Массообмен массоперенос

Способ разделения (концентрирования) веществ путем выпаривания широко применяется в технологии неорганических веществ, пищевой промышленности. Он заключается в отделении летучих компонентов (чаще всего воды) от высококипящих остатков в аппаратах барботажного типа. Выпаривание - достаточно энергоемкий процесс. Для снижения энергозатрат обычно организуются многоступенчатые технологические установки, работающие под различным давлением с целью использования вторичного парового потока. Математическое описание такого процесса должно содержать все элементы, свойственные массообменным процессам кинетику массопереноса, гидродинамику потоков, фазовое равновесие, а также алгоритмы решения системных вопросов, связанных с рациональным выбором давлений в отдельных аппаратах и перераспределением потоков продукта и вторичного пара. Ниже приведено сравнение различных способов разделения [c.36]

Зависимость А (I) или А (1) определяется физической моделью массопереноса. Для наиболее распространенного случая, когда интенсивный массообмен создается за счет увеличения поверхности контакта фаз и капли достаточно малы, можно использовать либо модель Кронига и Бринка [29] (см. гл. И) [c.258]

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]

Применение теории подобия показывает (см. главу IV), что массообменный процесс характеризуется критериями Нид = ЫО, Ргд = Ке = vLh. В течение ряда лет расчеты процессов осуществляли по уравнениям связи между критериями. Эти уравнения и сегодня используют для определения физико-химических постоянных (например, констант скоростей массопереноса), однако общий метод расчета процессов основан на использовании уравнений балансов и концепции единичного элемента процесса разделения — теоретической тарелки. [c.81]

Очевидно, что в неподвижном слое катализатора массообмен может существенно влиять на конечную степень превращения или удельную производительность. Для процессов, состоящих из последовательных реакций, массоперенос может значительно снижать избирательность. [c.108]

Массообмен в напорном и дренажном каналах определяется конвекцией и диффузией. Структура потоков в этих каналах может приближаться к предельным моделям идеального вытеснения или смешения чаще же она представляет более сложную модель, учитывающую влияние продольного и поперечного перемешивания. Массоперенос в мембране определяется типом мембраны (см. гл. 1) и может быть только диффузионным или же диффузионным и фазовым одновременно, как в пористых мембранах и пористой основе асимметричных мембран. [c.157]

Рис. 7.12 дает представление о характере изменения функции (7.73) при положительном сопряжении чем выше степень сопряжения массопереноса и химического превращения, тем более совершенен процесс. Следует обратить внимание, что вблизи состояния с фиксированным потоком [2( г/— 1 ")где коэффициент ускорения массопереноса Ф] наиболее значителен (см. рис. 1.4) энергетическая эффективность падает до нуля. Однако при т)->-т)тах МОЖНО получить ДОВОЛЬНО высокие значения массообменных характеристик процесса /р и Х ", значительно превышающие аналогичные показатели несопряженного массопереноса в мембране. [c.252]

Проанализирована структура основных соотношений, описывающих движение многофазной многокомпонентной сплошной среды, которые могут служить исходным материалом при решении многих задач синтеза функциональных операторов ФХС. В частности, на основе представлений о взаимопроникающих континуумах сформулированы уравнения механики многокомпонентной двухфазной сжимаемой дисперсной смеси, в которой протекают процессы тепло- и массопереноса совместно с химическими реакциями. Проанализированы энергетические переходы при тепло- и массообмене между фазами. Вскрыты особенности механики двухфазных многокомпонентных смесей, связанные с не-идеальностью фаз. Рассмотрены вопросы учета равновесных характеристик и многокомпонентных смесей в уравнениях движения таких сред. [c.77]

Рассмотрим методы расчета сравнительно простых случаев массообменных процессов с неподвижным слоем твердой фазы, когда в массопереносе участвует лишь один компонент, концентрация которого в исходной смеси невелика (и, следовательно, можно пренебречь изменением расхода газа или жидкости) и когда процесс протекает в приблизительно изотермических условиях кроме того, ограничимся системами, для которых изотермы адсорбции не имеют точек перегиба. [c.65]

Для расчета массообменных аппаратов с неподвижным слоем сорбента необходимо определять профили концентраций (зависимости с от 2 и X от г при данном т) и выходные кривые (зависимости с от т при данном г). В общем случае их определение требует численного решения системы, состоящей из уравнения материального баланса (111.79), уравнения изотермы адсорбции и уравнений, описывающих скорость массопереноса. [c.67]

Уравнения (П1.92)—(111.94), справедливые прн бесконечных скоростях массопереноса, дают возможность найти предельные параметры процесса. Их применяют также для быстрого определения ориентировочных значений высоты слоев и длительности стадий адсорбции и десорбции, а также для приближенного расчета массообменных процессов с неподвижным слоем твердой фазы в тех случаях, когда нет данных для расчета внутреннего сопротивления. Более точный расчет требует учета скоростей массопереноса. [c.69]

Существенные различия между скрубберами с орошаемой неподвижной насадкой и контактными аппаратами с турбулентным трехфазным псевдоожиженным слоем были отмечены Ченом и Дугласом Задержка жидкости в слое неподвижной насадки слагается из динамической и статической составляющих, причем последняя играет весьма ограниченную роль в процессах межфазного переноса. В то же время, в контактном аппарате с турбулентным трехфазным псевдоожиженным слоем статическая задержка жидкости практически отсутствует вследствие движения насадки и, таким образом, вся удерживаемая жидкость принимает участие в массообмене между фазами. Этим, в частности, можно объяснить тот факт, что при одинаковых условиях работы скорости тенло-массопереноса в контактном аппарате с турбулентным трехфазным псевдоожиженным слоем выше, чем в абсорберах с неподвижной насадкой . [c.677]

Массообменные процессы. Эта группа процессов отличается значительной сложностью по сравнению с предыдущими и соответственно большим числом моделей для их расчета. Массообменный процесс в большинстве случаев (ректификация, экстракция, абсорбция, кристаллизация) является системой, включающей как необходимые другие аппараты (например, теплообменники, конденсаторы, декантаторы и т. п.). Поэтому и математические модели как для описания, так и для алгоритмизации являются более сложными. Рассмотренные ранее модели структуры потоков и теплообмена могут использоваться при описании массообменных процессов на ступени разделения (тарельчатые колонны) и в слое насадки (насадочные колонны). При описании массообменного процесса уравнения гидродинамической структуры потоков фаз (см. табл. 4.4) должны быть дополнены членом, учитывающим массоперенос компонента через поверхность раздела фаз, например, в матричном выражении [c.129]

Гидродинамическая обстановка на тарелке (или слое насадки) суш ественно влияет на эффективность массопереноса, на степень достижения равновесных значений концентраций фаз. Чем ниже эффективность тарелки, тем, очевидно, необходимо большее время пребывания фаз в контакте или большая поверхность контакта. При движении жидкости вдоль контактного элемента наблюдается неравномерность массопереноса, обусловленная различными градиентами концентраций (движущей силы), различной высотой слоя жидкости, обратным забросом фаз, различной гидродинамической обстановкой и т. д. Поэтому целесообразно воспользоваться для оценки эффективности массопереноса характеристиками локальных объемов массообменного пространства, в пределах которых может быть принята однородная гидродинамическая структура потоков, и определять эффективность контактной ступени интегрально. Такой характеристикой эффективности массопереноса является локальный КПД в форме уравнения (4.59), записанный для многокомпонентной смеси в матричном виде как [1, 45, 46] [c.131]

Масштабирование массообменных аппаратов. Аппараты, в которых основным процессом является массоперенос, масштабировать очень трудно. Большие сложности вызывает сохранение гидродинамического подобия, поскольку в этом случае приходится иметь дело с двухфазным потоком. Критерии подобия движения фаз различны и при использовании одних и тех же веществ в модели и образце приводят к противоречивым условиям увеличения масштаба. Большое разнообразие массообменных аппаратов не дает возможности вывести общие правила масштабирования, поэтому мы ограничимся примером повышения масштаба абсорбционной колонны с насадкой. Движение газа в колонне обусловлено разностью давлений на входе и выходе. Критерий Рейнольдса, отнесенный к эффективному диаметру насадки dz и массовой скорости газа G, характёризует подобие движения потоков [c.456]

Тепло- и массоперенос, т. 4. Тепло- и массообмен при химических превра- [c.538]

Важную роль в технологических процессах играет, как известно, явление массопереноса, т. е. явление переноса массы вещества между двумя фазами. Существует несколько теорий процесса массопереноса через межфазную поверхность. Наибольшее распространение получила пленочно-пенетрационная теория, которая утверждает, что имеет место двойственный механизм диффузии. При малом времени контакта массообмен протекает как ряд неустановившихся процессов диффузии компонента от межфазной поверхности к элементарным вихрям сплошной фазы, соприкасающимся с поверхностью и проникающим в глубь сплошной фазы. При более длительном времени контакта действует механизм молекулярной диффузии через ламинарные пограничные пленки по обе стороны раздела фаз. [c.30]

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]

Другим существенным свойством является то, что она равна коэффициенту обмена субстанции (р, деленному на толщину неподвижной пленки жидкости, которая создает основное сопротивление тепло- и массопереносу. Коэффициент обмена равен коэффициенту диффузии, помноженному на плотность, если под ф понимается концентрация, или коэффициенту теплопроводности, деленному на удельную теплоемкость, если под ф понимается энтальпия. Понятие неподвижной пленки является базовым для многих книг по массообмену в химической технологии и имеет важный физический смысл. В этом плане диффузия через неподвижную пленку иногда называется стефановским потоком. [c.18]

С другой стороны, скорость массообменного процесса пропорциональна движущей силе процесса Д и обратно пропорциональна сопротивлению массопереноса Я. [c.30]

Обобщая все изложенное, можно привести следующие закономерности, характеризующие массообмен в различных случаях при массопереносе из жидкости к твердой сферической частице, на поверхности которой протекает химическая реакция, [c.40]

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]

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]

Наличие уравнений, описывающих процесс, вне зависимости от возможности их рещения позволяет получать критерии подобия, которые имеют определенный физический смысл. Почленным делением отдельных слагаемых уравнений системы (2.3.3) могут быть получены безразмерные группы Fo = ax/R и Fom = = amx/R — критерии гомохронности полей температуры и потенциала переноса влаги (тепловой и массообменный критерии Фурье). Отношение этих критериев дает критерий Lu == йт/а, представляющий собой меру относительной инерционности полей потенциала переноса влаги и температуры в нестационарном процессе сушки (критерий Лыкова). Критерий Ко = Гс Дц/(с А0) есть мера отношения количеств теплоты, расходуемых на испарение влаги и на нагрев влажного материала (критерий Косо-вича). Специфическим для внутреннего тепло- и массопереноса является критерий Поснова Рп = 6Д0/Ам, который представляет собой меру отношения термоградиентного переноса влаги к переносу за счет градиента влагосодержания. Независимым параметром процесса является критерий фазового превращения е. [c.108]

Массообмен в пустотелых колоннах. Общий анализ массопереноса из газа в жидкость, приведенный в п. 6, показал, что при расчете промышленных реакторов приходится ориентироваться на эмпирические уравнения, полученные в результате исследований моделей барботажных колонн. [c.72]

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]

Уэллек и Хуанг [341] исследовали стационарный массоперенос к сфере при малых значениях Ке, определяя поле скоростей из выражений для функции тока Накано и Тьена [50]. Результаты их расчетов для критерия Шервуда в зависимости от параметров задачи представлены на рис. 4.20. Заметим, что при всех значениях Ре усиление псевдопласти-ческих свойств жидкости приводит к более интенсивному массообмену. Для твердой сферы такой результат находится в противоречии с расчетами по формуле (4.158) и, как отмечено в работе [341], с решением, использующим приближенные значения для функции тока по данным Томита [342]. Это указывает на чувствительность решения к реологическому параметру и на необходимость использования наиболее корректных гидродинамических решений. Данные расчетов [341] показьта-ют, что при Ре>5 10 для решения диффузионной задачи можно воспользоваться формулами (4.119) и (4.122), причем как нетрудно заметить из рис. 4.21, формула (4.119) в этом случае также применима гишь для небольших значений параметра X, характеризующего отноше- [c.215]

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]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

Реальные процессы в реакционно-диффузионных мембранах гораздо сложнее рассмотренной модели, поскольку проницание компонентов взаимозависимо, например, через определенные звенья в цепи химических превращений. Кроме того, в мембране, наряду с сопряженным механизмом, существует пассивный несопряженный массоперенос химически несвязанного компонента газовой смеои. Это усложняет анализ энергетической эффективности мембранного процесса, но основной вывод сохраняет силу, а именно энергетическое сопряжение массопереноса и химического превращения позволяет радикально улучшить массообменные характеристики при сохранении достаточно высоких значений энергетической эффективности чем выше степень сопряжения, тем значительнее этот эффект. Справедливости ради следует отметить, что противоположные тенденции изменения массообменных и энергетических показателей мембранного процесса сохраняются в реакционно-диффузионных мембранах, хотя на более высоком уровне совершенства процесса. [c.253]

Для раздельного анализа трех стадий массопереноса в псевдоожиженных системах массообмен между стенкой и слоем (раздел I), а также между твердыми частицами и ожижающим агентом (раздел II), следует рассматривать в отсутствие сегрегации фаз (т. е. газовых пузырей). Это можно осуществить кепериментально, так как для развития газовых пузырей необходима некоторая конечная высота слоя. В жидкостных псевдоожиженных системах дискретная фаза (пузыри) образуются на высоте , превышающей 0,5—1м при газовом псевдоожижении пузыри заметных размеров ( с1р) присутствуют уже на высоте 0,2 м. Таким образом, данные по масообмену могут быть получены как в отсутствие пузырей (однородное псевдоожижение), так и а тех случаях, когда дискретная фаза оказывает влияние на скорость массопереноса (неоднородное псевдоожижение). В разделах I и II мы будем рассматривать только однородные псевдоожиженные системы неоднородные будут основной темой последующих разделов. [c.377]

Диаметр колонны оказывает влияние на массообмен (объемный коэффициент массопередачи), главным образом, в связи с влиянием стенки и каналообразованием, вызванным неравномерностью расположения элементов насадки. При увеличении диаметра колонны влияние стенки исчезает и элементы насадки располагаюгся более равномерно. Поэтому результаты работы больших колонн в некоторых случаях могут быть лучше, чем малых, а в некоторых—хуже. Результаты исследований, впрочем немногочисленных, подтверждают эти выводы. При экстракции пищевых жиров фурфуролом в колоннах диаметром 50, 560 и 1600 мм [59] на двух болььчих колоннах был получен одинаковый к. п. д., в то время как у колонны диаметром 50 мм объемный коэффициент массообмена оказался гораздо хуже. В качестве насадки использовались кольца Рашига одинаковых размеров. Влияние диаметра колонны установлено также для системы вода—диэтиламин—толуол в колоннах диаметром 76, 101 и 152 мм. Результаты этих исследований [81] при насадке из колец Рашига диаметром 12,7 мм и выше приведены на рис. 4-12, где показана зависимость высоты единицы массопереноса для воды (ось ординат) при постоянных размерах насадки от отношения расхода потоков [c.329]

В тепло-массообменных процессах 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, влияния на конвективный перенос, непосредственно на коэффициентны переноса, а также по пути управления распределением источников. Когда создание больших градиентов лимитировано свойствами перерабатываемых веществ или технологическими условиями, перспективно физическое воздействие через конвективный тепло-массоперенос. Существенный вклад может дать управляемое пространственно-временное распределение внутрен-. них источников тепла, генерируемых различными полями или частицами. Наконец, возможно влияние непосредственно на коэффициенты переноса, например утоньчение пограничных слоев под воздействием колебаний и т. п. [c.18]

При расчете разделительной способности тарелки в целом необходимо учитывать структуру движения жидкости на тарелке, а также характер распределения пара по площади барботажа. Рассмотренные методики позволяют вычислять локальные характеристики массопереноса, которые могут быть распространены на весь массообменный объем путел принятия соответствующей модели структуры потоков. Такой подход позволяет рассчитывать разделительную способность тарелок со сложными гидродинамическими структурами, включая байпаспрование, каналообразование, застойные зоны и т. д. Локальные же характеристики определяются составами пара и жидкости в данной точке, физико-химическими свойствами разделяемой смеси и гидродинамической обстановкой в элементарном объеме. [c.352]

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]

Следует указать, что невозможно достаточно полно описать основные закономерности процесса разделения в насадочной колонне, если оперировать только такими величинами, как высота, эквивалентная т еоретической ступени или единице переноса. Зицман [159] показал, что массообмен в насадочной колонне протекает тем интенсивнее, чем легче проникают компоненты из ядра одной фазы к границе раздела жидкость — газ и оттуда далее в ядро другой фазы. Поэтому необходимо принять во внимание два диффузионных сопротивления, а именно при массопере-носе внутри паровой фазы и при массопереносе внутри жидкой фазы. Диффузионные сопротивления зависят от среднего пути переносимого вещества в соответствующей фазе, от степени перемешивания фазы в точках контакта между насадочными телами, от турбулентных завихрений и других факторов, которые уже были обсуждены в разд. 4.2. Соотношение между диффузионными сопротивлениями в газовой и жидкой фазах, экспериментально измеренные Зицманом для семи различных типов насадки, указаны в табл. 17. Из данных табл. 17 следует вывод, что вклад диффузионного сопротивления газовой фазы в общее сопротивление массопереносу при ректификации может составлять от 9 до 96%. [c.119]

В турбулизованном пенном слое пассивная поверхность представлена, в основном, пузырьками с dn массообменного процесса в таком пузырьке [31] в 1,5—2,5 раза меньше времени его жизни, в результате чего мелкие пузырьки некоторое время не участвуют в массопереносе, хотя они вносят свою лепту в величину Яр- Наиболее активной является поверхность открытых газовых факелов, агрегатов пены — я гр. Через агрегаты и струи газ движется с большей скоростью, что приводит к интенсивноиу вихреобразованию и обновлению элементов поверхности. [c.77]

Смотреть страницы где упоминается термин Массообмен массоперенос : [c.169] [c.106] [c.223] [c.267] [c.673] [c.93] [c.10] [c.70] [c.70] [c.88]

Псевдоожижение (1974) -- [ c.0 ]

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Массообмен

Массоперенос

Справочник химика 21

Химия и химическая технология