Поверхность контакта фаз скорость обновления

Модель обновления поверхности контакта фаз. В данном случае принимается, что у поверхности контакта фаз (например, системы газ — жидкость) периодически происходит замещение элементов жидкости, находящихся в контакте с газом, жидкостью из глубинных слоев с составом, равным составу основной массы [И]. Пока элемент жидкости находится у поверхности контакта, массоотдача в глубь этого элемента проходит при таких условиях, как если бы он был неподвижен и имел бесконечную глубину, в этих условиях скорость массоотдачи является функцией времени экспозиции элемента. Время контакта определяется гидродинамической обстановкой и является единственным параметром [c.152]

Влияние скорости газа и жидкости. Скорость газа в пенном аппарате — один из основных параметров, определяющих пределы существования взвешенного слоя подвижной пены, высоту слоя (при данном ка) и его турбулентность, а, следовательно, общую поверхность контакта фаз и скорость ее обновления. Соответственно скорость газа оказывает весьма существенное влияние на коэффициент массопередачи. Характер влияния Шг на К зависит, во-первых, от растворимости газового компонента в данной жидкости и, во-вторых, от вида принятого коэффициента массопередачи К, К в, К . [c.130]

По теории проницания и обновления предполагается, что поверхность контакта фаз непрерывно обновляется свежими элементами вещества. При определении коэффициентов массоотдачи учитывается скорость обновления поверхности. [c.344]

Теория обновления поверхности Данквертса. По этой теории механизм массообмена принимается таким же, как по теории Хигби. Однако длительность существования нестационарных вихрей неодинакова. По теории Данквертса коэффициент массоотдачи определяется зависимостью P =V ЛL / — экспериментально определяемый коэффициент, имеющий размерность м м" с" . Он характеризует среднюю скорость образования новой поверхности вихрей на единицу поверхности контакта фаз. [c.146]

Скорость процесса хемосорбции определяется как скоростью химической реакции, так и величиной коэффициента массопередачи, который может быть рассчитан по одной из рассмотренных выше теорий межфазного переноса (пленочная теория, теория обновления поверхности контакта фаз, теория межфазной турбулентности и т. д.). [c.166]

Важнейшим параметром для конструктора аппаратов и технолога является. линейная скорость движения взаимодействующих фаз относительно друг друга ю. С возрастанием ю уменьшается толщина ламинарного слоя каждой из фаз на границе их раздела, медленная молекулярная диффузия заменяется быстрой турбулентной, увеличивается поверхность контакта фаз и скорость ее обновления. Наконец, при значительных скоростях начинается взаимное вихревое проникновение фаз, образуется газожидкостная эмульсия, т. е. подвижная пена, в которой поверхность соприкосновения обновляется мгновенно. [c.10]

Для непрерывного обновления поверхности контакта между реагентами пену получают обычно без использования поверхност-но-активных веществ. В этом случае пена нестабильна, и при уменьшении скорости газа ниже определенного значения пена мгновенно разрушается. Это позволяет без затруднений реализовать перетекание жидкости с тарелки на тарелку. Максимальная скорость газа ограничена условиями уноса жидкости на расположенную выше тарелку. Диапазон рабочих скоростей газа в пенных аппаратах 0,8—4 м/с. [c.275]

В барабанных экстракторах достигаются большие удельные производительности и более высокие коэффициенты массоотдачи (вследствие большей скорости обтекания частиц), чем в шнековых аппаратах. Улучшение массоотдачи связано с систематическим обновлением поверхности контакта фаз прн пересыпании твердых частиц внутри барабана. [c.559]

Данквертс и Кеннеди [31] предложили применять для моделирования кривые скорости нестационарной абсорбции Q в зависимости от 0 (стр. 105). Если для промышленного аппарата известны период обновления 0(, (или скорость обновления s) и удельная поверхность контакта а, а также скорость абсорбции стандартной системы N a (кмоль мг сек ), то скорость абсорбции конкретной системы в этом аппарате при тех же гидродинамических условиях может быть найдена по уравнению (принимая распределение по Хигби) [c.174]

Массоперенос в процессе жидкостной экстракции существенно ускоряется вследствие обновления поверхности контакта фаз при дроблении или коалесценции капель, что происходит практически во всех экстракционных аппаратах. Значительное влияние на массообмен оказывают поверхностные явления на границе раздела фаз. Вследствие градиента межфазного поверхностного натяжения сг возникает движение близко расположенных к границе раздела фаз слоев жидкости в направлении возрастания ст, приводящее к развитию межфазной турбулентности. Последнее приводит к ускорению массопереноса. В экстракционных аппаратах колонного типа часто большой вклад в массоперенос вносят концевые (или входные) эффекты. Входные эффекты особенно проявляются на входе в аппарат дисперсной фазы и при высокой скорости ее дробления на капли. [c.153]

Эта смесь под давлением 2,5—3 аги подается в трубчатый реактор для окисления. Воздух вводится перед реактором в смеситель, предназначенный для образования пены. После выхода из смесителя битумно-воздушная смесь движется с большей скоростью по трубам реактора. При этом создаются большая поверхность контакта воздуха с битумом и хорошая интенсивность ее обновления. [c.182]

Можно полагать, что рост количества удерживаемой жидкости в сочетании с усилением перемешивания тем более интенсивным, чем больше скорость газа) газожидкостной смеси элементами насадки приводит к росту истинной поверхности контакта газа с жидкостью в трехфазном слое. Кроме того, слой насадки расширяется — увеличивается объем абсорбционной зоны, что замедляет падение времени контакта фаз с увеличением линейной скорости газа. Рост поверхности контакта фаз и ее интенсивное обновление в этом режиме, по-видимому, превалируют над падением времени контакта. Коэффициент абсорбции в режиме развитого взвешивания пропорционален Увеличение [c.164]

Ранее считалось, что основную роль в механизме интенсификации экстракции под действием пульсаций играет увеличение коэффициента массопередачи вследствие многократного обновления поверхности контакта фаз. Однако А. М. Розен на основе поэлементного анализа показал [151], что возрастание эффективности обусловлено увеличением поверхности контакта фаз. Это увеличение связано с уменьшением среднего размера капель к под действием пульсаций и соответствующим снижением скорости их движения, приводящим к возрастанию задержки дисперсной фазы х. Увеличение х и уменьшение приводят к значительному возрастанию удельной межфазной поверхности а = 6х/ к. [c.317]

При организации процесса экстракции рассматриваемого типа стремятся к возможно энергичному перемешиванию. В практике это стремление ограничивается тем, что жидкости образуют трудноразделяемую эмульсию. В литературе по жидкостной экстракции [1—3] пропагандируется идея необходимости возможно большего раздробления фаз для достижения большей поверхности контакта их. Однако нельзя забывать трудностей, связанных с разделением фаз. Кроме того, чем меньше капельки, тем они устойчивей и тем меньше интенсивность обновления поверхности контакта фаз. Хорошо известно, что явление обновления контакта фаз существенно сказывается на скорости экстракции. Получается, что интенсификация перемешивания, приводящая к увеличению поверхности контакта фаз, увеличивает скорость экстракции в объеме, но при этом, после некоторой критической интенсивности перемешивания, наступает снижение скорости обновления поверхности фаз, которое в какой-то степени обесценивает хорошо развитую поверхность контакта. [c.222]

Анализ формул (43 ), (43") и (44) показывает, что скорость абсорбции пропорциональна поверхности контакта газа и жидкости, разности парциальных давлений (или концентраций) между глубинным и поверхностным слоем и коэфициенту абсорбции, т. е. она обратно пропорциональна толщине пограничных плёнок и прямо пропорциональна скорости обновления поверхностных слоев границы раздела фаз. [c.186]

Однако все эти уравнения неудобны для практического применения, так как в них входят неизвестные величины либо время контакта, либо скорость обновления поверхности. [c.408]

Интенсификация процессов массо- и теплообмена между двумя соприкасающимися фазами, а также пылеулавливания — макромаосопередачи, — закономерности которой аналогичны закономерностям молекулярной массопередачи, может быть достигнута [1] не только за счет подбора наиболее рациональных физико-химических условий, но иногда в значительно боль-щей мере путем создания благоприятной гидродинамической обстановки. Скорость гетерогенных процеосов массо- и теплопередачи, характеризующихся диффузионной кинетикой, определяется гидродинамическими условиями взаимодействия фаз, развитием межфазной поверхности контакта, заБисящими от конструкции применяемого аппарата. Главными, факторами, определяющими эффективность аппарата, являются производительность единицы объема, т. е. интенсивность его работы, и удельный расход энергии на перемещение жидкости и газа и на создание межфазной поверхности. Затрата энергии зависит в первую очередь от гидравлического сопротивления аппарата, т. е. от его конструкции и гидродинамического режима. Последний наряду с физико-химическим режимом определяет и интенсивность процесса взаимодействия фаз. Другими средствами интенсификации являются уменьшение диффузионных или термических сопротивлений у границы раздела фаз и непрерывное обновление контакта фаз. [c.10]

Влияние интенсивности перемешивания. В зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих веществ влияние интенсивности перемешивания может быть различным. В гомогенных процессах основная роль перемешивания заключается в быстром выравнивании температуры и концентраций реагирующих веществ в объеме й увеличении числа столкновений химически взаимодействующих молекул. В гетерогенных процессах, особенно протекающих в диффузионной области, основное значение перемешивания состоит в создании развитой поверхности контакта взаимодействующих фаз. Кроме того, перемешивание ускоряет обновление поверхности взаимодействия и увеличивает скорость процессов переноса теплоты и массы. Таким образом, в гетерогенных процессах перемешивание служит одним из основных способов увеличения скорости химического процесса. [c.221]

Перемешивание ускоряет физические процессы переноса теплоты и массы в системе. Поэтому перемешивание реагентов можно считать также одним из основных способов увеличения скорости химического процесса. В зависимости от агрегатного состояния взаимодействующих веществ влияние перемешивания на интенсификацию процесса может быть различно. Так, в гомогенных процессах основное значение усиления перемешивания состоит в быстром выравнивании концентрации и температуры реагирующих веществ в объеме и увеличении числа столкновений химически взаимодействующих молекул. В гетерогенных процессах, особенно протекающих в диффузионной области, основное значение перемешивания состоит в создании высокоразвитой поверхности контакта взаимодействующих фаз, в быстром обновлении этой поверхности, в ускорении процессов тепломассопереноса в реакционном объеме. [c.470]

При создании реакторов для проведения гетерогенных процессов необходимо принимать во внимание несколько факторов, усложняющих конструкцию. Во-первых, в гетерогенных системах компоненты находятся в различных фазах, поэтому протекающие в них процессы связаны с переносом вещества через поверхность соприкосновения фаз. В этом случае на скорость процесса значительное влияние оказывают физические факторы размер и состояние поверхности раздела фаз, диффузия вещества из одной фазы к поверхности раздела фаз и в объем второй фазы, а также обратная диффузия образующихся продуктов и т. д. Поэтому конструкция реактора для гетерогенных процессов должна обеспечивать наилучшие условия для массопередачи и, кроме того, создавать возможно большую поверхность соприкосновения фаз. Б ряде случаев в конструкции аппарата должны быть предусмотрены обновления поверхности контакта фаз. [c.167]

Увеличение скорости абсорбции в барботажном аппарате по сравнению с насадочным аппаратом связано с более интенсивным обновлением поверхности контакта фаз при повышенном давлении в условиях барботажного режима. [c.206]

Уравнение (6.268) не вскрывает сложный механизм переноса вещества, а лишь отражает соотношение между потоком вещества, поверхностью контакта фаз Р и движущей силой процесса ДС, В данном случае механизм переноса заложен, в вели шне 3, назьшаемой коэффициентом массоотдачи. Исходя из различных моделей массопередачи (пленочной, проннцания, обновления поверхности) получены выражения для коэффициента массоотдачи /3, как функции гидродинамической обстановки и свойств фаз. Следовательно, скорость физической абсорбции зависит не только от 280 [c.280]

Объемный коэффициент массопередачи также зависит от размера пузырьков и скорости их всплывания. С одной стороны, с уменьшением диаметра пузырька площадь межфазового контакта увеличивается, что должно вести к увеличению объемного коэффициента массопередачи. Однако с уменьшением диаметра пузырька уменьшается скорость его подъема, что приводит к замедлению процесса обновления поверхности пузырька, а следовательно, и к замедлению процесса диффузии. Поэтому объемный коэффициент массопередачи достигает своего максимального значения при пузырьке воздуха диаметром 0,22—0,25 см, являющимся наиболее благоприятным с точки зрения как площади диффузии, так и скорости обновления поверхности пузырька. При уменьшении диаметра пузырька воздуха менее 0,2 см, несмотря на увеличение площади диффузии, значение объемного коэффициента массопередачи резко падает. [c.81]

Увеличение разделяющей способности эмульгационной колонны с повышением скоростей парового и жидкостного потоков связано с увеличением турбулентности, более глубоким проникновением завихренных фаз друг в друга и более быстрым обновлением поверхности контакта фаз. Кроме того, следует учитывать влияние процесса перемешивания в колонне по высоте в пределах каждой из фаз, которое является действием, обратным разделению. В этом смысле увеличение линейных скоростей движения обеих фаз препятствует перемешиванию по высоте колонны внутри каждой из фаз и тем самым также способствует повышению эффективности колонны с увеличением нагрузки ее. Следует, однако, отметить, что на практике целесообразно иметь возможность работать не на одной строго постоянной нагрузке, что практически бывает трудно обеспечить, а в каком-то небольшом интервале допустимых нагрузок. Такой интервал изменения нагрузок следует выбирать от предельных в сторону уменьшения, примерно на 10—15%. Следует также учитывать, что повышение нагрузки колонны выше предельной может повлечь за собой аварийное состояние и ни в каком случае не должно допускаться. [c.552]

Аппараты с фиксированной поверхностью контакта фаз (пленочные аппараты). На рис. 225 представлены конструктивные варианты центробежных аппаратов, работающих с пленочным режимом течения жидкости. В таких аппаратах процесс массообмена интенсифицируется за счет быстрого, непрерывного, принудительного обновления поверхности раздела в поле действия центробежных сил. Наибольшее распространение из этой группы аппаратов получили аппараты с внутренними кассетными насадками, спиралями, различными цилиндрами и т. п. На рис. 226 представлена схема центробежного экстрактора Подбельняка. Основной частью экстрактора является ротор, насаженный на вал и вращающийся вместе с ним со скоростью от 2000 до 5000 об/мин. Ротор выполнен в виде спирали. Массообмен осуществляется в ее каналах. Тяжелая и легкая жидкости непрерывно подаются насосами, причем легкая жидкость подводится к периферии спирали, а тяжелая —к центру. При вращении ротора под действием возникающей центробежной силы тяжелая жидкость отбрасывается к периферии, проходя через легкую. Стенки спиралей могут быть сделаны с отвер- [c.419]

При переходе от барботажного режима к пенному вначале при малых скоростях газа образуется малоподвижная пена с крупными ячейками. При дальнейшем увеличении скорости газа ячейки пены уменьшаются, пена становится все более подвижной и при т — = 1—1,3 м/сек превращается в сильно турбулизованную систему. Такая подвижная пена представляет собой взвешенный слой жидкости в виде быстро движущихся пленок и струй, тесно перемешанных с пузырьками и струями газа. Такая пена обеспечивает сильно развитую поверхность соприкосновения жидкости и газа, быстрое обновление межфазной поверхности при этом интенсивность процесса массо- и теплопередачи увеличивается в десятки раз, а гидравлическое сопротивление системы снижается. Так, количественное изменение скорости газа приводит к качественно новому режиму — исчезновению барботажа и появлению пенного режима. Чем выше скорость газа, тем ближе к решетке, сильнее и чаще происходит столкновение пузырьков и, следовательно, тем быстрее обновляется поверхность контакта фаз и растет интенсивность процесса массо-и теплопередачи. [c.46]

Пенный режим обработки газов и жидкостей позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массопередачи при сравнительно небольшом расходе энергии на их осуществление. Этот режим основан на турбулизации газо-жидкостной системы и создании взвешенного слоя подвижной, нестабильной пены из взаимодействующих жидкости и газа. Во взвешенном слое пены процессы тепло-и массопередачи происходят с высокой скоростью благодаря громадному развитию поверхности контакта фаз, малым диффузионным сопротивлениям и непрерывному обновлению межфазной поверхности. Поэтому пенные аппараты работают с интенсивностью, значительно превышающей интенсивность других реакторов, для проведения процессов в системе газ — жидкость (Г—Ж), в частности башен с насадкой. [c.41]

Циркуляция внутри газового пузырька. Пренебрежение конкретным характером движения среды внутри газового пузырька и около его наружной поверхности может существенно исказить величину массопередачи. Касательные силы трения благодаря малой вязкости газа по сравнению с вязкостью жидкости вызывают нисходящее движение поверхностных слоев воздушного пузырька и восходящее движение газовой среды внутри пузырька. Скорость конвективной диффузии слоев внутри пузырька определяется скоростью его всплывания. Эти скорости приблизительно равны и в свою очередь определяют скорость обновления поверхности контакта двух фаз как одного из важнейших гидродинамических факторов, влияющих на массопередачу кислорода конвективным путем. Уравнение массопередачи (24) в случае подъема воздушного пузырька стабильной сферической формы в колонне жидкости принимает вид [c.19]

Теория Данквертса (обновления поверхности). Данквертс [18] принимает вслед за Хигби неустановив-шийся процесс диффузии (пенетрацию) ввиду непрерывного завихрения и обновления поверхности. Предполагая, что средняя скорость образования новой поверхности на единицу поверхности контакта фаз определяется постоянной дробной величиной / (в м 1м -сек),г замена элемента этой поверхности не зависит от времени ее существования, коэффициент массоотдачи можно представить зависимостью, отличающейся от ранее выведенных [c.75]

Для систем г а —т вердое вещество необходимо применение еще более сложных аппаратов. В таких системах вза1ь модействие реагентов протекает с большей скоростью при увеличении поверхности массообмена и быстром ее обновлении, достигаемом путем перемешивания твердой фазы. Очевидно, что поверхность контакта фаз возрастает с уменьшением линейных [c.15]

Следует отметить, что К Ю = 6, т. е. относительной скорости обновления поверхности в модели Данквертса при пенетрационной теории. Приведенные выше два корреляционных уравнения были приняты в качестве отправных прн условиях межфазной устойчивости. Далее была исследована бинарная система [60] ацетилацетон — вода, в которой, но данным шлировой фотографии, наблюдалась сильная межфазная конвекция (см. фото 6-19). Результаты представлены на рис. 6-14. Через 10 мин контакта фаз коэффициенты массопередачи были примерно в 10 раз выше устойчивых значений, а через 180 мин только в 2 раза. [c.245]

Взвешивание насадки происходит при определепной скорости газа. При этом создаются условия для непрерывного хаотического движения элементов насадки, что приводит к значительной турбулизации потоков газа и жидкости, увеличению поверхности контакта фаз и скорости ее обновления. Такая гидродинамическая обстановка способствует интенсификации процессов массообмена и пылеулавливания. [c.133]

На более полное использование жидкости в застойных зонах при абсорбции, сопровождающейся химической реакцией, по сравнению с физической абсорбци ей указывает Данквертс . При быстром связывании абсорбируемого газа его концентрационный градиент в жидкости, рассчитанный по теории проницания, оказывается отрицательным. Следовательно, время контакта, предшествующее обновлению поверхности, влияет на скорость абсорбции с химической реакцией не в той же степени, как в случае физической абсорбции (рис. 1-74). Поэтому, если абсорбция сопровождается реак- [c.53]

В литературе нет прямых экспериментальных данных, на основании которых можно было бы судить об относительных количествах веществ, переносимых в газожидкостном слое на барботажной тарелке в пределах первой стадии массообмена (образование пузырьков или струй газа при входе в жидкость), во второй (массообмен в слое пены) и в третьей стадиях (массообмен в слое брызг над пеной). Между тем, еще Грассман показал, что вследствие более интенсивной циркуляции газа в пузырьках в момент их образования наиболее благоприятны условия для обновления поверхности контакта фаз. А О. С. Чехов показал, что на тарелках барботажных аппаратов доля массопереноса на входном участке в зависимости от скорости газа и высоты барботажного слоя может достигать 0,8—0,9 от общего массопереноса. Это говорит о высокой эффективности контакта фаз при обравовании пузырьков или струй газа. Поэтому следует ожидать тесной корреляции эффективности клапанных тарелок с характеристиками контактных устройств, поскольку последние определяют условия контакта фаз именно на первом входном участке барботажного слоя. [c.161]

Дальнейшее развитие теория проницания Хигби получила в работе Данквертса, который ставит под сомнение существование ламинарной пленки на границе раздела фаз. По его мнению, турбулентные вихри достигают границы раздела фаз и элементы жидкости находятся в контакте с газовой фазой в течение какого-то времени, по истечении которого заменяются новыми. При этом предполагается чисто молекулярный механизм диффузии и вводится понятие вероятности смены каждого элемента жидкости новьш элементом или спектра времен пребывания жидких элементов на поверхности раздела. Турбулентные вихри жидкости и газа непрерывно подходят к границе раздела фаз, имея при этом концентрации диффундирующего компонента, равные концентрациям его в ядре жидкого потока и пузырька газа. На границе раздела фаз мгновенно устанавливается равновесие, и дальнейшее насыщение свежего элемента жидкости происходит за счет молекулярной диффузии до тех пор, пока новый турбулентный вихрь не передаст этот частично насыщенный элемент в ядро потока. Величина элемента жидкости принимается достаточно большой, так что фронт диффузии не успевает дойти до границы элемента за время контакта. Вероятность смены данного элемента жидкости новым не зависит от возраста элемента, а средняя скорость обновления поверхности жидкости, контактирующей с газовой фазой, зависит от гидродинамических условий и является величиной, постоянной при установившемся режиме. Для характеристики этой скорости вводится понятие фа ктора обновления поверхности 5, равного доле поверхности, которая обновляется в единицу времени. Коэффициент массопередачи определяется как [c.71]