Конвекция в массопередаче

Вопрос о скорости массопередачи между пузырем или каплей и сплошной фазой является одним из наиболее сложных в теории химико-технологических процессов. Процессы массопереноса в дисперсной и сплошной фазах имеют принципиальное различие. Оно является следствием различия гидродинамических условий в фазах сплошная фаза в значительной мере турбулизована за счет относительного движения дисперсной фазы дисперсная фаза состоит из отдельных частиц и имеет свои специфические источники конвекции. [c.197]

Для практических расчетов весьма важно знать скорость процесса в различных его стадиях, или так называемую кинетику процесса. Во многих случаях скорость процесса пропорциональна движущей силе. Такая простая зависимость наблюдается при фильтровании (стр. 178), при передаче тепла путем теплопроводности и конвекции (стр. 369 и 370), в процессах массопередачи (стр. 570). В этих случаях уравнение скорости процесса имеет следующий вид [c.21]

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]

Во всех необратимых процессах происходит выравнивание в системе давлений, температур, концентраций и других интенсивных параметров, т. е. осуществляется более равномерное распределение энергии и вещества. Эти процессы называют диссипацией энергии. Необратимые самопроизвольные процессы протекают в направлении, которое приближает систему к состоянию равновесия. Кроме того, эти процессы связаны с передачей теплоты или беспорядочным движением молекул., В сложном процессе, если хотя бы одна стадия необратима, то весь процесс в целом необратим. В реальных процессах часто такой стадией является трение (разных видов), процессы теплопередачи или массопередачи (диффузии, конвекции). [c.108]

Как и при конвекции теП ла, в рассматриваемом слу-чае можно принять эквивалентную толщину пограничного слоя X (ламинарного), где сопротивление чистой диффузии будет такое же, как действительное сопротивление массопередаче. Другими словами, мольная скорость диффузии N через эквивалентный слой будет такая же, как и скорость массопередачи через действительную систему. [c.552]

Аналогом коэффициента теплоотдачи конвекцией ак, как известно, является коэффициент массопередачи Р, численное значение которого в условиях взвешенного слоя величина столь неопределенная, что определить ее теоретически невозможно. В данном случае необходимо применение прямого эксперимента или статистики. 194 [c.194]

В тех случаях, когда массопередача осуществляется в условиях. свободной конвекции, в критериальное уравнение (3—65) необходимо дополнительно вводить критерий Грасгофа (см. стр. 306). [c.475]

Ванными называются печи, в которых твердый материал плавится и подвергается дальнейшей термической и химической переработке в жидком состоянии. Это топливные печи прямого нагрева, причем теплота может передаваться нагреваемому материалу как конвекцией от горения газов, так и лучеиспусканием от факела горения газообразного топлива в рабочем пространстве печи, а также от раскаленных стен и свода. Ванные печи отличаются высокой интенсивностью массо- и теплопередачи прежде всего благодаря полному расплавлению нагреваемого материала, в результате чего резко возрастают коэффициенты массопередачи к и теплоотдачи а. Интенсивность теплопередачи в ванных печах высока также за счет большой движущей силы процесса (высокая температура теплоносителя), быстрого движения нагретых газов и использования лучистой теплоты. [c.194]

Динамическое поверхностное натяжение можно определить методом горизонтальной колеблющейся струи жидкости [45, 46]. Путем обработки опытных данных установлено, что ускорение Р скорости массопередачи за счет поверхностной конвекции можно оценивать в зависимости от продольного градиента динамического поверхностного натяжения с помощью уравнения [c.68]

Подробные методы расчета эффективности массообмена в аппаратах с упорядоченной насадкой приведены в монографиях [17, 85] рекомендуемые уравнения можно считать достаточно надежными, если обеспечено тщательное распределение газа и жидкости по поперечному сечению абсорбера. Как отмечалось выше, хемосорбция в аппаратах пленочного типа протекает в условиях резко выраженного эффекта поверхностной конвекции в жидкой фазе. При этом возрастает интенсивность массопередачи и в ряде случаев коэффициенты массоотдачи Рж при пленочном режиме и при барботаже становятся соизмеримыми. [c.78]

Высокая эффективность массопередачи объясняется также наличием поверхностной конвекции [31], развивающейся при поглощении СОа водным раствором МЭА в аппаратах пленочного типа. [c.141]

По данным [75], увеличение концентрации МЭА от 0,5 до 5 моль/л приводит при а <]0,5 к заметному возрастанию К а. При дальнейшем увеличении значения 5 .0 коэффициент массопередачи уменьшается, что обусловлено возрастанием вязкости раствора и уменьшением эффекта поверхностной конвекции. То же относится к растворам ДЭА [101], где максимум коэффициента массопередачи соответствует 2—3 н. раствору. Влияние вязкости наиболее ощутимо в области протекания мгновенной химической реакции и в переходной области. [c.154]

Коэффициент массоотдачи, в отличие от коэффициента массопередачи, характеризует скорость переноса вещества внутри фазы конвекцией и молекулярной диффузией одновременно. Коэффициент массоотдачи зависит от мно [c.17]

Этот критерий дает меру относительных величин массопередачи за счет конвекции и массопередачи посредством диффузии. Отмечая [c.370]

Из уравнений (7) и (73) мы можем заключить, что для массопередачи посредством принудительной конвекции в геометрически подобных системах [c.370]

Обратное отношение Ш ЫВ есть аналог критерия Рейнольдса Этот критерий дает меру относительных величин массопередачи за счет конвекции и массопередачи посредством диффузии. Отмечая справедливость равенства [c.532]

Скорость растворения (массопередачи) зависит от превалирующего механизма переноса вещества между жидкой и газообразной фазами. В неподвижной среде основным механизмом массо-переноса является очень медленный процесс молекулярной диффузии. В движущейся среде процесс массопереноса интенсифицируется за счет переноса массы в направлении движения среды (конвекция) в турбулентных потоках добавляется влияние пульсаций, вызывающих турбулентную диффузию. Поэтому в аппаратах для растворения газа в жидкости кроме повышения давления и снижения температуры жидкости применяют интенсивное перемешивание жидкости и газа путем барботажа воздуха через жидкость или с помощью так называемой струйной аэрации [66]. Воздух в жидкость во многих случаях вводится с помощью эжекторов, включенных непосредственно перед барботером или резервуаром для струйной аэрации. Но такая схема существенно снижает экономичность работы установки. [c.239]

Местные изменения кривизны межфазной поверхности, сопровождающие движение поверхности раздела фаз, в этом случае не влияю г существенно на площадь межфазной поверхности (отдельные случаи, когда межфазная конвекция -может привести к спонтанному эмульгированию, здесь не учитываются). Однако когда глубина одной из фаз, ио крайней мере локально, меньше глубины проникновения движений поверхности раздела фаз, сама межфазная поверхность может изменяться по своим размерам. Это будет обсуждено в разделе Изучение массопередачи . [c.208]

Наличие спонтанной межфазной конвекции в поднимающихся и падающих каплях влияет ие только на скорость массопередачи, но и иа коэффициент сопротивления. Линде [42а] исследовал эту проблему, измеряя коэффициент сопротивления для систем бензальдегид — уксусная кислота — вода, вода — уксусная кислота — бензо.л и вода — амиловый сиирт — бензол. [c.235]

Характерной чертой турбулентного режима является наличие межфазной турбулентности. На скорость массопередачи здесь в первую очередь оказывает влияние интенсивность спонтанной межфазной конвекции и в меньшей степени гидродинамические условие в объемах фаз. [c.239]

О приближении к равновесию судили по одновременному переносу меченого метанола [14] СНзОН при невысокой его концентрации. Другими словами, любое изменение коэффициента массопередачи ПАВ, вызванное межфазной конвекцией, отражалось в соответствующем изменении коэффициента массопередачи метанола. [c.240]

В одной из моделей механизм массопередачи упрощенно представляется следующим образом (рис. 9). Предполагается, что с обеих сторон от поверхности соприкосновения фаз в каждой фазе образуются неподвижные или ламинарнс движущиеся диффузионные слои (пленки), отделяющие пов(фхность соприкосновения от ядра потока соответствующей фазы. Ядро фазы — основная масса фазы, где происходит интенсивное перемешивание. Принимается, что вследствие I-нтенсивного перемешивания в ядре фазы концентрация распзеделяемого вещества в нем практически постоянна. Перенос вещества в ядре фазы осуществляется преимущественно за сче-- конвекции, т. е. движущимися частицами гасителя (распределяющей фа- ы) и распределяемого (целевого) вещества. [c.52]

Так как массопередача за счет конвекции уже при небольших скоростях движения жидкости или газа значительно превышает молекулярный перенос, в гетерогенном процессе, протекающем в диффузионной области, гидродинамическому пограничному слою бо соответствует диффузионный пограничный слой б, составляющий часть первого б 0,05бо (рис. ХХП1. 1). [c.279]

Принцип аддитивности фазовых сопротивлений нельзя надежно использовать до гех пор, пока надлежащим образом не определены все сопротивления. Если на границе раздела фаз имеется ПАВ, то необходимо учитывать диффузионное сопротивление пов-сти раздела. Кроме того, наличие ПАВ меняет гидродинамич. структуру потока вблизи границы раздела, что отражается на величине или Р ,, либо обоих коэф. одновременно. Даже когда пов-сть чистая, под воздействием массопередачи может возникнуть поверхностная конвекция, к-рая значительно повышает преим. р , но может отразиться и на Р ,. Конвективные потоки на пов-сти в виде регулярных структур появляются вследствие возникновения локальных градиентов поверхностного натяжения (эффект Марангоии), из-за естеств. конвекции вследствие разности в плотностях у границы раздела и в ядре фазы н по ряду др. причин. [c.657]

При определенных условиях X. сопровождается поверхностной конвекцией (т. наз. эффект Марангони, существенно убыстряющий межфазный перенос в-ва см. Массообмен). Обусловленный ею ускоряющий фактор массопередачи опрег деляют с помощью продольного фадиента поверхностного натяжения. [c.228]

Поверхиостиое иатяжеиие не влияет на коэффициент массоотдачи Рж в условиях ламинарного течения жидкости. При турбулентном течении р обратно пропорционален поверхностному натяжению в степени около Vз [21]. 11ри добавлении поверхностноактивных веществ могут наблюдаться локальные изменения поверхностного натяжения и, как следствие, поверхностная конвекция и увеличение скорости массопередачи. Изменение величины а в направлении движения жидкости также способствует образованию конвективных токов вблизи поверхности [22]. В ряде случаев, наоборот, при добавлении ПАВ изменяется структура поверхностного слоя таким образом, что коэффициент массоотдачи р уменьшается. [c.55]

Одной из причин возникновения конвективных токов являются продольные градиенты поверхностного натяжения, а также градиенты плотности, появляющиеся при протекании хемосорбции. Явление поверхностной конвекции было обнаружено (20, 22, 37—39] при поглощении СОа водными растворами МЭА, ДЭА и др. Поверхностная конвекция наблюдается в пленочных и насадочных аппаратах [20], в ламинарных струях жидкости [42] в барботажных аппаратах ее влияние на массопередачу сравнительно невелико. Из сказанного выше следует, что коэффициент физической массоотдачи Рж должен быть определен при протекании хемосорбционного процесса, т. е. в идентичных гидродинамических условиях. Если объектом исследования является поглощение СО2 хемосорбентом, то величину р удобно определять по методу [36, 37], заключающемуся в десорбции N30 из раствора хемосорбеита. Поскольку коэффициенты диффузии N20 и СОз близки, то близки между собой и [c.68]

Ускорение массопередачи за счет поверхностной конвекции Р необходимо учитывать при подборе новых хемосорбентов. Протекание химической реакции оказывает существенное влияние на динамическое поверхностное натяжепие, т. е. на поверхностное натяжение, измеренное непосредственно при протекании химической реакции. [c.68]

Критерий 81 выражает отношение действительной скорости массопередачи при комбинированном процессе диффузии и конвекции к потоку массы компонента А, распространяющегося в ламинарной струе, имеющей скорость Критерий Нуссельта, с другой сторонЫа представляет отношение действительной скорости [c.533]

Недостатки такой модели легко видны, даже если принять положение об обновлении поверхности, особенно при отсутствии поверхностного сопротивления. В этом случае можно принять, что на границе раздела фаз существует равновесие концентраций- и всех сил, действующих на поверхности раздела фаз, а также постоянство температуры. Одна из упомянутых сил, а именно межфазное натяжение, в определенной степени характеризует межфазную границу. Если на поверхностное натяжение влияет процесс массопередачи, равновесие сил будет нарушено и в результате возникает движение на межфазной поверхности. Такое движение, называедюе далее спонтанной межфазной конвекцией, передается к прилегающим слоям, что в свою очередь оказывает влияние на скорость массопередачи. В этом случае число Рейнольдса в фазе не определяет пщродинами-ческих условий в слоях, прилегающих к поверхности. Соответственно нарушается корреляция, выражаемая уравнением (1). Это утверждение справедливо по отношению к большинству зависимостей, предложенных для экстракции в системе жидкость — жидкость. Обычно такие корреляции оправдываются только в узком интервале изменяемых параметров п зависят не только от размера и типа аппарата, но также и от системы. [c.205]

А. В работах Орелла п Вествотера [29, 30] изучалась массопередача уксусной кислоты лгежду этиленгликолем и этилацетатом в ячейке 3,25 X 6,65 X 8 см (самое короткое расстояние дано по вертикали). Толщина верхнего и нижнего слоев раствора 1,5 и 1,7 см соответственно. Прп переносе уксусной кислоты из этилацетата в гликоль межфазная активность не отмечалась. Однако нри переносе в обратном направлении наблюдалась упорядоченная межфазная конвекция. Поскольку для этой системы е и равны соответственно 0,027 и 43, то, в соответствии с критериями Стерлинга и Скривена (см. табл. 6.1), при переносе вещества из тяжелой в легкую фазу должна появляться конвективная неустойчивость. [c.230]

Б. Работы Линде и др. В ранних работах Линде [25, 26 [ наблюдал межфазную упорядоченную конвекцию нри массопередаче поверхностно-активных веществ (пентадецилсуль-фат натрия и цетилсульфат натрия) из изоамилового спирта в воду. Развитие единственной большой конвектиной ячейки было замечено при боковом шлировом просмотре через стенку аппарата. [c.232]

Эти явления отмечаются не только на каплях, но и на плоской поверхности раздела фаз. На фото 6.18 показана [51] одновременная массопередача фенола и пропиоиовой кислоты в системе четыреххлористый углерод — вода в горизонтальном прямоточном смесителе. Концентрация и направление массопередачи выбраны таким образом, чтобы избежать образования концентрационных вихрей, часто затемняющих картину, а иногда вызывающих истинную межфазную конвекцию. Именно это происходило при переносе про-пионовой кислоты из четырехх.т1ористого углерода в воду и фенола в обратном направлении. [c.238]

В горизонтальных экстракторах в условиях ламинартаых потоков коэффициенты массопередачи, рассчитанные на основе пенетрацион-ной теории, могут быть использованы как исходные значения для исследования влияния межфазной конвекции. Выбор таких значений для ячеек с перемешиванием значительно затруднен из-за недостаточного знания гидродинамических условий в ячейке, поэтому Савистовский и Остин [53] выбрали для исследований межфазно устойчивые, частично смешиваемые пары жидкостей. [c.244]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология