Скорость массоотдачи при абсорбции газов

Проведение опытов в этих условиях преследует обычно цель моделирования на лабораторных установках процесса абсорбции в промышленной аппаратуре, например в насадочных колоннах. Как показано в главе V, количественные оценки влияния химической реакции на скорость абсорбции обычно мало отличаются друг от друга независимо от того, сделаны ли они на основе пленочной модели или моделей поверхностного обновления Хигби или Данквертса. В большинстве случаев для данного значения коэффициента массоотдачи при физической абсорбции, k , по всем моделям получаются близкие предсказания в отношении этого влияния. Поэтому можно ожидать, что если лабораторная модель промышленного абсорбционного аппарата, предназначенная для изучения влияния реакции на скорость абсорбции, сконструирована с соблюдением существенного условия одинаковости значений в натуре и в модели, то, в соответствии с изложенным в главе V, данная реакция будет приводить к увеличению скорости абсорбции в обоих аппаратах в одинаковой степени (при одном и том же значении А, или парциального давления растворяемого газа у поверхности жидкости). [c.175]

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]

Значительная зависимость поведения дисперсной системы от физических свойств жидкости (а также и газа) выдвигает еще одну проблему. Если экспериментальные условия измерения скорости абсорбции, сопровождаемой химической реакцией, и скорости физической массоотдачи (ее коэффициента к ) не полностью гидродинамически идентичны, то нельзя найти действительные значения коэффициента ускорения абсорбции химической реакцией. Во избежание этого затруднения целесообразно измерять к1 одновременно с измерением скорости абсорбции реагирующего газа. Такое измерение . можно производить, используя, например, десорбцию [c.224]

В настоящем разделе обсуждается пример массоотдачи при вынужденной конвекции в случае, когда ламинарное течение и диффузия происходят в таких условиях, что по существу можно считать, что диффузия не влияет на ноле скоростей. В частности, рассмотрим абсорбцию газа А ламинарно стекающей пленкой жидкости В. Вещество А лишь слабо растворимо в В, так что вязкость жидкости заметно не изменяется. Введем в дальнейшем ограничение, что в жидкой пленке диффузия протекает настолько медленно, что А не проникает глубоко в 5 иными словами, расстояние проникновения должно быть мало по сравнению с толщиной пленки. Графическое представление изложенной ситуации дано на рис. 16-8. [c.469]

Воздух с примесью аммиака пропускается через орошаемый водой скруббер, заполненный насадкой из колец с удельной поверхностью 89,5 м /м . Свободный объем насадки 0,79 м /мз. Температура абсорбции 28 С, абсолютное давление 1 ат. Среднее содержание аммиака в газовой смеси 5,8% (объемн.). Массовая скорость газа, отнесенная к полному сечению скруббера, 1,1 кг/(м2-с). Определить коэффициент массоотдачй для газа, считая, что скруббер работает при пленочном режиме. [c.295]

У-9-3. Модели поверхностного обновления. Данквертс показал, что при использовании любой из двух моделей поверхностного обновления и равенстве коэффициентов диффузии всех компонентов скорость абсорбции также может быть найдена умножением коэффициента физической массоотдачи на движущую силу, равную количеству газа, которое требуется для насыщения единицы объема основной массы жидкости, когда концентрация свободного (непрореагировавшего) газа А возрастает от А° до Л. [c.130]

У-9-5. Критерий мгиовеииости реакции. Все реакции протекают с конечными скоростями, и понятие мгновенной реакции является идеализированным. Поэтому требуется какой-то общий критерий для оценки того, может ли данная реакция считаться мгновенной. Вообще говоря, мгновенности протекания реакции способствуют высокая удельная скорость реакции растворенного газа и низкое значение коэффициента массоотдачи для физической абсорбции. В таких условиях скорость процесса полностью лимитируется диффузией реагентов, а скорость реакции достаточна для поддержания равновесия во всех точках раствора кинетика реакции при этом не играет существенной роли. [c.135]

Метод сравнения коэффициентов массоотдачи при постоянной скорости газа и различных плотностях орошения [ 135, 136]. Этот метод применим для определения эффективной поверхности при абсорбции хорошо растворимых газов. Он основан на анализе зависимостей коэффициентов массоотдачи, найденных в опытах по абсорбции, от скорости газа и плотности орошения (стр. 169) сначала возрастает с увеличением Не, а, начиная От значения Не наступает область почти постоянных Рр ,. При дальнейшем увеличении Не наступает область, в которой Рр снова начинает возрастать эта область отвечает режиму подвисания. Плотность орошения, соответствующую значению Ре о, будем называть эффективной плотностью орошения Эффективная поверхность составляет [c.439]

