Массообмен в системах газ—жидкость

Экспериментальному изучению массообмена в системах жидкость -жидкость в случае лимитирующего сопротивления сплошной фазы посвящено большое количество экспериментальных исследований [257, 301, 302]. При отсутствии ПАВ массообмен в капли удовлетворительно описывается уравнением Буссинеска — Хигби (4.16) в интервале 10 < [c.203]

При отсутствии циркуляции внутри частицы уравнения конвективной диффузии сводятся к уравнению молекулярной диффузии. Будем рассматривать массообмен, осложненный прямой бимолекулярной реакцией дробного порядка. Для обратной реакции приведем два случая -мономолекулярную и бимолекулярную реакцию. Рассмотрим общий случай соизмеримых сопротивлений фаз. Циркуляцией внутри частицы можно пренебречь в системе жидкость-газ из-за больщих значений д или при наличии ПАВ, тормозящих циркуляцию. [c.284]

Течения систем жидкость — жидкость. Примером применения таких течений служит поток водонефтяных эмульсий в трубопроводах и жидко-жидкостных массообменных системах извлечения растворителя. Оборудование для экстракции растворителя включает в себя насадочные и вибрационные колонны, контакторы перемешивания и трубопровода. [c.176]

Экстракция в системах жидкость—жидкость представляет собой массообменный процесс, протекающий с участием двух взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидких фаз, между которыми распределяется экстрагируемое вещество (или несколько веществ). Так, например, очистку сточных вод производят экстракцией бутилацетатом, в который предпочтительно переходят одноатомные и многоатомные фенолы. [c.520]

В основу классификации массообменных аппаратов положен принцип образования межфазной пов-сти 1) аппараты с фиксированной пов-стью фазового контакта к этому типу относятся иасадочные и пленочные аппараты, а также аппараты (для сушки, с псевдоожижением), в к-рых осуществляется взаимод, газа (жидкости) с твердой фазой 2) аппараты с пов-стью контакта, образуемой в процессе движения потоков среди аппаратов этого типа наиб, распространены тарельчатые, для к-рых характерно дискретное взаимод. фаз по высоте аппарата к этому классу следует также отнести иасадочные колонны, работающие в режиме эмульгирования фаз, и аппараты, в к-рых осуществляется М. в системе жидкость-жидкость (экстракция) 3) аппараты с внеш. подводом энергии - аппараты с мешалками (см. Перемешивание), пульсационные аппараты, вибрационные (см. Вибрационная техника), роторные аппараты и др. [c.658]

Из сравнения соотношений для прямотока (1.110) и противотока (1.113), нетрудно видеть, что они имеют форму, аналогичную уравнениям рабочих линий для массообменных процессов в системах жидкость— пар (газ) [7]. [c.68]

Если массообмен происходит в дисперсной системе жидкость — жидкость, то так обозначать рассматриваемые величины нельзя и следует оперировать индексами г (дисперсная фаза) и с (сплошная фаза) и т. д. [c.306]

Массообмен в системах жидкость — жидкость имеет место в процессах экстракции. Экстракция особенно распространена в нефтехимической, коксохимической, пищевой и фармацевтической промышленностях, а также в атомной энергетике. [c.320]

Адсорбция в аппаратах непрерывного действия с псевдоожиженным слоем. Отличительной особенностью аппарата для непрерывной адсорбции в псевдоожиженном слое по сравнению с аппаратом периодического действия является большая производительность. Как показано в монографии [41], по высоте псевдоожиженного слоя непрерывного действия при постоянной скорости подвода вещества устанавливается определенный стационарный профиль концентраций, несмотря на неравномерность отработки частиц в таком слое. В аппаратах непрерывного действия массообмен заканчивается на определенной высоте от входа в адсорбер. Необходимо отметить, что при адсорбции растворенных веществ длина участка массообмена больше, чем при адсорбции газов и паров. Это объясняется тем, что коэффициент массообмена в системе жидкость — твердое тело по крайней мере на порядок меньше соответствующего коэффициента в системе газ — твердое тело. Однако и в случае адсорбции из растворов выше некоторого участка слоя в потоке устанавливается постоянная концентрация вещества, равновесная со средней степенью отработки адсорбента. В таком случае расчет процесса адсорбции в аппарате непрерывного действия можно проводить [41], используя уравнение материального баланса [c.140]

Диспергирование в системах жидкость—жидкость, газ-жидкость применяется для создания развитых межфазных поверхностей Р, обеспечивающих высокую интенсивность тепло- и массообменных процессов. В этом случае в пропускной способности кР поверхностной стадии процесса переноса прежде всего существенно увеличивается Р кроме того, диспергирование часто сопровождается также повыщением коэффициента тепло-или массопередачи к. Для указанных выше дисперсных систем размер капель (пузырьков), их распределение по размерам и межфазная поверхность являются важными технологическими факторами при организации процессов переноса и расчете тепло- и массообменных аппаратов. [c.461]

Наиболее надежные результаты определения парожидкостного равновесия в системах, содержащих формальдегид, по всей видимости, получаются с применением так называемого статического метода, когда исследуемая смесь при всех условиях находится под давлением своих неконденсируемых насыщенных паров, но не кипит. Дополнительный массообмен между жидкостью и паром осуществляется путем применения механических перемешивающих устройств. В последние годы распространение получил прибор, известный под названием изотенископа [291]. Конструкция прибора удобна для отбора проб паровой фазы, для последующего анализа методом газожидкостной хроматографии. Для получения данных при повышенном давлении применяются термостатированные бомбы, снабженные чувствительными манометрами. Статическим методом было изучено изотермическое равновесие между жидкостью и паром в системе формальдегид — вода при температурах от 40 до 90 °С [292], а так-же 110—200 °С. В лаборатории автора были определены также температуры кипения смесей [c.141]

Это, например, отстойно-смесительные экстракторы для переработки тонкодисперсных частиц, приближающиеся к подобным аппаратам для системы жидкость—жидкость, разного типа секционные аппараты, в которых имеет место интенсивное перемешивание фаз, а затем из разделение для передачи в соседнюю секцию. В аппаратах такого типа широко используются различные методы интенсификации массообмена между фазами (перемешивание, пульсации, низкочастотные механические колебания, кипящий слой). Следует, однако, иметь в виду, что нарушение противотока в каждой секции такого аппарата при значительных величинах критерия Фурье может привести к ухудшению всех показателей процесса, несмотря на то, что в каждой секции массообмен будет весьма эффективен. [c.208]

Значения коэффициентов массопередачи в зависимости от скорости вращения мешалки приведены на рис. 230. Резкий наклон линий на рис. 230 характерен для массообмена в системах жидкость — жидкость. С увеличением числа оборотов мешалки в результате усиления турбулентное ги возрастает не только коэффициент массопередачи Ке, но и поверхность контакта фаз. Суммарное влияние этих двух явлений на массообмен характеризуется величиной объемного коэффициента массопередачи [c.476]

Указанные эффекты в процессах переноса, возникающие при интенсивном массообмене, широко обсуждались в связи с системами жидкость—твердое тело [154]. Проведенные исследования были направлены на интенсификацию промышленных электрохимических процессов [155]. [c.82]

Для расчета массообменных процессов между отдельными фазами, протекающих в системах жидкость-пар, жидкость-жидкость, жидкость—жидкость—пар, жидкость-твердое тело, жидкость—газ, необходимо знать составы равновесных фаз при определенных температурах и давлениях. Наиболее надежно эти данные могут быть получены экспериментальным путем в соответствующих приборах. Данные по фазовому равновесию жидкость-жидкость, полученные при 20 °С, необходимы, главным образом, для предварительных оценок эффективности метода экстракции по сравнению с другими методами разделения, а также для расчета экстракционных установок, флорентийских сосудов, используемых при гетероазеотропной ректификации. Данные же, полученные при температурах кипения и атмосферном (реже при других) давлении, необходимы для расчета установок ректификации гетероазеотропных и расслаивающихся смесей. [c.148]

Расчет необходимой высоты н движущегося слоя может быть выполнен с помощью метода числа единиц переноса, используемого при расчетах массообменных аппаратов, работающих с системами жидкость - газ или жидкость - пар (см. процессы абсорбции и ректификации в гл. 5 и б). [c.533]

Системы жидкость — газ, жидкость — твердое, газ — твердое, газ — газ, жидкость — жидкость, твердое — твердое. Вопросам, связанным с теорией процессов в этих системах, а также проектированию массообменных аппаратов и оборудования, посвящены четыре главы. Здесь приведены справочные данные, необходимые для расчета и экономического сравнения различных конструкций колонн, фильтров, центрифуг, отстойников, смесителей и другого оборудования. Большое внимание уделено новым аппаратурным конструкциям. [c.6]

К сожалению, в литературе отсутствуют данные о скоростях массопереноса в дисперсной фазе. Однако на основе результатов немногочисленных работ по массообмену в системе жидкость — жидкость в условиях механического перемешивания [91, 95—99] можно судить о порядке величин не только Рс, но и объемных коэффициентов массопередачи Кг- Для маловязких сред ((АсЛ г 1 МПа-с) коэффициент массопередачи РсЛ Ю м/с, а для вязких ( Хс 20 МПа-с)—на порядок меньше. Объемные коэффициенты массопередачи изменяются в пределах Л у=90—1200 ч". Согласно данным работы [98], значения Ку определялись энергией, вводимой мешалкой в единицу объема жидкости. [c.295]

Рис. 5.29. Аппарат для противоточных массообменных процессов в системе жидкость-газ—твердое тело

Смеситель-отстойник — это аппарат,, предназначенный для проведения противоточных многоступенчатых массообменных процессов (например, экстракции) в системе жидкость — жидкость и состоящий из набора секций. Каждая секция состоит из смесительной и отстойной камер [1]. [c.219]

Большинство литературных данных, относящихся к массопередаче в системах жидкость — газ и жидкость — жидкость, представлены либо в виде коэффициентов массоотдачи, либо в виде величин, так или иначе связанных с этими коэффициентами. Подробные таблицы экспериментальных результатов по массообмену и сводки известных корреляций для средних коэффициентов массоотдачи читатель может найти в специальной литературе [1—3]. [c.587]

Качественное рассмотрение, проведенное Дильманом [55, 67], приводит к выводу, что в системах жидкость — жидкость п = 23. Ддя установления этого закона необходимы надежные экспериментальные данные о зависимости коэффициента массопередачн от числа Шмидта. Из имеющихся в литературе данных по массообмену в системах жидкость — пар [68], жидкость — жидкость [69] и жидкость — газ [70, 71] следует, что в указанных системах й 2. [c.183]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на выполнение формулы аддитивности, более подробно. Выполнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызьшает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-активными веществами (ПАВ) [222-224]. К обсуждению роли поверхностного сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении. [c.171]

Бабак В. Н., Холпанов Л. П., Малюсов В. А., Жаворонков Н. М., в сб. Тепло- и массоперенос , т. 4, Минск, 1972, стр. 227. Установившийся массообмен в системе жидкость—газ в условиях ламинарного нисходящего прямотока, осложненный химической реакцией псевдопервого порядка. [c.268]

Особенностью таких экстракционных колонн является то, что обе массообменивающиеся фазы 5кидкие, сравнительно вязкие и не столг> значительно отличаются по плотностям, как системы жидкость — пар (газ). Аналогия гидродинамического процесса позволяет в соответствии с работами А. Н. Плановского и В. В. Кафа-рова [46] для выбора предельных скоростей движения массообмени-вающихся фаз использовать приведенное ранее уравнение (7. 27) [c.293]

При изучении динамики адсорбции в таких аппаратах, когда ожижающим агентом служила паро-газовая смесь, установлено 66], что время защитного действия псевдоожиженного слоя периодического действия практически равно пулю. Коэффициент перемешивания частиц в пссвдоожнженном слое, создаваемом газовым потоком, сильно отличается от соответствующего коэффициента в системе жидкость — твердое тело [41]. Хорошее перемешивание твердой фазы в этом случае приводит к тому, что частицы находятся примерно одинаковое время в лю-йом участке реактора. Если стадией, определяющей процесс, является внешний перенос массы, то массообмен в такой системе закапчивается на небольшой высоте (примерно 5— 10 диаметров зерна) от газораспределительной решетки. При адсорбции газов и паров характерны резкий экспоненциальный профиль распределения концентрации вещества по высоте слоя и постоянство величины адсорбции во всех точках слоя. Следствием этого и являются пренебрежимо малая потеря времени защитного действия слоя и линейиая зависимость величины /пр от 1в в системе газ — твердое тело. [c.138]

Основные исследования коэффициентов массопередачи в системе жидкость—жидкость многими учеными сначала проводились в так называемых диффузионных ячейках [12, 27, 77], где точно определена межфазная поверхность процесса и относительная скорость движения обеих фаз. На рпс. 1-13 представлен такой аппарат Левп [42]. Поверхность раздела фаз имеет форму кольца и расположена между перегородками 9 и 10. У каждой мешалки свой привод, поэтому можно регулировать турбулентность в обеих фазах. Массообмен может осуществляться в неустановившемся, периодическом процессе или, в случае течения двух фаз, в непрерывном процессе. [c.326]

Механическое перемешивание в системах жидкость—газ обычно осуществляется при проведении процессов, скорость которых лимитирована массообменом в сплошной фазе, т. е. при абсорбции т руд-норастворимых газов. В этом случае основное сопротивление массопередаче оказывается в сплошной фазе. При чисто физической абсорбции мешалки обычно не используются. Чаще их применяют для систем, в которых абсорбция сопровождается химической реакцией. Вероятно, это обусловлено малой растворимостью газа в жидкости, а при химической реакции растворимость газа возрастает в несколько раз. Типичные случаи перемешивания систем жидкость—газ — это процессы гидрирования, хлорирования, ферментации, биологической очистки воды и т. п. Необходимо отметить, что для многих химических реакций с малыми скоростями требуется длительное время контакта (пребывания), что легко может быть осуществлено в аппарате с мешалкой. Перемешивание дает возможность создания большой межфазной поверхности. Это вызывает значительное повышение коэффициентов массопередачи, рассчитанных на единицу объема, [c.328]

Хроматомембранный процесс предложен как общий способ осуществления массообменных процессов в системах — жидкость - газ и жидкость - жидкость в условиях относительного перемещения фаз, аналогично хроматографическому процессу. При этом одна из фаз может быть неподвижной, а вторая перемещается относительно нее, с последующей инверсией ролей фаз поток подвижной фазы останавливается, а неподвижная становится подвижной. При необходимости обе фазы перемещаются в пространстве навстречу или перпендикулярно друг другу по схеме, аналогичной непрерывной противоточной и двухмерной хроматографии соответственно. Подобная схема массообмена между потоками двух фаз позво.тяет решить проблему непрерывного разделения веществ. [c.247]

Например, при физическом описании процесса ректификации смесей вьщеляют следующие "элементарные процессы 1) гидродинамика потоков жидкости и пара в колонне 2) массообмен между жидкостью и паром 3) теплопередача между жидкостью и паром 4) испарение жидкости и конденсация пара. Все указанные элементарные процессы протекают либо на тарелке, либо в насадочной секции колонн и прямо связаны между собой. Полное описание этих процессов представляет собой чрезвычайно сложную систему уравнений. Только описание гидродинамики потока жидкости на тарелке (либо в насадке) с помощью уравнения Навье-Стокса представляет собой задачу чрезмерной вычислительной сложности. Не менее сложно и решение задачи полного описания массообмена между потоками жидкости и пара. Вместе с тем эти задачи должны решаться совместно как единая система уравнений. Отсюда следует, что без разумнььх упрощающих допущений здесь не обойтись. Поэтому обычно принимают идеализированное представление относительно движения потоков пара и жидкости (пар движется в режиме полного вытеснения, а жидкость полностью перемешивается на тарелке), а массопередачу выражают через эффективность ступеней разделений, определяемую в большинстве случаев полузмпирическими методами, либо вообще не рассматривают ее, считая, что на каждой ступени разделения достигается равновесие. [c.12]

Рассмотрим теперь связь локальной эффективности т д с объемным коэффициентом массопередачи КоуО. Для простоты будем рассматривать двухкомпонентную смесь. Пусть массообмен протекает в системе жидкость — пар, причем жидкость движется в направлении оси г, а пар — в на- [c.253]

В технике проведения массообменных процессов с участием твердой фазы часто используется состояние взвешенного слоя. При движении жидкости или газа через слой зернистого материала при некоторой скорости твердые частицы приходят в движение одна относительно другой. Образующаяся при этом двухфазная система получила название псевдоожиженного или кипящего слоя. Н. И. Гельнерин установил аналогию между свойствами псевдоожиженного слоя и свойствами капельной жидкости [57], аналогию, которая объясняет термин псевдоожиженный слой . Рассматриваемый метод проведения массообменных процессов имеет ряд преимуществ [57, 124, 155, 161] и нашел широкое применение главным образом для системы газ — твердое тело. Интересующая нас система жидкость — твердое тело в условиях псевдоожиженного слоя имеет ряд особенностей [c.98]

Аппараты с различными насадками применяют для проведения разнообразных процессов. Насадку устанавливают или засыпают в царги слоем определенной высоты и удерживают опорной решеткой. В ряде процессов (адсорбция, ионный обмен, некоторые химические превращения и т. д.) через слой насадки движутся однофазные потоки. Используемые для этих процессов насадки представляют собой кусковые или сыпучие твердые материалы. Насадочные колонны широко применяют для проведения массообменных процессов в системах жидкость — пар (газ) и жидкость— жидкость. В таких случаях имеют место двухфазные течения в слое насадки. Как правило, насадка должна обладать относительно больщим свободным объемом и развитой поверхностью. Используются насадки двух типов — насыпные и регулярного строения. Первый представляет собой насадочные тела определенной формы и размеров, изготовленные из керамики или металлов. Регулярные насадки чаще всего делаются из металлических листов или сеток, хотя в некоторых аппаратах, например градирнях, применяемых для охлаждения использованной в производстве воды, насадки изготовляют из неметаллических материалов (в частности, из дерева). [c.273]

Уравнение (У.56) не отражает влияния изменения физических свойств жидкостей на массообмен. Их влияние можно видеть из другого критериального уравнения, полученного В. Штробелем и др. р139] в РДЭ диаметром 45 мм, высотой 1,2 м на различных системах жидкость — жидкость, отличающихся широким интер- [c.309]

Экстракционное разделение — эго процесс извлечения одного или нескольких компонентов из растворов или твердых пористых материалов избирательно действующими растворителямй (экстрагентами). Различают экстракционные процессы в системах жидкость — жидкость жидкофазная экстракция) и экстрагирование в системах твердое тело — жидкость твердофазное экстрагирование). Экстрагирование относится к гетерогенным массообменным процессам (т. е. к процессам, осуществляемым в системах, состоящих из нескольких фаз) и может проводиться периодически или непрерывно. Движущей силой переноса извлекаемых компонентов из исходной смеси в экстрагент является разность концентраций в обеих фазах. [c.365]

Массообмен в системе жидкость — жидкость применительно к экстракционным процессам наблюдали на примере сложных солевых растворов в смеси с керосиновым раствором трибутилфосфата. В качестве объекта исследования использовали азотнокислый раствор, содержащий в 1 л 50 г азотной кислоты и 16,4 г металла. Экстрагентом служил 20%-ный раствор трибутилфосфата в керосине при отнощении водной фазы к органической 1 2. Поисковые работы проводились на частотах 300, 600, 750 и 1000 кГц с помощью пьезокварцевого генератора ГУ-3. Укрупненные испытания проводили на более мощной ультразвуковой установке. Из известных наиболее подходящими для жидкостной экстрации оказались ультразвуковые гидродинамические преобразователи. [c.388]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на вьшолнение формулы аддитивности, более подробно. Вьшолнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызывает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-актив ными веществами (ПАВ) [222—224]. К обсуждению роли поверхностно го сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении При переменном коэффициенте распределения формула аддитивно сти фазовых сопротивлений, как выше указывалось, неприменима Однако в некоторых случаях, которые будут рассмотрены ниже, форму ла аддитивности в несколько модифицированном виде выполняется [225 ] Зависимость коэффициента распределения от концентрации в задан ном диапазоне ее изменения в большинстве случаев можно описать интерполяционной формулой [c.171]

Экспериментальному изучению массообмена в системах жидкость — жидкость в случае лимитирующего сопротивления сплошной фазы посвящено большое количество экспериментальных исследований [257, 301, 302]. При отсутствии ПАВ массообмен в капли удовлетворительно описывается уравнением Буссинеска — Хигби (4.16) в интервале 10 < <Ке<1,2- 10 . При этом расчетные значешя критериев Шервуда превышают экспериментальные в среднем на 10 — 15 %. Для деформированных капель расчет проводится по среднему диаметру. При заторможенной циркуляции (твердая сфера) в работе [302] рекомендуется корреляция [c.203]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология