Коэффициент скорости массообмена

Основными вопросами, изучаемыми в массопередаче, являются законы фазового равновесия, позволяющие установить равновесные концентрации и направление течения процесса движущая сила массообменных процессов коэффициенты скорости массообменных процессов. [c.231]

В первой и третьей зонах реактора протекают физические процессы подвода и отвода веществ, подчиняющиеся общим законам массопередачи. Закономерности массопередачи определяются законами фазового равновесия, движущей силой процесса и коэффициентами скорости массообменных процессов. Массопередача осуществляется путем молекулярной диффузии, конвекции, испарения, абсорбции и десорбции. [c.95]

Общие кинетические уравнения (VII. 22) и (VII. 23) в каждом конкретном случае принимают определенный, иногда сложный, вид в соответствии с характером движущей силы АС, способами выражения поверхности контакта фаз Р, факторами, влияющими на коэффициент скорости процесса к. Эти уравнения служат основой расчета реакторов и массообменных аппаратов. Для этого необходимо в первую очередь знать численное значение коэффициента скорости процесса к — наиболее характерного показателя эффективности работы аппаратов. Основная сложность разнохарактерного влияния многих независимых переменных на скорость процесса учитывается именно параметром к. [c.158]

Для нахождения коэффициента скорости массообменного процесса — коэффициента массопередачи — рассмотрим закономерности, по которым происходит передача вещества из одной фазы И другую. д [c.29]

Кинетические закономерности гидромеханических, тепловых, массообменных и химических процессов могут быть сформулированы в виде общего закона скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению. Назвав величину, обратную сопротивлению, коэффициентом скорости, запишем основные кинетические уравнения. [c.9]

Часто скорость внутреннего массопереноса приближенно характеризуют коэффициентами массоотдачи в порах рп или в твердом материале рт-Коэффициенты массоотдачи для массообменных процессов с пористой твердой фазой определяются следующими уравнениями [25] [c.66]

Если стандартные элементы в теплообменнике расположены симметрично, можно ожидать, что тепло- и массообмен в каждом из элементов всей системы будет таким же или по крайней мере пропорциональным тепло- и массообмену в изолированном элементе. Это можно показать на следующем примере. Рассмотрим кожухотрубный теплообменник, в котором температура кожуха поддерживается постоянной в результате испарения жидкости (рис. 1). Если коэффициент теплоотдачи в трубах определяется только скоростью, то можно воспользоваться и—а-методом. Коэффициент теплоотдачи при ламинарном илн турбулентном течении можно рассчитать при известной скорости течения. Если размеры всех труб одинаковы, а скорость течения определяется гидравлическим сопротивлением, то коэффициенты теплоотдачи всех труб также одинаковы. Температура жидкостной среды в трубе изменяется от А, о во входном сечении до 7 на выходе в соответствии с уравнением [c.84]

Кинетику гидрирования а-метилстирола изучали в дифференциальном реакторе проточного типа [3]. Жидкофазный углеводород пропускали навстречу потоку водорода над слоем катализатора (палладий, платина, родий, рутений или никель на таблетированной окиси алюминия). В интервале избыточных давлений 2,1—12,6 ат и температур 24,3—57,2° С все частные коэффициенты сопротивления массообмену были весьма малыми, и скорость реакции не зависела от скорости потока газа или жидкости. При давлении выше 3,15 ат стадией, определяющей суммарную скорость гидрирования, очевидно, является собственно реакция на поверхности катализатора между а-метилстиролом и атомарным водородом, адсорбированными [c.146]

Коэффициенты взаимодиффузии имеют достаточно высокие абсолютные значения (табл. 7.2). Энергия активации диффузии ФФО в СКН зависит от состава сополимера и увеличивается с возрастанием содержания в них звеньев акрилонитрила. При отверждении ФФО в процессе взаимодиффузии компонентов скорость массообменных процессов уменьшается, а после образования сплошной сетки концентрационное распределение фиксируется и диффузионное движение прекращается. С макроскопической точки зрения отверждение ФФО фиксирует концентрационное распределение на стадии диффузионного смешения компонентов. Структурно-морфологические исследования показывают, что этот процесс сопровождается образованием частиц дисперсной фазы ФФО и СКН в полном соответствии с требованиями диаграммы состояния (см. рис. 7.11). [c.263]

При турбулентной диффузии вычисление коэффициента теплопроводности связано с трудностями, на которые обратили внимание Арго и Смит . Уравнение для расчета этой величины получено на основе исследований Бернарда и Вильгельма (изучался массообмен в слое, состоящем из цилиндров диаметром 9,5 мм). Для других случаев необходимы дальнейшие исследования при новых значениях критерия Пекле. Вычисления следует проводить для средних по всему сечению массовой скорости и порозности. [c.65]

Кривые (а) действительны для коэффициента сопротивления твердых тел шариков, кривые (б) — жидких капель. При более крупных долях высокая относительная скорость ведет к деформации капли во время полета, т. е. увеличивается диаметр миделева сечения, возрастает коэффициент сопротивления, который отличается от коэффициента сопротивления твердых шариков. Сверхкритическая относительная скорость капель ведет к их дроблению динамический напор становится таким большим, что капля распадается. Деформация капель при высокой относительной скорости приводит к более интенсивному торможению и, соответственно, тепло- и массообмену. [c.180]

При однородном псевдоожижении массообмен между слоем и стенкой может быть наилучшим образом описан на основе модели слоя с беспорядочно расположенными каналами. Одну сторону каналов образует сама стенка, другие стороны составляют смежные частицы, создающие контуры неправильной формы. Примем, что скорость в канале пропорциональна скорости в просветах между частицами слоя и и что гидравлический диаметр этого канала пропорционален среднему гидравлическому диаметру просветов между частицами я- Тогда можно рассматривать стенку как сторону канала, составленную из инородных частиц, и ожидать, что выражение для коэффициента массообмена будет подобно используемому для переноса от газа (жидкости) к твердой частице в неподвижном зернистом слое [c.378]

По формулам (2.32), (2.33) и (2.35) определяют коэффициенты понижения эффективности работы тепло- и массообменных аппаратов при любом пг, т. е. при характере распределения скоростей, описываемом степенной функцией (см. рис. 1.15). Значения этих коэффициентов, а также М, И при различных т приведены ниже (в числителе для круглой трубы, в знаменателе для плоской), при этом коэффициенты г], и рассчитаны только для = 0,3. Последние коэффициенты можно оп- [c.67]

Характер движения жидкости на тарелке оказывает существенное влияние на условия массообмена, поэтому при оценке разделительной способности обычно учитывают гидродинамическую структуру потоков. При этом исходят из понятия локальных характеристик явления массообмена в элементарном объеме с однородной гидродинамической структурой, распространяя последние на все массообменное пространство. Выражения (2-61) и (2-62) как раз и используются для локальной скорости массопередачи. Следует заметить, что в этих выражениях скорость массопередачи отнесена к единице поверхности раздела фаз. Однако практическое определение последней сопряжено со значительными трудностями, и поэтому в большинстве случаев используется понятие объемного коэффициента массопередачи, т. е. произведение коэффициента массопередачи на величину поверхности межфазного контакта, приходящуюся на единицу объема массообменного пространства. [c.127]

Параметры ХТС подразделяют на конструкционные и технологические. Конструкционными параметрами ХТС являются геометрические характеристики аппаратурного оформления элементов системы (объем химического реактора, основной размер сечения аппарата, диаметр и высота слоя насадки в массообменных аппаратах и т. д.). К технологическим параметрам ХТС относят коэффициенты степеней превращения и степеней разделения химических компонентов, коэффициенты тепло- и массо-передачи, константы скоростей химических реакций и т. д. [c.12]

Интенсификация каталитических процессов, в которых большое значение имеет тепло- и массообмен потока реакционной смеси с наружной поверхностью зерна, может быть обусловлена увеличением коэффициентов обмена в нестационарных гидродинамических условиях. Повышение интенсивности, по-ввдимому, может иметь место тогда, когда инициируются пульсации скорости потоков с частотой, близкой к собственным частотам турбулентных пульсаций [2, 3]. Это улучшает обмен между потоком в свободном объеме и наружной поверхностью частиц в слое. [c.125]

Каждая из независимых переменных коэффициент массопередачи (константа скорости процесса) К (м/ч), поверхность соприкосновения фаз Р (м ) и движущая сила процесса АС (кг/м ) — является сложной функцией ряда параметров технологического режима, типа и конструкции массообменного аппарата. [c.122]

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]

Тепло- и массообмен между газом и распыленной жидкостью отличаются высокой интенсивностью, обусловленной развитой поверхностью фаз, большими значениями движущих сил и коэффициентов тепло- и массопереноса. Процесс можно вести непрерывно и с большой скоростью, поэтому сушка распылением по сравнению с другими способами сушки позволяет сэкономить время, средства и рабочую силу. Это подтверждается приведенными в табл. 3.1 данными по сравнительной стоимости системы сушки каолиновой глины. [c.147]