VIII-1-4. Быстрые реакции. В этом случае реакция в пленке протекает в заметной степени, и скорость абсорбции существенно больше скорости физической абсорбции при тех же А и Л . Наиболее важный вывод, который можно сделать применительно к насадочным колоннам на основе проведенного в главе VI обсуждения процессов в проточных абсорберах, заключается в том, что если реакция достаточно быстра для существенного ускорения абсорбции по сравнению с чисто физическим процессом, то концентрация растворенного газа в массе жидкости будет близка к равновесному значению по отношению к условиям в этой массе. В то же время, если концентрация растворенного газа в массе жидкости существенно выше равновесного значения, то абсорбция лимитируется физической массоотдачей. Этот вывод связан с принятием условия о значительном превышении объема жидкости над объемом диффузионной пленки. Как было показано выше, такое условие, по-видимому, выполняется для насадочных колонн. [c.191]

Метод исследован ия массоотдачи при возгонке нафталина и при абсорбции хорошо растворимых газов [134, 1371. Определяют объемный коэффициент массоотдачи ( p )o при возгонке нафталина с поверхности сухой насадки (см. выше), а затем находят объемные коэффициенты массоотдачи при абсорбции хорошо растворимого газа (или при испарении чистой жидкости) на такой же насадке и при тех же скоростях газа. [c.440]

В процессах абсорбции, по механизму массопередачи аналогичных процессам ректификации, указанная ситуация складывается при поглощении плохо растворимого газа. В этом случае определяющим фактором является скорость переноса поглощаемого вещества в жидкости. При к С значение Коп лимитируется значением коэффициента массоотдачи в паровой фазе. Такое положение имеет место при абсорбции хорошо растворимого вещества. Поскольку скорость переноса в жидкой фазе велика, определяющую роль играет перенос в газовой фазе. [c.30]

Наиболее надежны по активной поверхности при абсорбции хорошо растворимых газов результаты, полученные методами 5 и 6. Из работ, выполненных этими методами, сомнительными представляются исследования Вейсмана и Бониллы (кривая ]0 на рис. 140), поскольку по их данным сильно возрастает с увеличением скорости газа, а влияние плотности орошения (при насадке кольцами) незначительно. Авторы опытов с кольцами не проводили, а обработали данные Теккера и Хоугена [145] по испарению воды с поверхности пористой насадки и данные Мак-Адамса [146] по испарению с орошаемой насадки. Мак-Адамс применял кольца из теплопроводного материала (угля), вследствие чего часть тепла передавалась путем теплопроводности через несмочен-ную поверхность насадки поэтому влияние плотности орошения на массоотдачу оказалось малым. Влияние скорости газа на массоотдачу в опытах Мак-Адамса, наоборот, завышено (показатель степени при скорости газа 0,9). [c.446]

Здесь г — константа скорости химической реакции второго порядка Da, Db — коэффициенты молекулярной диффузии абсорбируемого компонента и хемосорбента в жидкой фазе Рж — коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при физической абсорбции Лр — текущая концентрация абсорбируемого компонента в жидкости на границе раздела фаз h — высота абсорбера — константа фазового равновесия Шг, — приведенные скорости газа и жидкости. Индекс 1 относится к нижнему сечению, индекс 2 — к верхнему сечению аппарата. [c.156]

Исследование массопередачи в газовой фазе, проведенное на системе аммиачно-воздушная смесь — вода (абсорбция), показало, что для тарелок, у которых длина пути жидкости не слишком мала, коэффициенты массоотдачи к а являются функцией двух гидравлических параметров скорости газа в колонне и статического слоя жидкости и выражаются уравнением [c.79]

Все процессы абсорбции включают следующие важнейшие стадии 1) газ и жидкость соединяются вместе в соответствующем контактном аппарате 2) обе фазы приходят в состояние равновесия и 3) газо-жидкостные фазы разделяются. Требуемый материал переносится от газа к жидкости на стадии 2 со скоростью, которая зависит от его концентрации в газе и жидкости, коэффициентов массоотдачи в каждой фазе, растворимости вещества в жидкости и доступной для массообмена площади поверхности контакта фаз. [c.430]

Разные модели абсорбции. Кроме рассмотренных выше, были предложены и другие модели абсорбции. По кинетической модели Миямото [33] передача вещества происходит в результате проникновения молекул из газовой фазы в жидкую и одновременного обратного выделения их из жидкости в газ. Последний поглощается жидкостью, если число молекул, переходящих из газа в жидкость, больше числа молекул, выделяющихся из нее. Кинетическая модель не учитывает влияния на массопередачу гидродинамических условий и поэтому недостаточна для анализа передачи массы. В настоящее время кинетическая модель используется при анализе переноса вещества через поверхность раздела фаз (стр. 124). Ваковский [34] применил кинетическую модель с учетом скорости среды для анализа массоотдачи в газовой фазе. [c.108]

У и (У - Кг)ау Следовательно, при этом одна единица переноса соответствует высоте слоя насадки, на которой состав газа изменяется на величину, равную средней движущей силе массопередачи. Существует другой способ описания скорости абсорбции, основанный на применении коэффициента массоотдачи в жидкой фазе [уравнение (9.51)]. Материальный баланс для абсорбированного компонента определяется следующими уравнениями [c.465]

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе брался из наших экспериментальных данных по абсорбции SOg серной кислотой. Коэффициент массопередачи абсорбции SO3 олеумом определялся экспериментально (при той же скорости газа, плотности орошения и т. д.). Значения коэффициентов Генри для олеума, содержащего 20—21% свободного SOg, определялись из равновесных данных по давлению SOg над олеумом [ ]. При температуре 55° величина Н составляет 20.6 кг/м мм рт. ст. [c.242]

Однако характер влияния основных факторов на эти величины выявлен довольно четко. Установлено, что коэффициент массоотдачи в газовой фазе, отнесенный к единице площади тарелки возрастает с увеличением скорости газа по колонне и с повышением высоты пены, или высоты слоя жидкости, т. е. с повышением нагрузки по жидкости. Так, например, при определении paf методом абсорбции аммиака водой получено эмпирическое уравнение [49] [c.396]

Однако для расчетных целей при отсутствии части или всей требуемой информации может быть использован и другой подход, который часто оказывается менее трудоемким в смысле затраты времени, чем тщательный анализ всех деталей абсорбционного процесса. Коэффициент ускорения Е или удельная скорость абсорбции 7 зависят от состава раствора и газа и от величины Если использовать лабораторную модель абсорбера с известной поверхностью контакта фаз, в которой значение коэффициента физической массоотдачи таково же, что и в проект Груемой колонне, то можно определить значения Е или / , соответствующие составам жидкости и газа в различных точках проектируемого аппарата, и подставить их затем в уравнение (VIII,33) или (VIII,32). Использование лабораторных моделей для этой цели обсуждается в главе VII. [c.192]

Прн работе с некоторыми системами значение коэффициента физической массоотдачи к в условиях абсорбции, сопровождаемой реакцией, может суи1ественно отличаться от соответствующего значения при отсутствии реакции. Это наблюдается, например, при абсорбции двуокиси углерода растворами аминов, как установлено в работе П. Л, Т. Бриана и др., результаты которой рассмотрены в разделе Х-1, а также в работе Ю. В. Аксельрода, Ю, В. Фурмера и др. . При таких обстоятельствах, как и в более общем случае рекомендуется одновременно определять скорость абсорбции, сопровождаемой химической реакцией, и коэффициент кь-Последний может быть найден путем измерения скорости физической абсорбции или десорбции из раствора инертного компонента одновременно с абсорбцией газа, [c.214]

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]

Абсорбция хорошо растворимых газов. При абсорбции хорошо растворимых газов (исследования проводились преимущественно при поглощении ЫНз водой) активная поверхность контакта фаз остается неизвестной и поэтому на основе опытов обычно определяют объемные коэфф.ициенты массоотдачи р гт , причем Рги оказывается зависящим не только от массовой скорости газа Wr, но и от массовой скорости жидкости поскольку последняя влияет на величину Ое, входящую в про изведение Рг = РгОе- [c.388]

Массоотдача в жидкой фазе при больших скоростях газа (свыше 10 м-сек ) при нисходящем и восходящем прямотоке значительно интенсифицируется. Конобеев, Малюсов и Жаворонков [241 на основе опытов по абсорбции СО. водой получили уравнения [c.367]

Пратт [1361 полагает, что при абсорбции плохо растворимых газов больше, чем при абсорбции хорошо растворимых. Он объясняет это увеличением действительной скорости течения жидкости по насадке вследствие уменьшения смоченной поверхности, что интенсифицирует массоотдачу в жидкой фазе. Сравнение опытных данных по для хорошо и плохо растворимых газов не показывает, однако, заметной между ними разницы, что, возможно, является следствием различия в методиках. Очевидно, этот вопрос требует дальнейшего изучения. [c.452]

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]

Часто такой же массообмен осуш ествляется в других аппаратах, главным образом в колонных, в процессах абсорбции, ректификации и экстракции. В настоящее время для колонных аппаратов выполнено очень большое количество экспериментальных исследований, целью которых было определение коэффициентов массоотдачи и массопередачи, а также получение корреляционных уравнений для вычисления этих коэффициентов. К сожалению, полученные уравнения нельзя использовать для аппаратов с мешалками, так как они действуют иначе, чем полочные аппараты. На полке колонны перемешивание жидкости происходит благодаря кинетической энергии движущегося потока, например газа, в то время как в аппарате с мешалкой перемешивание обусловлено подводом механической энергии извне с помощью мешалки. Диспергирование одной из фаз в аппарате с мешалкой также протекает иначе. В колонне это обычно происходит на соответствующим образом перфорированной перегородке (полке), тогда как в аппарате с мешалкой — в основном благодаря работе мешалки. Дополнительную трудность представляет определение скорости фаз в аппарате с мешалкой. Поле скорости жпдкости здесь очень сложное, и единственной величиной для сравнения в этом случае может служить окружная скорость конца лопаток (лопастей) мешалки. Дополнительную трудность в обобщении экспериментального материала для аппарата с мешалкой вызывает таклче большое количество конструктивных вариантов этих аппаратов. [c.308]

Массоотдача в жидкой фазе при больших скоростях газа (wp > 10 м/с) в нисходящем прямотоке заметно интенсифицируется. В [55] на основе опытов по абсорбции СО2 водой нолучено уравнение [c.292]

Изучали абсорбцию малорастворимого углекислого газа водой. Опыты проводили в стеклянной трубке высотой 0,57 ж с внутренним диаметром 0,026 м при гравитационном стекании жидкости и в условиях перемешивания пленки. Перемешивание жидкой фазы осуществляли ротором, рабочая часть которого состояла из силоновых нитей — турбулизаторов, прижатых к стенке трубки по всей высоте колонны и перемещавшихся относительно стенки вдоль периметра трубки с заданной окружной скоростью. Исследовали влияние характеристик роторов — числа нитей N и диаметра нитей й (в мм), — скорости вращения ротора п (в об1мин), гидродинамической характеристики потока жидкой фазы (Ке) и температуры жидкости на коэффициент массоотдачи в жидкой фазе при перемешивании (р ). Опыты проводили в диапазоне чисел Рейнольдса от 40 до 5000 при температуре подаваемой на орошение воды 20 [c.29]

В дисковой колонне 41], которая рассматривается как модель насадочной башни, изучена кинетика абсорбции SO3 серной кислотой [27, 40]. Исследовано влияние основных параметров процесса — скорости газа, плотности орошения, температуры, концентрации газа и кислоты. Определены коэффициенты массопередачи и рассчитаны коэффициенты массоотдачи в газовой и жидкой фазах. Предложены уравнения для расчета коэффициентов массоот-дачи [42]. [c.19]

Пример 8.3. Брайэн, Вивиан и Хейбиб [13] измерили скорость абсорбции газообразного хлора водой при использовании абсорбера с орошаемыми стенками при полной высоте смачивания 4,68 см. В одном из опытов, проведенных при 25 °С, когда парциальное давление газа примерно составляло 0,02837 МПа и скорость подачи воды была 11,5 см / (см.мин), или 0,192 см с, они нашли, что коэффициент массоотдачи в жидкой фазе равен 0,016 см/с. Принимая, что в условиях эксперимента скорость обратной реакции пренебрежимо мала, требуется найти константу скорости первого порядка для реакции [c.349]