Массообмен между газом и частицами

Механизм движения газа в системах газ — твердые частицы весьма сложен из-за тенденции к образованию пузырей. На долю последних приходится значительная часть газового потока, и при движении через слой происходит непрерывный обмен газа между пузырями и непрерывной фазой -80. При отсутствии пузырей интерпретация экспериментальных данных по тепло- и массообмену между газом и твердыми частицами возможна только с учетом значительного обратного перемешивания ei. При этом роль последнего возрастает по мере уменьшения скорости газа. [c.64]

ТЕПЛО- И МАССООБМЕН МЕЖДУ ГАЗОМ И ЧАСТИЦАМИ [c.98]

Схема процесса следующая (рис. 2.25). Частица радиусом Ло обтекается потоком газа с концентрацией реагента в нем Со. Частицу окружает пограничный слой, через который осуществляется массообмен между поверхностью частицы и ядром потока. Реакция начинается на поверхности и фронтально продвигается в глубь частицы. В какой-то момент времени частица будет состоять из ядра радиусом г , содержащего непрореагировавшее вещество В, и наружного слоя продукта или/и нереагирующих компонентов, т. е. инертных по отношению к протекающей реакции. Реакция протекает на границе раздела твердых фаз - на поверхности ядра, в результате ядро уменьшается, но размер частицы (У о) сохраняется. Такую схему процесса называют сжимающееся ядро . [c.72]

Теплообмен между газом и частицами (межфазный теплообмен) носит чисто конвективный характер, как и массообмен. Между этими процессами существует аналогия. На практике зависимости для расчета интенсивности теплообмена часто получают, изучая массообмен и используя аналогию процессов тепло- и массообмена. В дальнейшем одни и те же рассуждения применяются к описанию обоих процессов за исключением специально оговоренных случаев. [c.98]

Предположим теперь-, что массообмен между газом и твердыми частицами отсутствует, т. е. д= 0. Тогда, переходя в уравнениях (1.2-20) и (1.2-21) от величин и ра к плотностям и р , получим [c.15]

Система уравнений (1.2-11), (1.2-12), (1.2-22), (1.2-23) представляет собой систему уравнений гидромеханики псевдоожиженного слоя. Если учитывается массообмен между газом и твердыми частицами, эта система состоит из уравнений (1.2-7), (1.2-8), (1.2-18) и (1.2-19). Практически во всех работах, в которых псевдо-ожиженный слой рассматривается с позиций механики взаимодействующих взаимопроникающих сплошных сред, авторы основываются на уравнениях, отличающихся от рассмотренной здесь системы уравнений лишь формой записи. [c.16]

В данной главе монографии при построении математических моделей тепло- и массообменных процессов в псевдоожиженном слое предполагалось, что тепло- и массообмен между твердыми частицами и омывающим их потоком газа описывается при помощи обыкновенных дифференциальных уравнений, вид которых считался известным. Однако определение вида такой зависимости представляет собой сложную самостоятельную задачу. Тепло- и массообмен между твердой частицей и омывающим ее потоком газа в псевдоожиженном слое складывается из двух стадий переноса тепла или массы в газовой фазе в области, прилегающей к поверхности твердой частицы, и переноса тепла (или массы) внутри твердой частицы. [c.253]

Опубликованные исследования но переносу вещества в кипящем слое можно разделить на три категории. К первой категории относятся исследования, в которых изучалось явление обмена между твердыми частицами и жидкостью [9, 32] (в двух указанных исследованиях кипящий слой создавался потоком воды). К следующей категории относятся исследования по массообмену между твердыми частицами и газом [5, 22, 23, 38]. Во всех случаях перенос вещества происходил от внешней поверхности частиц к окружающему потоку жидкости или газа. [c.53]

Полученные закономерности гидравлического сопротивления, структуры и перемешивания частиц в фонтанирующем слое позволяют рассчитать начало и рабочие режимы фонтанирования, оценить их влияние на тепло- и массообмен между газом и частицами в ядре, а также объяснить максимальные значения коэффициентов теплообмена в слое с металлическим стержнем и механизм истирания частиц при фонтанировании. [c.195]

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]

Однако кипящий слой обладает и рядом недостатков. Наиболее важным из них является неоднородность слоя. Значительная часть потока газа проходит сквозь него в виде газовых пузырей и струй, составляющих как бы особую фазу, в которой отсутствуют химические превращения. Диффузия реагентов из пузырей в промежутки между твердыми частицами затруднена, вследствие чего возникает дополнительное — межфазное — сопротивление массообмену между потоком газа и поверхностью катализатора. [c.269]

Основными стадиями этого процесса являются диспергирование жидкости при помощи специальных устройств (вращающиеся диски, форсунки, сопла) смешение капель с газом-теплоносителем и тепло- и массообмен между ними выделение сухих частиц из потока газов. [c.147]

И — тепло- и массообмен между наружной поверхностью частицы катализатора и потоком газа [c.59]

Массообмен между кипящим слоем и погруженным в него телом. В общем случае аналогии между тепло- и массопереносом в КС нет, поскольку в процессе массообмена частицы, не адсорбирующие диффундирующее вещество, не участвует, тогда как в переносе теплоты любые частицы играют активную роль. Лишь в слое крупных частиц (Аг > 10 ) и при малом размере поверхности ( т а) газ, фильтрующийся у теплообменной поверхности, не успевает существенно прогреться и, тем более, передать теплоту окружающим частицам. Таким образом, частицы в этом случае не включаются и в теплоперенос, поэтому между тепло-и массопереносом здесь существует аналогия, позволяющая пользоваться для расчета безразмерного коэффициента массоотдачи — критерия Шервуда Shl = (1/0 — зависимостями, полученными при изучении теплообмена, т. е. формулой (2.8), которая для случая массообмена будет иметь вид [c.116]

Минимальные значения критерия Nu и величины соответствуют массообмену между твердой фазой и неподвижной жидкостью (газом или паром). Рассмотрим такой массообмен на примере сферической частицы. Поток массы через сферическую поверхность с радиусом г внутри жидкости, окружающей частицу, будет [c.179]

Известны попытки описания процесса массообмена в псевдоожиженном слое на основе аналогии процессов переноса тепла и вещества [317, 520, 543, 544 и др.]. В главе VII было показано, что эта аналогия не является полной, так что прямое распространение закономерностей теплообмена между газом и частицами на процесс массообмена не является правомерным. В связи с этим ниже кратко рассмотрены попытки обобщения опытных данных, полученных только в результате непосредственного эксперимента по массообмену. [c.276]

Рассмотрим одну подобную модификацию кинетического уравнения применительно к процессу адсорбции целевого компонента из потока газа твердыми частицами в псевдоожиженном слое. При этом будем предполагать, что твердые частицы непрерывно подводятся в слой и отводятся из него. Тогда в любом физически бесконечно малом объеме псевдоожиженного слоя будут содержаться твердые частицы с различными величинами адсорбции. Такое распределение зерен сорбента по величинам адсорбции может быть обусловлено, например, распределением твердых частиц по временам пребывания в псевдоожиженном слое. Для описания подобного массообменного процесса необходимо ввести в рассмотрение функцию распределения твердых частиц по величинам адсорбции. Предположим, что массообмен между твердой [c.45]

В ряде работ [129 135—137 138, 1974 139 143] анализ массообмена газового пузыря с плотной фазой псевдоожиженного слоя также основывался на использовании предположения о полном перемешивании целевого компонента внутри области циркуляции газа. В работе [129] задача о массообмене газового пузыря с плотной фазой решалась с использованием модели Мюррея движения газовой и твердой фаз. В этой работе анализировалось также влияние адсорбции целевого компонента твердыми частицами на процесс массообмена между пузырем и плотной фазой, причем предполагалось, что адсорбционное равновесие между газом и твердыми частицами устанавливается мгновенно. Результаты решения задачи подобной той, которая рассмотрена в данном разделе, приводятся также в работе [135]. В работе [136] задача о диффузии целевого компонента из области циркуляции газа рассматривалась в рамках полуэмпирического подхода, основанного на использовании формулы, описывающей диффузию вещества из капли. В работе [137] решалась плоская задача массообмена при больших числах Пекле. В работе [138, 1974] задача о массообмене пузыря с плотной фазой решалась при условии, что псевдоожиженный слой имеет переменное поперечное сечение. В работе [139] рассматривался нестационарный массообмен газового пузыря с плотной фазой при наличии химической реакции в предположении, что имеет место идеальное перемешивание газа внутри пузыря и прилегающей к нему области замкнутой циркуляции газа, а число Пекле мало. В работе [143] для описания массообмена газового пузыря с плотной фазой слоя использовалась теория, аналогичная пенетрациоНной теории Хигби. [c.191]

В геохимической гидродинамике изучается фильтрация в горных породах многокомпонентных флюидов (жидкостей и газов, содержащих ассоциированные с ними взвешенные, эмульгированные и растворенные вещества), сопровождающаяся диффузией этих веществ и массообменом между ними ж горными породами. Эта фильтрация может иметь место в водоносных и нефтегазовых пластах, а также в грунтах зоны аэрации и почвах. В частности в геохимической гидродинамике исследуется фильтрация растворов солей, кислот и щелочей,, суспензий, содержащих взвешенные минеральные и органические частицы, эмульсий (в том числе газо-жидкостных), газов, содержащих твердые частицы (в частности, дым) и капельно-рассеянных жидкостей (аэрозолей). [c.6]

Установка состоит из U-образной или спиральной трубки, содержащей слой инертного материала (измельченный огнеупорный кирпич, трепел или другие аналогичные материалы с размером частиц 30—50 или 50—80 меш), пропитанного растворителем. Роль твердого материала — создавать развитую поверхность для жидкости, обеспечивающую хороший массообмен между жидкостью и анализируемым газом. [c.197]

Ряс. 1У-2. Аппроксимация опытных данных разных исследователей по массообмену между одиночными каплями (частицами) и газом область опытных данных заштрихована). [c.88]

Применение вибрационных воздействий в процессе сушки позволяет интенсифицировать тепло- и массообмен между частицами и газом за счет турбулизации пограничного слоя и обеспечить устойчивый гидродинамический режим. [c.222]

Ламинарное обтекание сферы. Многие практически важные случаи включают массообмен между сферой и окружающей средой. Перенос между таблетками катализатора и реагирующим газом или между жидкостью и суспендированными в ней кристаллами, которые растворяются, приближенно отвечает переносу от отдельных сферических частиц одинакового размера. Абсорбция газа из пузырьков и экстракция из капли одной жидкости другой жидкостью служат примерами массоотдачи к сферическим образованиям жидкости или газа. [c.102]

Рис. 6.17. Массообмен между потоком газа и частицами неподвижного слоя насадки (обозначения см. в табл. 6.1).

Известно разделение, согласно которому случаи, когда лимитирующей стадией является тепло- и массообмен между частицами и газом, относят к так называемой внешней задаче если лимитирующим является сопротивление материала к переносу влаги, задачу называют внутренней. Возможны смешанные варианты, когда скорость внешнего теплообмена сопоставима с внутренним тепло- и массопереносом процессы, интенсификация которых ограничена количеством теплоты, вносимой в данных условиях в систему, принято называть балансовыми. [c.33]

Коэффициент теплопередачи Кп можно определить из эксперимента, при котором массообмен между фазами отсутствует, а частицы слоя прогреты до средней температуры газа [c.52]

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]

Схема процесса проиллюстрирована на рис. 4.18. Твердую частицу радиусом Rq обтекает поток газа, содержащий реагент с концентрацией q. Частицу окружает пофаничный слой Пс, через который осуществляется массообмен между поверхностью частицы и ядром потока. Реакция начинается на поверхности твердого компонента и фронтально продвигается вглубь. В какой-то момент процесса частица будет состоять из ядра радиусом содержащего не прореагировавшее вещество B,j и наружного слоя продукта или/и не реагирующих, инертных для протекающей реакции компонентов. Реакция протекает на поверхности ядра, в результате чего оно уменьшается, но размер частицы (Лд) сохраняется. Такой гетерогенный процесс называют сжимающееся ядро . [c.117]

Концентрация НС1 и HF в дымовых газах котла Циркофлюид производительностью 150 т/ч офаничена соответственно величинами 100 и 10 мг/м Выбросы НО составляли 10—36 мг/м (отнесенные к 7 % О, в сухих дымовых газах), а выбросы HF — меньше 2,0 мг/м при этом содержание С1 в используемом угле значительно ниже, чем в проектном. Степень связывания для НС1 составляла 64 %, а для HF — более 80 %. Если будут сжигаться угли с содержанием О свыше 0,19 %, то необходимо повышение степени связывания С1. По этой причине на котле установлена система рециркуляции золы из-под рукавного фильтра снова на его вход, т. к. для повышения степени связывания С1 при низкой температуре необходимо интенсифицировать массообмен между газом и твердыми частицами. [c.100]

В приведенном выше анализе предполагалось, что единственным существенным диффузионным сопротивлением, лимитирующим массообмен, является сопротивление переносу вещества между стенками (оболочкой) пузыря и его ядром. Предполагалось также, что внутри непрерывной фазы не существует сопротивления переносу газа к поверхностп твердых частиц. Это предположение частично подтверждается данными изложенной выше теории и более непосредственно — экспериментальными данными по массообмену между газом и частицами (Чу [14], Ричардсон и Шекели [93 ], Рицетти и Тодос [90]). [c.142]

Описание конвективной диффузии некоторого компонента газа к твердой частице осложняется тем, что в общем случае отсутствует аналитическое решение задачи об обтекании твердой частицы в псевдоожиженном слое потоком газа. Тепло- и массообмен твердых частиц с потоком газа имеет существенно нестационарный характер. Решение задачи о диффузии некоторого компонента внутри твердых частиц тоже может наталкиваться на значительные трудности. Например, если рассматривается процесс адсорбции, а изотерма адсорбции нелинейна, то уравнение диффузии адсорбируемого компонента внутри твердрй частицы с учетом поглощения вещества при адсорбции нелинейно. В силу этих трудностей аналитическое решение задачи о тепло- и массообмене между твердыми частицами и омывающим их потоком газа до настоящего времени отсутствует. Исследование тепло- и массообмена между газом и твердыми частицами представляет собой одно из направлений дальнейшего развития теории процессов переноса в псевдоожиженном слое. [c.254]

В слое псевдоожижениого материала твердые частицы интенсивно перемешиваются, сквозь них проходят пузырьки газа. Внешне явление напоминает кипение, откуда и произошло название кипящий слой. Перемешивание частиц является основной причиной высокой эффективности процессов, происходящих в кипящем слое. Оно способствует обновлению межфазового контакта и создает условия, благоприятствующие тепло- и массообмену между газом и твердым веществом. [c.590]

Межфазная поверхность, через которую происходит массообмен между жидкостью и газом, велика и составляет около 1500 лl /лi газа при среднем диаметре лузырька 4 лш. Линейная скорость, пересчитанная на незаполненное сечение, должна находиться в пределах 1—30 см/сек. Размер частиц катализатора может меняться в интервале от 1 до 100 м. [c.361]

Разделяя уравнение энергии, обычно учитывают только теплообмен между газом и частицами, а теплотой вязкостной диссипации из-за скольжения фаз пренебрегают. Если между фазами происходит массообмен, например испарение или химическая реакция, уравнения можно соответствующим образом изменить [15, 16]. Численному анализу процессов релаксации в скачке для частиц одинакового размера без учета массо-обмена посвящены работы [14, 17, 18, 19, 20]. Крайбел [14] рассмотрел случай течения с частицами различных размеров. В более поздней и подробной работе [21] исследовались также эффекты, связанные с неидеальностью газа. [c.330]

Одной из особенностей процесса адсорбции является то обстоятельство, что скорость процесса на отдельном зерне зависит от величины адсорбции. Поэтому при рассмотрении аппаратов с непрерывным вводом частиц сорбента в псевдоожиженный слой и выводом частиц сорбента из слоя (аппараты непрерывного действия по твердой фазе), в которых имеет место заметное распределение частиц сорбента по. величинам адсорбции, необходимо вводить в рассмотрение функцию распределения твердых частиц по величинам адсорбции [172]. Ограничимся рассмотрением стационарного процесса. В частности, будем считать, что число твердых частиц, поступающих в слой, равно числу твердых частиц, покидаюЩ их слой. Предполагается, что весь газ, поступающий в псевдоожиженный слой, распределяется между двумя фазами, одна из которых образована газовыми пузырями, а другая (плотная фаза) представляет собой остальную часть псевдоожиженного слоя. Обозначим через Сь и концентрации сорбтива в газовых пузырях и плотной фазе слоя соответственно. Предполагается, что массообмен между частицей сорбента и омывающим ее потоком газа описывается при помощи уравнения вида [c.240]

Таким образом, в данном разделе рассмотрены математические модели непрерывного и периодического режимов процесса адсорбции в псевдоожиженном слое. При построении этих моделей использовался ряд предположений о перейешивании газа и твердых частиц и о массообмене между тазовыми пузырями и плотной фазой слоя. Отметим, что при математическом моделировании процесса адсорбции могут бщь использованы и более сложные модели перемешивания газа и твердых частиц и массообмена пузырей с плотной фазой слоя. Так, для больших скоростей газа при математическом моделировании процесса адсорбции может быть использована противоточная модель обратного перемешивания, аналогичная модели Кунии и Левеншпиля. [c.244]

Ход высушивания распылением определяется тремя основными процессами распылением раствора, эффективным смешиванием частиц раствора с газом, тепло- и массообменом между ними. На рис. 28 дается схема распылительной сушилки фирмы Niro Atomizer. Работа ее происходит так ферментный раствор из сборника для жидкости поступает по питающей трубе на вращающийся диск. Несколько подающих точек образуют кольцо вокруг его центра, а большая центробежная сила при вращении выбрасывает жидкость в сушильную камеру через радиальные каналы на цилиндрической поверхности диска. Скорость его вращения высока, она достаточна для того, чтобы превратить даже очень вязкие жидкости в мельчайшие капельки тумана. Благодаря специальной конструкции диска образуются капельки одинаковой величины, что важно для качества конечного продукта. [c.194]

Массообмен обычно происходит между частицами и потоком жидкости или газа, либо между различными участками слоя. Тепло- и массообмен между различными участками слоя почти всегда осуществляется настолько быстро, что градиенты температур и концентраций незначителт.ны. Эффективная теплопроводность кипящего слоя в вертикальном направлении в сто раз превосходит теплопроводность серебра [37]. Причинами уменьшения градиентов являются циркуляция частиц и. ядерное движение газа через слой. Поскольку обмен между различными участками кипящего слоя происходит очень быстро, этот тип транспорта никогда не был лимитирующим фактором при переносе тепла или вещества. [c.26]

Согласно общепринятой модели ламинарного пламени распространение реакции горения в нем осуществляется через непрерывный кондуктивный подогрев свежего газа теплом, выделяющимся в зоне сгорания, и через непрерывный же диффузионный перенос сгоревшего газа (в том числе и химически активных частиц — атомов и радикалов) из зоны сгорания в свежий газ и последнего в зону сгорания. Этот механизм распространения ламинарного пламени через непрерывный тепло- и массообмен между сгоревпшм и свежим газом и непрерывное возрастание скорости химической реакции в некоторой зоне конечной протяженности в поле возрастающей температуры получают свое выражение в общей связи между скоростью сгорания щ, с одной стороны, и отношением коэффициента переноса либо тепла (коэффициент температуропроводности и, см 1сек), либо вещества (коэффициент диффузии О, см /сек) к времени химического превращения в пламени т [c.151]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология