Массообмен слоем и стенкой

Массообмен между стенкой вертикальной трубы или наклонной плоской поверхностью и стекающей пленкой жидкости имеет, возможно, небольшое практическое значение, но представляет особый интерес, так как относится к струйному течению среды через слои, образованные частицами катализатора. Соответствующий случай теплоотдачи от стенки к стекающей пленке, однако, весьма существен в промышленной практике. [c.238]

I. МАССООБМЕН МЕЖДУ ПСЕВДООЖИЖЕННЫМ СЛОЕМ И ОГРАНИЧИВАЮЩЕЙ ЕГО СТЕНКОЙ ИЛИ ПОГРУЖЕННЫМ В НЕГО ПРЕДМЕТОМ [c.378]

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]

При разработке массообменных аппаратов с использованием регулярной насадки необходимо индивидуальное проектирование выбранного типа насадки для данной колонны. Для этого слой насадки разбивают на отдельные блоки с учетом изменения кривизны стенки колонн разного диаметра. В колоннах диаметром до 1 м регулярная насадка монтируется одним блоком через верхнее съемное днище. [c.265]

Под ректифицирующей частью колонки понимают ту часть колонки любой конструкции, где происходит разделение. В на-садочных колонках она представляет собой, следовательно, высоту слоя насадки. Вследствие каналообразования и растекания жидкости к стенкам, ректифицирующую часть колонки следует подразделять на царги, иначе не будет обеспечен противоточный массообмен в нижней части колонки. [c.161]

Далее можно выделить основные составляющие процесса неподвижного слоя катализатора в соответствии с иерархической структурой его квазигомогенной модели. Одна из составляющих - превращение в пористом зерне катализатора, другие - перенос тепла и вещества движение реагентов в слое, тепло- и массообмен между потоком и поверхностью зерен, переносы тепла и вещества по слою вдоль общего потока в поперечном направлении, отвод тепла через стенку. Если обмен между потоком и поверхностью зерен существен,, т.е. разность температур и концентраций между потоком и поверхностью значительна, то перенос тепла и вещества по слою, естественно, разделяют на две составляющие по твердой фазе слоя и через смывающий их поток. Структура стационарного процесса в неподвижном слое катализатора представлены на рис. 3.8. [c.88]

В общем случае процесс в слое катализатора можно описать двухфазной моделью. Каждая фаза характеризуется коэффициентами переноса - продольная А. я радиальная теплопроводность твердой фазы (фаза 1) и фазы потока (фаза 2), теплопередача от них к стенке а , продольная Ох и радиальная диффузии в фазе 2 и тепло- и массообмен между фазами ( з, Р,). [c.107]

В уравнениях материального и теплового балансов для слоя учтены радиальный и продольный переносы по фазам, поток реагентов, отвод тепла от газовой фазы к стенке, тепло- и массообмен между потоком й поверхностью и источники тепла и вещества. [c.170]

В барботажном слое турбулентная вязкость жидкости обусловлена, в основном, движением газовых струй и пузырей. Влияние стенок различных устройств на тарелке на развитие турбулентности в жидкой фазе значительно меньше, по сравнению с влиянием газового потока. Если скорость газа (пара) в струе достигает 10-20 м/с, то средняя скорость жидкой фазы в продольном направлении на массообменной тарелке составляет всего несколько сантиметров в секунду. [c.138]

Количества инертного газа, содержащегося в конвективной зоне, оказывается достаточно, чтобы не вовлекать в массообмен инертный компонент из зоны III. В зонах / + // инертный компонент не исчерпывается. Доминирующим является конвективный механизм переноса. Такие условия соответствуют независимости ж от Da и значительному ускорению массоотдачи как инертного компонента, так и компонента, связывающегося в химическое соединение. При поглощении СО2 молекулы последнего первоначально попадают в слой I. Так как скорость переноса вещества велика, большая часть молекул СО2 не успевает прореагировать с хемосорбентом в конвективной зоне. Таким образом, вследствие большой глубины проникновения химическая реакция протекает, главным образом, в диффузионном слое около стенки. [c.133]

Таким образом, если Qf/ p)(Te — Ti)- > 1, то температура стенки будет превышать температуру газов на краю пограничного слоя и будет возрастать с увеличением скорости инжектирования. Пламя останется вблизи поверхности, пока массообмен не возрастет выше значения, которое требуется для уменьшения концентрации кислорода у поверхности до нуля, как это следует из уравнения (48). Это влияние представлено пунктирными линиями на фиг. 8. [c.119]

Подобная формула была получена в работе [133] для случая, когда границы пузыря и области циркуляции газа не совпадают. Задача о массообмене между газовой пробкой и плотной фазой псевдоожиженного слоя была рассмотрена также в работе [144]. Её отличительной особенностью является учет влияния стенок аппарата на массообмен. [c.203]

При анализе задач тепломассообмена наибольший интерес представляет толщина пограничного слоя, с которой обычно связывают величину теплового и диффузионного сопротивлений при тепловом и массообменном взаимодействии твердой поверхности с обтекающим ее потоком вязкой л идкости. Толщина так называемого приведенного слоя определяется пересечением касательной к профилю продольной скорости в точке у = 0 (на стенке) и линии, соответствующей скорости основного потока [c.9]

Одинаковая форма дифференциальных уравнений означает совпадение общего вида рещения, если дополнительно совпадают и условия однозначности к дифференциальным уравнениям. Граничные условия вне пограничного слоя (строго говоря, при у- оо) по форме обычно совпадают как для гидродинамической, так и для массообменной задач 1Юх у о хюа и = причем последняя запись означает практически равномерное распределение концентрации целевого компонента поперек основной массы потока, т. е. вне пределов диффузионного пограничного слоя. При оценке интенсивности внешней массоотдачи от твердых поверхностей концентрацию целевого компонента на поверхности обычно удобнее принимать равной нулю, т. е. С у=о = 0, что совпадает с граничным условием на стенке, обтекаемой потоком вязкой жидкости (ш у=о = 0). Если твердая поверхность непроницаема для вещества потока, [c.27]

Весьма важные для химической технологии массообменные процессы происходят в системах с капельными жидкостями. Это процессы растворения и экстрагирования, кристаллизации, жидкостной адсорбции, для которых значения критериев Прандтля оказываются существенно больше единицы. При этом конвективный перенос целевого компонента становится сравнимым с диффузионным на таких малых расстояниях от твердой поверхности, на которых характер течения иотока капельной жидкости практически еще полностью определяется только силами вязкого трения, а толщины гидродинамического и диффузионного пограничных слоев становятся существенно неодинаковыми. Для капельных жидкостей, имеющих величины диффузионных критериев Прандтля порядка 10 , диффузионный пограничный слой имеет приведенную толщину, значительно меньшую, чем гидродинамический пограничный слой, что в значительной мере упрощает анализ процесса внешнего массообмена, поскольку при решении уравнения конвективно-диффузион-ного переноса компонента (1.21) в таком случае возможно воспользоваться приближенными решениями (1.7) для компонент скорости хюх и ту, справедливыми для малых расстояний от стенки. Кроме того, при анализе массообмена твердой поверхности с потоками капельных жидкостей обычно предполагается пренебрежимо малое значение стефановского потока. [c.33]

В работе [381 исследован массообмен пузыря с непрерывной фазой во взвешенном слое, сечение которого меняется по высоте. Поля течения фаз исследованы при помощи модели двух идеальных взаимодействующих, взаимопроникающих сплошных сред. Пузырь предполагается сферическим его размеры малы по сравнению с характерным размером сечения аппарата. Поле течения жидкости в окрестности пузыря зависит от параметра а = = (р/2) (здесь р — угол между образующими стенок ап- [c.133]

Наличие заряда на частицах приводит к увеличению концентрации частиц в пристенном слое вследствие их диффузии в созданном ими электростатическом поле и к осаждению их на стенке [12], а это увеличивает трение, тепло- и массообмен в системах газ — твердые частицы. [c.17]

Выбор геометрической структуры адсорбента — удельной поверхности и среднего диаметра пор — зависит от характера разделяемой смеси. Адсорбция молекул газов и легких углеводородов при обычных условиях невелика, поэтому в колонке необходимо применить адсорбент с достаточно развитой поверхностью. Вместе с тем для газов (включая и легкие углеводороды) обычные и немного повышенные температуры достаточно велики для того, чтобы неоднородность поверхности аморфных адсорбентов с высокой удельной поверхностью и массообмен в тонких порах не приводили к существенному размыванию полос. Для подобных разделений применяют цеолиты, тонкопористые силикагели, тонкопористые стекла, а также капиллярные стеклянные колонки с пористым слоем на внутренних стенках. [c.88]

В главах 8 и 9 рассмотрены соответственно тепло- и массообмен в фонтанирующем слое как между ожижающим агентом и частицами, так и внутри частиц. В главе 8 описан также теплообмен между стенками колонны и слоем, между погруженным объектом и слоем, в то время как обсуждение массообмена сосредоточена на сушке твердых материалов. [c.21]

Автомодельный метод решения уравнения движения довольно часто используется в обычной механике жидкости. Так же как и в этих случаях, при решении задач магнитной гидродинамики использование этого метода связано с определенными, часто невыполнимыми на практике граничными условиями. Например, автомодельное решение задачи о массообмене в пограничном слое требует, чтобы скорость на стенке изменялась пропорционально что трудно выполнимо при поста- [c.25]

С другой стороны, искусственная турбулизация набегающего потока существенно изменяет характер обтекания зерна и интенсифицирует тепло- и массообмен. При свободном падении частицы в безграничной неподвижной жидкости или газа турбулизация определяется движением самой частицы и критерием Рейнольдса, отнесенным к ее стационарной скорости падения Vo и к диаметру do, т. е. Reo = uo o/v. Если же жидкость или газ движется с некоторой скоростью относительно окружающих стенок в канале или трубке с диаметром di, то турбулизация определяется критерием Rei = yi< i/v и, если этот критерий велик, то интенсивность турбулентности, т. е. относительные пульсации скорости в потоке Vv jv, будут главным образом определяться величиной Rei, а не Reo. Это обстоятельство изменяет обтекание тела, условия срыва пограничного слоя, характер турбулентного следа за телом и увеличивает коэффициенты сопротивления, тепло- и массообмена. [c.481]

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]

Основными интересными для технологов вопросами, связанными с псевдоожижевным слоем, являются вопросы об определении эффективной теплопроводности слоя и характеристик теплообмена псевдоожиженного слоя с погруженным в него телом или ограничивающими слой стенками, а также массообменные параметры процесса при протекании в слое химических реакций. [c.87]

Следует обратить внимание на то, что критерий Ыи ,, з может меняться в широких пределах в зависимости от теплопроводности элементов слоя, их формы и структуры слоя у стенки. Как показано выше, при Кез->0 3 увеличивается, что может привести к увеличению обш,его значения Ыист. э, особенно при близких значениях коэффициента теплопроводности вблизи стенки и внутри зернистого слоя. В работе [54] собраны данные по пристенному тепло- и массообмену в зернистом слое, среди которых есть подтверждающие это соображение. [c.138]

В приведенных выше примерах следует совместно рассматривать перенос вещества и тепла. Строго говоря, не сущест ет полной аналогии в переносе вещества и тепла от слоя к стенке или от ожижающего агента к твердым частицам При массообмене твердые частицы инертны и лишь способстеуют турбулизации, периодически разрушая пограничную пленку при теплообмене они сами переносят тепло от горячих вон к более холодным. Однако время контакта между твердой частицей и стенкой (или между частицами) и время пребывания частицы в пограничной пленке около теплообменной поверхности, по-видимому, столь мало, что в большинстее случаев не наблюдается существенных отклонений от рассматриваемой аналогии . Поэтому в ходе дальнейшего изложения мы используем опытные данные по теплообмену применительно к переносу массы. [c.377]

При относительно небольшом количестве легкого экстрагента тяжелая жидкость, продвигающаяся от оси барабана к его периферии, увлекает легкую жидкость и оба слоя движутся относительно стенок канала в направлении, обратном вращению барабана. В результате трения о стенки поток турбулизируется и массообмен между слоями интенсифицируется. На рис. 246 показана схема движения жидкостей в каналах барабана, вращающегося по часовой стрелке. Тяжелая жидкость перетекает из канала А в канал В и далее в канал С, легкая жидкость проходит каналы в обратном порядке. Оба слоя движутся в каналах в направлении, обратном вращению барабана. [c.469]

Процессы второй группы обязательно сочетаются с процессами первой группы например, в любом непрерывном процессе всегда присутствуют перемещение твердого материала, смещение или сепарация. В рассматриваемых процессах происходит тепло-, а иногда и массообмен между твердыми частицами и псевдоожижа-ющей средой — газом или жидкостью, а также теплообмен кипящего слоя со стенками аппарата либо погружными теплообменными поверхностями. В большинстве промышленных процессов используется псевдоожижение газом, тогда как псевдоожижение капельной жидкостью (например, при массовой кристаллизации, растворении, некоторых способах очистки сточных вод и др.) используется много реже. Наконец, в совмещенных процессах грануляции — кристаллизации одновременно участвуют твердая, жидкая и газовая фазы (псевдоожижающая среда). [c.209]

Расчеты значительно упрощаются, если разности парциальных давлений в пределах пограничного слоя малы по сравнению со средним давлением жидкости. В этом случае скорость иормальная к поверхности стенки, невелика и в уравнениях (16-26) — (16-28) ею можно пренебречь. Тогда уравнения количества двил<ения (16-26) и теплового пото а (16-28) приобретут та1кой же вид, как и в случае чистого теплообмена (см. разделы 6-1 и 7-1). Свойства, проявляющиеся в уравнении, являются практически свойствами жидкости 2. Последнее означает, что массообмен не оказывает влияния на движение среды и теплообмен. Уравнение (16-27) описывает процесс массообмена, однако оно не нуждается в решении, поскольку результат можно непосредственно определить из условий подобия [c.570]

В зоне аппарата между пакетами пасадки, образованной дистанционным патрубком 15, поднимающийся газовый иоток распыляет в центре жидкость, обеспечивая массообмен в этой зоне, п отбрасывает ее к нернфернп (к стенкам аппарата). Далее жидкость, попадая в слои пасадки, опять траиспортиру-ется к центру, и процесс повторяется. [c.175]

В последнее время в колонных абсорберах для осушки газа от влаги стали применяться высокоскоростные прямоточные центробежные сепарационно-кон-тактные элементы с тангенциальным вводом газа и рециркуляцией абсорбента (см. рис. 2.17). Эти элементы устанавливаются на горизонтальных тарелках в вертикальных противоточных аппаратах. Подаваемый сверху абсорбент (высококонцентрированный водный раствор ДЭГа) перетекает сверху вниз с тарелки на тарелку. Слой абсорбента на каждой тарелке поддерживается на некоторой высоте, которая, вообще говоря, может быть различной для разных тарелок. Абсорбент через специальную трубку попадает в сепарационно-контактный элемент и истекает из трубки в набегающий закрученный поток газа. В результате жидкость дробится, образующиеся мелкие капли подхватываются потоком и отбрасываются на стенку элемента. В результате в элементе одновременно происходят два процесса массообмен капель с газом и сепарация капель от газа. [c.529]

Передача тепла в слое происходит за счет конвекции, а также путем теплопроводности и лучеиспускания. Некоторое значение имеют также теплоотдача стенкам топки или газогенератора а также на верхней и нижней границах слоя топлива. До поступления в зону горения топливо проходит зоны сушки и подогрева. При противоточном двхгжении куски топлива прогреваются за счет охлаждения горячих газов, выходящих из зоны горения. В процессе сушки происходит не только теплообмен, но и испарение влаги, т. е. массообмен. Рас- [c.431]

При анализе интенсивности массообменных процессов в системах с дисперсной твердой фазой существеное значение имеет характер обтекания поверхности твердых тел турбулентными потоками вязких жидкостей — газов, паров и капельных жидкостей. Какова бы ни была степень турбулентности набегающего потока, вблизи твердой поверхности, от точки набегания вначале формируется ламинарный пограничный слой (рис. 1.2) и только при значении Ке = ШохД 1,5-10 ламинарное течение в пределах пограничного слоя теряет внутреннюю устойчивость и вниз по направлению потока образуется турбулентный пограничный слой с тонкими ламинарным подслоем в непосредственной близости от твердой поверхности. Распределение скоростей в пределах ламинарного подслоя, его толщина, а также распределение осредненных скоростей в турбулентном пограничном слое оказываются соответствующими распределениям этих величин при взаимодействии турбулентного потока с безграничной стенкой, а верхняя граница пограничного слоя удаляется от стенки с увеличением расстояния от точки набегания. [c.13]

От теории элементарных актов межфаэного обмена переходят к статистич. описанию реальных систем, в к-рых происходит множество элементарных актов, взаимно влияющих друг на друга. Изучают, напр., межфазный массообмен в условиях стесненного, т. е. ограниченного стенками сосуда, движения капель и пузырей гетерог. хим. превращ. в проточных реакторах с неподвижным или псевдоожиженным слоем катализатора во внешнедиффузионном режиме (см. Макрокинетика) адсорбцию и поветхноствую диффуз эию в пористых средах. Важную роль в Ф.-х. г. играет эксперим. Моделирование как элементарных актов межфаз-нога обмена, так и их взаимод. в реальных системах. [c.619]

Явление барботажа паровых пузырей всегда сопровождает процессы кипения, но при кипении паровые пузырьки непосредственно зарождаются на теплоподводящих поверхностях, которые к тому же часто располагаются здесь вертикально (генераторы водяного пара, греющие камеры выпарных аппаратов, кубы-испарители ректификационных установок и т. п., см. гл. 3, 4, 6), тогда как в массообменных аппаратах газ вводится в слой жидкости извне через отверстия в горизонтальной нижней стенке (рис. 1.43). [c.118]

Для массообменных процессов наиболее важен перенос целевого компонента в поперечном потоку направлении, нормальном твердой (или жидкой) поверхности. В основной части потока-носителя, в его турбулентном ядре мощный турбулентный перенос (-Отурб -О) практически выравнивает концентрацию целевого компонента в направлении, перпендикулярном стенке. Однако в пристенном ламинарном слое, где отсутствуют турбулентные пульсации и скорость движения среды в поперечном направлении равна нулю, единственным механизмом переноса целевого компонента к стенке (или от нее) может быть перенос за счет молекулярной диффузии. В промежуточном слое (рис. 1.13) между пристенным слоем и ядром потока конвективный, диффузионный и турбулентный переносы компонента могут быть сравнимы по величине. [c.348]

В роторных колоннах (рис. 24) массообмен. между парами и жидкостью происходит в пространстве между тарел Ками . Быстро вращающийся ротор поднимает жидкость над тарелкой и отбрасывает ее к стенка М ко- i()ii ubi, при этом образуется слой лелких капель, через который проходят пары. Количество рас-/]ыляемой жидкости сможет быть >чень велико по сравнению с потоком флегмы. Гидравлическое сопротивление такой колоннт, очень невелико (2 мм рт. ст. на 20 тарелок) и практически не меняется при изменении нагрузки. [c.105]

Тяжелая жидкость, продвигающаяся от оси барабана к его периферии, имеет окружную скорость, меньшую чем скорость стенок канала. Тяжелая жидкость увлекает легкую, и оба слоя движутся относительно стенок в направлении, обратном вращению барабана. Из-за трения о стенки каналов поток турбулизуется, и массообмен между слоями протекает весьма интенсивно. Через отверстия в стенках каналов тяжелая жидкость последовательно перетекает из канала А в канал В, С и т. д., а легкая жидкость — в обратном направлении, вследствие чего достигается многократный контакт между фазами. [c.470]

Поступательное перемещение потока и беспорядочное тепловое движение приводят к тому, что каждая молекула газа или жидкости проводит примерно равное время в каждом элементе площади сечения трубки, передвигаясь вдоль нее со средней скоростью потока. При наличии на стенках трубки неподвижного слоя, например жидкой фазы, избирательно сорбирующей молекулы данного типа, все такие молекулы будут проводить примерно одинаковую долю времени в неподвижном слое. Если начальный участок трубки, заполненный сорбирующимся газом, имеет небольшую длину, т. е. сорбирующийся газ вводится в поток в виде газового поршня , то средняя скорость его перемещения будет меньшей, чем скорость газа-носителя. В то же время отдельные молекулы движущегося газа могут колебаться около центра распределения, перемещающегося со средней скоростью потока. Вследствие того, что отдельные молекулы могут проводить разное время в участках потока, имеющих различные скорости, т. е. опережать или отставать от основной массы сорбирующегося газа, первоначальная ширина введенной зоны будет увеличиваться. Такой процесс называется динамической диффузией. Помимо этого имеет место увеличение ширины зоны под действием процесса статической диффузии, протекающего независимо от того, находится ли зона в движении или нет. Дополнительное увеличение ширины зоны связано с тем, что для установления равновесия между газом-носителем и сорбционным слоем необходимо некоторое время, т. е, с наличием определенного сопротивления массообмену. [c.27]

Благодаря трению о стенки спирали поток турбулизя-)уется и массообмен между слоями интенсифицируется. 1а рис. 4—167 показана схема дважения жидкостей в каналах барабана, вращающегося по часовой стрелке. Тяжелая жидкость перетекает из канала А в канал В и далее в канал С, легкая жидкость проходит каналы в обратном порядке. Оба слоя движутся в каналах в направлении, обратном вращению барабана. [c.614]

В последние два десятилетия широкое распространение получили теплоносители для мягкого регулируемого обогрева промышленных установок. В установках, работающих при атмосферном давлении, в качестве сред-теплоносителей для температур около 340 °С применяют минеральные масла или некоторые другие органические среды. Минеральные масла нетоксичны и некор-розионны, удобны в работе, сохраняют способность к прокачиванию даже при низкой температуре и не вызывают растрескиваний зимой на линиях и резервуарах. При высоких температурах они имеют удовлетворительную удельную теплоемкость (рис. 153) и малую вязкость, обеспечивая эффективный теплообмен. Работа с маслом гораздо менее опасна, чем с паром или щелочными металлами. Поточная схема нагревательной установки, работающей при низком давлении с принудительной циркуляцией, показана на рис. 154. Установка имеет первичный и вторичный контуры для предотвращения термических перегрузок в случае снижения или прекращения потребления тепла. Нагрев осуществляется электричеством, паром или открытым пламенем. При применении органических теплоносителей следует проявлять осторожность в отношении скорости течения среды в нагревательных трубах, которая должна быть всегда достаточно высокой для того, чтобы температура пленки жидкости-теплоносителя у стенки трубы никогда не достигала уровня начала крекинга или кипения. При турбулентном течении, которое является предпочтительным для высокой эффективности теплопереноса, тонкая пленка возле стенки остается в области ламинарного течения (граничное течение Прандтля, рис. 155 111.1051). Скорость ламинарного слоя наполовину меньше скорости жидкости в объеме трубы это предотвращает быстрый массообмен с турбулентной фазой. Толщина [c.360]