и каплями малого размера при соответственно малой скорости относительного движения капель и сплошной жидкости (Ее < 1) диффузионное сопротивление наружного пограничного слоя оказывается много меньше сопротивления диффузионному переносу компонента внутри капли, где жидкость при таких условиях остается практически неподвижной. Значение коэффициента массопередачи при Ке < 1 можно считать приближенно равным величине коэффициента массоотдачи рд между поверхностью капли и жидкостью внутри капли. Для массообмена между достаточно крупной каплей и сплошной средой при значительной скорости относительного движения (Не > 200) интенсивность массопереноса определяется величиной коэффициента массоотдачи р<. между сплошной фазой и поверхностью капли. При этом внутри крупной капли развивается интенсивное движение жидкости по замкнутым циркуляционным контурам. Такое движение приводит к выравниванию концентрации компонента внутри капли, что и соответствует малой величине внутреннего сопротивления массопереносу. [c.461]

Ус/Оа диффузионный критерий Прандтля Р , Д и - коэффициенты массоотдачи, диффузии целевого компонента и кинематической вязкости сплошной среды с1 - диаметр капли - относительная скорость движения капли и сплошной жидкости [c.460]

Поверхностный коэффициент Р , как это следует из рассмотрения массоотдачи к одиночным каплям, возрастает с увеличением скорости газа и уменьшением диаметра капель. Коэффициент Р уменьшается с повышением времени контакта, т. е. высоты аппарата, и мало зависит от скорости капель. Поверхность контакта увеличивается с возрастанием плотности орошения и уменьшением диаметра капель. [c.627]

В формулах (в) — (д) коэффициенты массоотдачи выражены в кмоль/[(м -с- кмоль/м )1 Шц — скорость свободного осаждения (всплывания) капли Од — коэффициент диффузии экстрагируемого вещества в дисперсной фазе. [c.594]

Скорость массопередачи. Если капля не осциллирует и на ее поверхности не адсорбированы поверхностно-активные вещества, величина коэффициента массоотдачи, вероятно, находится в пределах значений, получаемых по уравнениям (V, 88) и (V, 89). Критерий Пекле равен [c.215]

Массоперенос в пузыре. Вследствие того, что коэффициенты диффузии в газе на 4 порядка выше, чем в жидкости, процесс массопереноса в пузыре протекает значительно быстрее, чем в каплях. Степень извлечения различных газов и паров из пузыря диаметром 4 мм, равная 99 %, может достетаться уже на высоте слоя жидкости от 2 до 10-12 см. Такая высокая скорость массопереноса в пузырях приводит к значительным трудностям при экспериментальном исследовании этого процесса. Трудности эти связаны с очень большим вкладом так называемых концевых эффектов в общее количество вещества, поступающего в пузырек в процессе его существования. Разделить стадии, из которых складывается общий процесс массопереноса в пузырьке (массоперенос во время образования, собственно движения и коалесценции на поверхности жидкости) практически невозможно. При этом степень поглощения в процессе образования пузыря и выхода его на поверхность жидкости может составлять до 50 % и выше. Кроме того, в связи с очень большой скоростью массопереноса в процессе движения становится заметным влияние так называемого поверхностного сопротивления. По-видимому, этим объясняется тот факт, что в настоящее время механизм массопередачи в пузырьке до конца не выяснен, а имеющиеся экспериментальные результаты по определению коэффициентов массоотдачи достаточно противоречивы. Многочисленные результаты по определению коэффициентов массоотдачи при лимитирующем сопротивлении газовой фазы на барботажных тарелках различных конструкций практически не дают никакой информации о механизме массопередачи в движущихся пузырях. Это связано с тем, что в такого рода экспериментах определяется суммарный коэффициент массоотдачи на тарелке, включающий все три стадии процесса. [c.285]

В работе [8] мы использовали уравнение Левича для потока на каплю при < 1 [15], т. е. приняли т = 0,5 и допустили, что Па = 1. Тогда п = 0, т. е. коэффициент массопередачи от радиуса капли (и в рассматриваемом приближении — от интенсивности пульсации ) не зависит. Исследование массоотдачи из капель показало, что уравнение (21) выполняется в области средних капель до Яе 300, причем т = 0,5- -0,7 (при = 0,5 и выражении Ми через скорость циркуляции в капле было найдено с = 0,24 ). В области крупных капель т 2. Однако, несмотря на большое различие между критериальными уравнениями для средних и крупных капель, значение коэффициента массоотдачи слабо зависит от радиуса капель. Таким образом, подтверждается вывод работы [8] о слабой зависимости коэффициента массоотдачи от Я, хотя все же к уменьшается при дроблении капель (Пк = 0,15ч-0,3). [c.307]

С ростом частоты вращения мешалки коэффициент массоотдачи не увеличивается. Это может быть объяснено тем, что не зависит от Ке мешалки, а зависит от Не относительного движения капли в полимеризате. Скорость гравитационного осаждения капель воды в полимеризате может быть рассчитана по уравнению [c.46]

Зависимость поверхностного коэффициента массоотдачи от амплитуды пульсаций не является монотонной. При больших амплитудах коэффициент массоотдачи относительно мал. По мере снижения амплитуды он возрастает, достигая максимума при некотором значении амплитуды пульсаций. Дальнейшее уменьшение амплитуды приводит к снижению коэффициента массоотдачи. Можно предположить, что подобный характер зависимости = ф (а) связан с изменением размеров и скорости движения капель, которая в свою очередь определяет циркуляцию внутри капли и условия массообмена капли со сплошной фазой. [c.195]

Рис. 6.13. Коэффициенты массоотдачи от капель для сплошной фазы, рассчитанные по уравнению (6.26), где постоянная принята равной 0,6 вместо 1,13, и сравниваемые с соответствующими коэффициентами для твердых сферических частиц. В качестве примера рассмотрены капли нитробензола, падающие в воде с конечными скоростями, которые сообщаются в работе Хью и Кинтнера [102] = 1,74 мПа-с = 0,884 мПа-с

Таким образом, уменьшение диаметра капель и, соответственно, скорости их движения, приводящее к ослаблению внутренней циркуляции в каплях, способствует падению коэффициента массоотдачи. Возрастание в случае увеличения амплитуды пульсаций (при малых интенсивностях пульсаций) связано с существованием области увеличения скорости движения капель при уменьшении их размеров до некоторого критического значения. [c.195]

Циркуляция, возникающая в чистых системах для капель промежуточных размеров, приводит к повышению коэффициента массоотдачи к, сплошной фазы по двум причинам здесь предельная скорость выше, чем у жестких капель, и массообмену способствует скольжение поверхности капли (пограничный слой делается тоньше, не говоря уже о повышении предельной скорости). (См., кроме того, работу [204].) Колебания капель больших размеров снижают предельную скорость в сопоставлении с той, которая свойственна сферическим каплям, но вызывают увеличение отношения поверхности к объему. О повышении в несколько раз коэффициента массоотдачи в сплошной фазе в случае капель средних размеров по сравнению с твердыми сферическими частицами, свидетельствуют некоторые данные [12, 70, 78, 212], показанные на рис. 6.13. [c.263]

Пример 7.3. Паровая смесь, состоящая из 40 % (мол.) этилендихлорида и 60% (мол.) толуола подается в конденсатор при температуре 130°С и давлении 0,101325 МПа. Требуется найти состав первой капли конденсата, образующегося на холодной поверхности, как функцию общей скорости конденсации. Относительная летучесть равна 2,14, а коэффициент массоотдачи в газовой фазе [c.308]

Н — коэффициент Генри единицы измерения указаны в тексте. iu (k fUny) S в бинарных газовых смесях, где диффундирует только котонент А, /о = (k /Uav) ЦРвм/Р) X X S 2/3 / = (ft/ ppi/,,)Pr2/3. k — коэффициент теплопроводности, эрг/[с-см -(°С/см)]. k — коэффициент массоотдачи, см/с. кст — коэффициент массоотдачи при предельной скорости движения капли. [c.228]

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]

Скорость на экваторе капли определим по формуле (5.3.2.22). Скорость всплытия капли, необходимая для расчета чисел Рейнольдса и Пекле, по формулам (3.2.6.17НЗ.2.6.20) составит V xj = 0,088 м/с. Тогда Re = 263 ц = 0,644 /,= 1,04 Ре, = 2,86 10 She = 502,8, а коэффициент массоотдачи в сплошной [c.289]

Коэффициенты массоотдачи в дисперсной фазе зависят от размеров капель. Для крупных капель, размер которых превыщает размер капель, обладающих максимальной скоростью осаждения по Кинтнеру [16], Трейбал рекомендует применять уравнение Хандлоса и Барона [34], в котором скорость осаждения капли о заменена скоростью скольжения [c.268]

Из уравнения (20.123) или из рис. 20-14 можно рассчитать соответствующее значение поправочного мнонштеля 0 . Это значение равно 0,987 и постоянно во всех точках поверхности капли. Применяя его, находим исправленное значение скорости массоотдачи [c.601]

Из ряда работ, особенно советских ученых, следует, что скорость массоотдачи к поверхности сильно перемешиваемой жидкости может совершенно не зависеть от коэффициента молекулярной диффузии переносимого растворенного вещества. Так, Кишиневский и Серебрянский [80] не обнаружили влияния изменения В при абсорбции водорода, азота и кислорода водой, перемешиваемой мешалкой с частотой 1700 об/мин. Аналогичную картину при переносе между двумя перемешиваемыми несмешивающимися жидкостями установил Льюис [94]. Однако Мак-Мейнеми, Дэвис, Уоллен и Коз [106], используя пары несмешивающихся жидкостей и установку, аналогичную той, которую применял Льюис, пришли к заключению, что существуют пропорциональность Этот вывод был основан как на анализе их собственных данных, так и данных Льюиса. Возможно, что в случае высоких скоростей перемешивания, при которых проводили опыты Кишиневский и Серебрянский, небольшие капли одной фазы были диспергированы в другой, где они достигали равновесия прежде чем происходили их коалесценция и возвращение в первую фазу. [c.176]

Массоотдача в газовой фазе. Известно лишь небольшое число работ, в которых массоотдача в газовой фазе для одиночных капель изучалась при абсорбции. Почти во всех работах исследовались испарение капель или теплоотдача от газа к твердым шарам. Во многих опытах капли или шары закреплялись неподвижно, а газ двигался около них с определенной скоростью. Исследования процессов теплоотдачи к твердым шарам или испарения с их поверхности не воспроизводят точно действительных условий в жидкой капле (деформацию и вибрацию капли). Однако полученные таким путем данные удовлетворительно совпадают с данными, полученными для жидких капель. Наблюдается также совпадение данных по теплоотдаче и массоотдаче в этом случае в уравнениях теплоотдачи критерий Nu и Рг должны быть заменены на соответствующие диффузионные критерии Nu и Рг . [c.624]

Плато на кривых зависимости скорость экстракции —интенсивность перемешивания является неоспоримым доказательством медленных гомогенных реакций, если показано, что поверхность изменяется в широких пределах [9, 100]. Маловероятно, чтобы Щ коэффициент массопередачи снижался с уменьшением диаметра капель в такой же мере, в какой возрастала поверхность фазового контакта. Так, Розен [101] считает, что для чистых жидкостей коэф-фициент массоотдачи слабо зависит от радиуса капли. Действи-тельно, изучение массоотдачи диэтилгексилфосфорной кислотой при переходе ее из декана в воду [102] показало, что для мелких капель f диаметром 1,0-10 —5,8-10" см коэффициенты массопередачи практически не зависят от диаметра. [c.400]

Уравнение (У1-150) основано на модели, которая исходит из обновления поверхности капель, обусловленного внутренней циркуляцией жидкости в них. В этом уравнении не учитывается влияние межфазного натяжения на внутреннюю циркуляцию в капле, что является наиболее серьезным недостатком модели. Опытные величины коэффициентов массоотдачи и значения их, рассчитанные по уравнению (УЫ50), по крайней мере на порядок выше значений, получаемых при допущении, что массообмен происходит за счет молекулярной диффузии в шарообразную каплю без внутренней циркуляции в период ее подъема или падения. Уравнения (У1-147) и (У1-150) дают, по-видимому, наилучшие результаты применительно к большим каплям, для которых силы межфазного натяжения пренебрежимо малы, и низким скоростям, при которых деформация капель не имеет существенного значения. [c.461]

Скорость массопередачи в сплошной фазе также зависит от структуры потоков в капле. Если капли ведут себя как твердые сферы, то для расчета коэффициента массоотдачи в сплошной фазе можно. использовать корреляцию Штайнбергера и Трейбала [c.307]

После высушивания до некоторого значения концентрации Ск, твердой фазы, определяемой для каждого продукта экспериментально, на поверхности капли образуется твердая оболочка (корка) и размер частицы при последующей сущке остается неизменным. Считается, что сушка частицы продолжается согласно уравнению массоотдачи. Температура поверхности частицы увеличивается, количество получаемой от сушильного агента теплоты уменьшается, и это приводит к снижению скорости сушки. [c.365]

Дисперсная фаза. Опытные данные о массоотдаче в двухфазных жидких системах отсутствуют. Можно, однако (см. главу V), рассматривать капли как циркулирующие сферы с эффективным коэффициентом диффузии Оп, из.меняющимся от Во до 2,5 Во в зависимости от степени внутренней циркуляции. Измеряя скорость растворения о-толуидина в воде в аппарате с мешалкой, Нагата пришел к выводу, что с увеличением числа оборотов мешалки общая скорость процесса увеличивается главным образом в результате увеличения межфазовой поверхности, в то время как Во даже уменьшается оба эти явления, как установлено, обусловлены уменьшением размера капель. [c.470]

Однако существует предельная скорость, при которой начинаются структурные преобразования потока, вызывающие снижение объемного коэффициента масоотдачи. При этой скорости воздуха шары уже не в состоянии разрушить струи в слое удельная межфазная поверхность изменяется более медленно часть жидкости уносится, так как шары уже не могут отделить все капли. В результате объемный коэффициент массоотдачи начинает уменьшаться, но и в этих условиях он значительно больше, чем для провальных тарелок без насадки при тех же нагрузках по газу и жидкости. [c.93]

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]