Коэффициенты массообмена в экстракционных колоннах зависят от фнзнко-химических свойств жидкостей, турбулентности в обеих фазах и геометрических элементов колонны. Несмотря на трудности определения поверхности контакта фаз, количественно массообмен определяется для всех типов колонн при помощи объемных коэффициентов массопередачи или высоты единицы массопереноса. Обе аелнчины (коэффициент и высоту единицы переноса) относят к фазе рафината, или к фазе экстракта, или же к диспергированной фазе, или к сплошной. Опытные данные выражаются с помощью критериев подобия, используемых при описании диффузионных процессов критерия Шервуда 5п, критерия Рейнольдса Ре для обеих фаз и критерия Шмидта 5с. В состав этих критериев входят вязкость и плотность жидкости но они не учитывают межфазного натяжения, которое в жидких системах оказывает влияние на массообмен через межфазную турбулентность. Расчетным уравнениям придается зид показательных функций. Введение в уравнения критерия Рей- юльдса для обеих фаз одновременно следует из предполагаемого влияния турбулентности одной фазы на другую. Во многих случаях зто влияние не подтверждается, и тогда уравнение содержит только один критерий Рейнольдса или скорость одной фазы. [c.304]

Для интенсификации процессов тепло- и массообмена при распылительной сушке жидких материалов успешно используют методы увеличения относительных скоростей движения фаз и объемных коэффициентов теплообмена путем более эффективного использования объема сушильной камеры. Этот способ интенсификации тепло- и массообменных процессов следует считать весьма перспективным, так как при этом значительно уменьшаются габариты сушильной камеры, упрощается конструкция аппарата, улучшается аэродинамический режим. [c.151]

Конденсация паров происходит в объёме закрученного потока, а также на внутренней охлажденной поверхности труб или, как их еще называют, камер энергетического разделения. Процесс конденсации паров на охлаждаемой поверхности зависит от скорости перемещения пара к поверхности, от коэффициента конденсации (отношение числа конденсирующихся молекул к общему числу молекул этого вещества в потоке, достигающем поверхности конденсации) и скорости отвода тепла от охлаждаемой поверхности. Пленочная конденсация определяется термическим сопротивлением пленки жидкости, которая зависит от режима её течения и толщины. Конденсация паров сопровождается двумя процессами -теплообменом и массообменом. В нашем случае следовало учесть, что при переносе вещества с большей интенсивностью, чем интенсивность теплообмена, парциальное давление паров будет меньше давления, соответствующего насыщенному состоянию. Конденсация на охлаждаемой поверхности будет происходить, если её температура не превышает точку росы. [c.231]

Формулы (III.39)—(III.40) справедливы лишь для случая, когда потоки фаз равномерно распределены по поперечному сечению аппарата, перемешивание отсутствует и все частицы каждой фазы движутся с одинаковыми скоростями (режим идеального вытеснения). В реальных аппаратах режим движения фаз всегда отличается от идеального и движущая сила процесса зависит от перемешивания. Учет влияния перемешивания на изменение концентраций по высоте (длине) аппарата и соответственно на среднюю движущую силу процесса возможен, если экспериментально определены коэффициенты продольного перемешивания (см. стр. 159). Так как чаще всего экспериментальные данные по перемешиванию отсутствуют, то расчет средней движущей силы процесса массопередачи проводят по формулам (III.39)—(III.40), получая условные коэффициенты массопередачи — Ks и При этом не всегда имеет место пропорциональная зависимость между скоростью процесса и движущей силой, как это должно следовать из уравнения (1) — см. введение. Коэффициент массопередачи в таком случае зависит от концентрации поглощаемого или десорбируемого компонента и это создает дополнительные трудности при обобщении опытных данных и создании научно обоснованных методов расчета массообменных процессов. [c.142]

Анализируя уравнение (11.68), следует отметить вытекающую из него независимость коэффициента массопереноса от размеров газового пузыря, что подтверждается и экспериментальными данными. Это положение несколько облегчает задачу расчета массообмена в барботажных реакторах, однако остается неопределенность относительно поверхности контакта фаз, для нахождения которой до сих пор нет надежных рекомендаций. Поэтому при описании кинетики газожидкостных реакций часто пользуются объемным коэффициентом массопередачи характеризующим собой количество вещества В, прореагировавшего в 1 м реакционного объема аппарата. В связи с этим следует вернуться к уравнению (И.55), в котором скорость реакции зависит от газосодержания системы. Появление в нем объясняется тем, что удельная поверхность а отнесена к реакционному объему аппарата Ур, т. е. к объему газожидкостной смеси. Если отнести поверхность контакта фаз к объему жидкости, участвующей в массообмене, то уравнение (И.55) не будет содержать параметра 1 — фр. Из этого следует, что для исключения 1 — ф из эмпирических уравнений, характеризующих объемный коэ ициент массопередачи, его нужно относить к объему жидкости, находящейся в реакционной зоне аппарата. [c.41]

Используя данные по кинетике и массообмену, моделируется процесс конверсии на зерне катализатора (блок 5 ) находятся наблвдаемая скорость реакции и коэффициент эффективности катализатора. Для вычисления степени приближения к равновесию может быть введен блок расчета равновесного состава смеси. Методики всех этих расчетов представлены в главах 1-3. [c.151]

Ранее опубликовано значительное число работ, в которых коэффициенты массообмена вычисляются на основании решений задач нестационарной сорбции и ионообмена в предположении, что скорость процесса определяется переносом вещества из потока к поверхности зерен. Большинство из этих работ приводит к зависимостям, удовлетворительно согласующимся с формулами (IV. 71) и (IV. 72). Подробнее эти работы здесь не рассматриваются, поскольку процессы сорбции и ионного обмена гораздо сложней нестационарного теплообмена и указанная выше согласованность результатов может быть истолкована лишь как подтверждение того, что в исследованных процессах скорость переноса действительно определяется массообменом на поверхности зерен. [c.161]

Таким образом, наиболее надежные данные при Ке < 1 можно получить только в опытах по массообмену при малой высоте слоя и малых значениях критерия АгэЗс, в условиях, когда влияние неравномерности распределения скоростей на средние коэффициенты массоотдачи минимальны. Этим условиям соотт ветствуют наши опыты по возгонке нафталиновых шаров,-уложенных в один ряд (см . стр. 148). Наблюдавшееся уменьшение Р при Кеэ < 2 также можно объяснить флуктуациями скорости газа. Полученные данные отражают реальную структуру зернистого слоя и его аэродинамику без искажения последней самим процессом массопереноса, идущим при граничных усл овиях первого рода. [c.163]

Установлено, что слишком большие скорости движения жидкостей приводят к ухудшению массообмена, поэтому во многих случаях может оказаться выгодным увеличение скорости только одной фазы. При увеличении количества диспергированной фазы размеры капель и скорость их отстаивания остаются вначале без изменений, количество же капель в колонне возрастает, следовательно увеличивается поверхность контакта и улучшается объемный массообмен. Если количество диспергированной фазы превышает некоторый предел, массообмен ухудшается. Это происходит в связи с тем, что при больших нагрузках и слишком больших скоростях истечения из отверстий распылителя капли имеют неодинаковые размеры и, соответственно, разную скорость, в результате чего часто сталкиваются и сливаются (т. е. уменьшается поверхность контакта). Если истечение жидкости из распылителя происходит нормально, то увеличение количества диспергированной фазы приводит в конце концов к захлебыванию колонны. Влияние количества диспергированной фазы тем заметнее, чем меньше диаметры отверстий для истечения. Подобные зависимости существуют и для сплошной фазы. При увеличении количества последней уменьшается скорость отстаива- / ния капель, увеличивается удерживающая способность, в этих условиях массообмен улучшается. При больших количествах сплошной фазы мелкие капли могут слиться в крупные, которые отстаиваются скорее, что уменьшает удерживающую способность и поверхность контакта и снижает коэффициенты массопередачи. [c.309]

Зависимость массообмена от скорости фаз обнаруживает такой же характер, как в незаполненных колоннах, и кор-релируется также через отношение этих скоростей (табл. 4-2). На рис. 4-13 дана диаграмма зависимости объемных коэффициентов массопередачи Ка. от скорости сплошной фазы для колец Рашига диаметром 12,7 мм. Диаграмма составлена для системы вода—уксусная кислота—бензол [121]. Кривые /, 2, 4 относятся к диспергированному бензолу при разных скоростях и насадках. В этом случае кривые соответствуют зависимости Кц а 1 и и имеют максимум, т. е. их характер такой же, как и части кривых на рис. 4-4 для незаполненных колонн (распылительных). Максимум появляется при значительно меньших скоростях, чём следует из диаграммы 4-5. Крутой наклон кривых говорит о том, что колонны с насадкой очень чувствительны к изменениям скоростей обеих фаз и достаточно даже относительно малых скоростей для суш,ественного увеличения удерживающей способности (ветвь кривой до максимума), а также к слиянию капель (ветвь после максимума). Кривая 3 относится к случаю, в котором диспергированная фаза—вода и Кса=[ и,.). Вода хорошо смачивает керамические кольца и стекает по ним пленкой. Эта система очень малочувствительна к повышению скорости сплошной фазы, так как в этом случае изменение удерживающей способности незначительно. Кроме того, массообмен здесь хуже, так [c.330]

Как видно из (1.63), (1.64), по сравнению с перекрестными эффектами, развивающимися в однофазных системах [42] (например, эффекты Соре, Дюфура и др.), в случае многофазных многокомпонентных систем (с химическими реакциями, фазовыми превращениями, тепло- и массообменом), подчиняющихся модели взаимопроникающих континуумов, спектр перекрестных эффектов значительно расширяется. Так, на величину диффузионных и тепловых потоков в пределах фазы оказывает влияние относительное движение фаз (коэффициенты ап зи > / 2п+зд)- Поток тепла 5,12) между фазами определяется не только разностью температур фаз, но и движущими силами межфазного переноса массы (коэффициенты i,2jv+2.....2Л42П+1) и химических превращений (коэффициенты, 121 > 2jv+i). Скорость транспорта вещества к-то компонента между фазами определяется прежде всего движущей силой межфазного массопереноса, состоящей из трех частей разности потенциалов Планка (V-ik [c.59]

Матричные методы, составляющие большинство известных методов расчета массообменных аппаратов и их комплексов, можно разделить на две группы по способу линеаризации балансовых соотношений. К первой группе относятся методы, в которых линейность достигается за счет использования численных значений параметров, определяющих нелинейность с предьщущих итераций. Типичным примером является метод Тиле и Геддеса, реализованный в матричной форме. Для него характерны трехдиагональная структура мат эицы системы уравнений баланса, простота хранения коэффициентов системы уравнений. Однако, являясь по скорости сходимости методом первого порядка, он в ряде случаев обладает слишком медленной скоростью сходимости или вообще не обеспечивает решения. Другим способом линеаризации является разложение функции (уравнения баланса) в ряд Тейлора до членов первого порядка. Полученная система уравнений решается методом Ньютона-Рафсона. Эти методы обладают квадратичной сходимостью, однако весьма чувствительны к начальному приближению. [c.79]

Интенсификация процессов, для которых решающее значение имеет тепло- и (или) массообмен, часто связана с увеличением коэффициентов обмена в нестационарных условиях, когда инициируются пульсации скорости потоков с частотой, близкой к собственным частотам турбулентных пульсаций. Так, исследования гидродинамической обстановки в зернистом слое частиц показали, что свободный объем слоя состоит из двух резко отличающихся друг от друга областей — проточной, представляющей собой сливающиеся и делящиеся струи, и непроточной, расположенной в окрестности точек контакта частиц [3]. Непроточные зоны образуются вследствие отрыва потока от боковой поверхности зерна и в них находятся интенсивно вращающиеся и пульсирующие вихри. Частота пульсаций вихря (О прямо пропорциональна линейной скорости и в свободном объеме и обратно пропорциональна размеру зерна й. Если на входе в слой инициируются возмущения с частотой оз 0,5ц/й, то поток газа или жидкости значительно турбулизируется и интенсивность обмена между зонами возрастает. Это улучшает обмен между потоком в свободном объеме и наружной поверхностью частиц в слое. [c.4]

Оптимальный реншм работы колонны достигается при скоростях газового (парового) потока, на 15—20% меньших скоростей, вызывающих захлебывание. Очевидно, что в этих условиях массообмен становится весьма эффективным. Поверхность фазового контакта превышает поверхность насадки, а коэффициенты массоотдачи достигают предельных величин для агшаратов подобного типа. [c.327]

В тепло-массообменных процессах внешние воздействия должны быть связаны с ускорением переноса энергии и массы. Из физической сущности тепло-массопереноса следует, что интенсификация может идти по пути создания больших градиентов скорости и давления по времени, влияния на конвективный перенос и непосредственно на коэффициенты переноса, а также по пути управления распределением источников воздействия. Когда создание больших градиентов лимитировано свойствами перерабатываемых веществ или технологическими условиями, перспективно физическое воздействие через конвективный тепло-марсоперенос. Существенный вклад может дать управляемое пространственно-временное распределение внутренних источников тепла, генерируемых различными полями или частицами. Наконец, существует возможность влияния непосредственно на коэффициенты переноса, например, утончение пограничных слоев под воздействием колебаний и т.п. [c.6]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология