Насадочные аппараты продольное перемешивание

Массопередача. Анализ массопередачи и получение надежных характеристик массообмена, необходимых для проектирования экстракционных аппаратов, невозможно без предварительной оценки степени продольного перемешивания в этих аппаратах. Продольное перемешивание в насадочных колоннах значительно менее интенсивно, чем в распылительных колол-нах [c.555]

О влиянии продольного перемешивания на разделяющую способность массообменных колонн можно судить по следующему примеру [230]. Для извлечения 95% бензола из газовой фазы абсорбцией легким маслом в насадочной колонне диаметром 0,5 м при противотоке фаз требуется колонна высотой 8,5 м. При наличии продольного перемешивания в газовой и жидкой фазах, характеризуемого значениями Реж = 3,6 и Рбу = 25, та же степень извлечения может быть достигнута в аппарате высотой 25 м. [c.222]

Количественные гидродинамические характеристики насадочных колонн ниже точки инверсии. К важнейшим параметрам гидродинамической структуры потоков в насадке ниже точки инверсии относятся перепад давления в насадке, отношение скорости газа (пара) к скорости в инверсионной точке, длительность пребывания потоков в аппарате, доля эффективно используемого объема системы, степень продольного перемешивания в колонне, характер и интенсивность обменных процессов в жидкой, газообразной (паровой) фазах и т. п. [c.394]

Прежде чем перейти к рассмотрению этих моделей, введем понятие продольной симметрии потоков в аппарате. Потоки, имеющие одинаковую степень продольного перемешивания по фазам, будем называть симметричными. При этом степень продольного перемешивания можно оценивать числом ячеек полного перемешивания п и коэффициентом продольного перемешивания Тогда математические модели процесса абсорбции для насадочного аппарата можно классифицировать следующим образом [c.417]

Таким образом, динамика процесса абсорбции в насадочном аппарате в режиме идеального вытеснения без труда может быть описана с помощью формул, аналогичных уже полученным для противоточного теплообменника. Значительно сложнее исследовать динамику насадочного абсорбера в том случае, когда нельзя пренебречь продольным перемещиванием. При использовании одно-параметрической диффузионной модели абсорбер описывается уравнениями (1.2.30), (1.2.31) с граничными условиями (1.2.37) (считаем, что расходы по жидкости и газу постоянны). Как и раньше, будем полагать, что функция 0 (0 ) имеет линейный вид 0д = Г01. При этом функциональный оператор А, задаваемый с помощью уравнений (1.2.30), (1.2.31), граничных условий (1.2.37) и нулевых начальных условий будет линейным. Но поскольку уравнения математической модели являются уравнениями в частных производных второго порядка, исследовать этот линейный оператор очень трудно. С помощью применения преобразования Лапласа по t к уравнениям и граничным условиям можно получить выражение для передаточных функций. Однако они будут иметь столь сложный вид по переменной р, что окажутся практически бесполезными для описания динамических свойств объекта. Рассмотрим математическую модель насадочного абсорбера с учетом продольного перемешивания при некоторых упрощающих предположениях. Предположим, что целевой компонент хорошо растворяется в жидкости, и поэтому интенсивность процесса массообмена между жидкостью и газом пропорциональная концентрации целевого компонента в газе. В этих условиях можно считать 0 (0 ) 0. Физически такая ситуация реализуется, например, при хемосорбции, когда равновесная концентрация поглощаемого компонента в газовой фазе равна нулю. При 0а(0 ) = О уравнение (1.2.30) становится независим мым от уравнения (1.2.31), поскольку в (1.2.30) входит только функция 00 (л , t) При этом для получения решения о(а , t), системы достаточно решить одно уравнение (1.2.30) функцию QL x,t), после того как найдена функция можно найти [c.206]

Продольное перемешивание является одним из основных факторов, определяюш их статические и динамические свойства насадочных колонн, причем степень этого влияния зависит от гидродинамической обстановки в аппарате. При построении математических моделей насадочных колонн как объектов с распределенными параметрами с учетом продольного перемешивания возможны два подхода описание процесса на основе дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка — диффузионная модель, либо приближенное представление непрерывного процесса многоступенчатым с сосредоточенными параметрами в каждой ступени — ячеечная модель. [c.244]

Прежде чем перейти к рассмотрению этих моделей, введем понятие продольной симметрии потоков в аппарате. Потоки, имеющие одинаковую степень продольного перемешивания по фазам, будем называть симметричными. При этом степень продольного перемешивания можно оценивать как числом ячеек полного перемешивания п, так и коэффициентом продольного перемешивания Тогда математические модели процесса абсорбции в насадочном аппарате можно классифицировать следующим образом симметричная модель — пь = пс=М асимметричная модель — щ Ф па П1 = Nй о = полностью симметричная модель — Пь Па = оо или 1 полностью асимметричная модель — х, с = 1 = = оо или Их. = сю, е = 1- [c.244]

В литературе приводятся опытные данные по эффективным коэффициентам продольного перемешивания жидкости и газа в насадочных аппаратах [68, 74—83], но в ограниченном интервале параметров В целом можно считать, что при правильном первичном распределении влияние продольного перемешивания жидкости в насадке на эффективность массообмена невелико. Так, по данным [78], коэффициент Вж изменяется в пределах от 50 до 120 см /с при увеличении плотности орошения от 10 до 40м /(м -ч) при расчете по данным [80] величина не превышает 150 см /с для условий работы промышленных абсорберов очистки МЭА при атмосферном давлении. [c.77]

Для достижения еще более высоких а практически требуется абсорбционная аппаратура с большим количеством удерживаемой жидкости. Это необходимо для более полного прохождения сравнительно медленных химических реакций (IV,15) и (IV,19). Этому требованию отвечает аппарат с частично затопленной насадкой [88—90] (см. рис. II-10). Зона затопления соответствует высоким а (а 0,5) верхняя часть насадочного аппарата работает в пленочном режиме барботажный слой секционирован по высоте, что препятствует продольному перемешиванию потоков жидкости и газа. [c.144]

Для оптимального проектирования промышленного колонного насадочного аппарата необходимо учитывать влияние продольного перемешивания в насадке на величину коэффициента массопередачи. [c.16]

На эффективность насадочных абсорберов оказывают большое влияние диаметр и высота слоя насадки, определяемые указанным выше методом по скорости газа и требуемой поверхности массообмена. Расчет последней производится по коэффициентам массопередачи при помощи приведенных выше формул, полученных путем обобщения опытных данных для аппаратов малого диаметра (преимущественно не более 0,5 м). Практика показывает, что применительно к промышленным аппаратам рассчитанные коэффициенты массопередачи оказываются Завышенными и, следовательно, поверхности массообмена — заниженными. Это, расхождение, являющееся следствием неравномерного распределения жидкости и газа по сечению аппарата, а также их продольного перемешивания, часто довольно значительно (в 2—3 раза). Для обеспечения надежности работы проектируемых абсорберов необходимо корректировать рассчитанные размеры по имеющимся данным эксплуатации промышленных аппаратов. [c.497]

Недостаточен теоретический уровень раздела, посвященного продольному перемешиванию в насадочных колоннах. Автор ограничивается указанием на большой разброс данных. Причина этого установлена в работах советских ученых и объясняется наличием застойных зон [131—133]. Как показало теоретическое исследование процессов перемешивания в зернистой среде [132], застойные зоны могут на порядок и более увеличивать коэффициент продольного перемешивания. В этом случае применение концентрационных импульсных возмущений не дает правильных сведений о структуре потоков. Рекомендуется использовать гидродинамические возмущения [131, 133, 134], впервые описанные в работе [135]. Однако при интенсивном движении жидкости в аппарате, в частности при пульсациях, когда наличие застойных зон исключено, продольное [c.165]

Для снижения влияния продольного перемешивания снижают интенсивность циркуляционного течения сплошной фазы, размещая в корпусе колонны насыпные слои насадки, аналогичной той, которая используется в процессах абсорбции и ректификации. Насадка способствует также повторному диспергированию наиболее крупных капель. Эти меры повышают эффективность аппарата, поэтому насадочные колонны позволяют достичь нескольких теоретических ступеней разделения. [c.37]

А — коэффициент В — безразмерный коэффициент Ь — ширина элемента аппарата, м С — коэффициент гидравлического сопротивления В — диаметр аппарата, м коэффициент диффузии, м /с коэффициент продольного перемешивания, м /с (1 — диаметр элемента аппарата (трубы), насадочно-го тела, межзернового канала, м [c.511]

Описание нестационарной абсорбции в насадочной колонне. Рассмотренные ранее модели процесса абсорбции относились к стационарному случаю. В нестационарных условиях особую важность приобретает учет распределенности в пространстве и во времени основных гидродинамических параметров процесса удерживающей способности, расхода жидкости в колонне, перепада давления. Многочисленными экспериментальными исследованиями было показано существование продольного перемешивания и застойных областей в насадочных абсорберах. В связи с этим модель абсорбера должна также отражать неравномерность распределения элементов потока в аппарате по времени пребывания и наличие взаимного обмена между газовой фазой, проточной зоной потока жидкости и застойной зоной потока жидкости с количественным выражением интенсивности обменных процессов. [c.292]

Модель массопередачи для контактного устройства. Рассматривается, например, процесс массопередачи на барботажной тарелке (в совокупности с переливным устройством) или в насадочном слое. Для массопередачи с необратимой реакцией, когда коэффициенты извлечения высоки и заметно зависят от степени продольного перемешивания потоков, разработан метод расчета аппарата на основе одномерной диффузионной модели (см. гл. 5). [c.173]

Из колонных аппаратов наибольшее распространение получили распылительные, насадочные и тарельчатые экстракторы, а также экстракторы с механическим перемешиванием фаз — роторно-дисковые, многосекционные с мешалкой в каждой секции и пульсационные. Распылительный экстрактор представляет собой колонну, заполненную сплошной фазой, в которую с помощью диспергирующего устройства вводится в виде капель дисперсная фаза. Она подается в верх или низ колонны в зависимости от соотношения плотностей фаз. Такие колонны просты по конструкции, но имеют низкую эффективность вследствие интенсивного продольного перемешивания фаз. В насадочных колоннах используется насыпная насадка. Во избежание коалесценции насадка должна смачиваться сплошной фазой лучше, чем дисперсной. [c.579]

Как показывает опыт, тарельчатые экстракторы более эффективны, чем полые и насадочные. Это можно объяснить тем, что в полых и насадочных экстракционных колоннах сплошная фаза движется неравномерно, поскольку и распределитель и поток движущихся капель воздействует на сплошную фазу, приводя к неравномерному распределению скоростей ее по сечению аппарата. В результате происходит продольное перемешивание сплошной фазы, вызывающее выравнивание концентраций по длине аппарата. [c.345]

Коэффициент продольного перемешивания в насадочных барботажных колоннах имеет максимум при ш 6 см/сек (ш — линейная скорость газа, отнесенная к площади свободного от насадки сечения аппарата). [c.373]

Изучению влияния диаметра аппарата на величину коэффициента продольного перемешивания в пульсационных колоннах посвящены работы [21, 69—76]. В работе [69] проведено наиболее полное исследование для насадочных пульсационных колонн и колонн с тарелками Киттеля. Диаметр экстракторов [c.122]

При т- оо ячеечная модель с обратным потоком переходит в диффузионную модель с продольным перемешиванием. Ячеечная модель с обратным потоком применяется для тарельчатых секционированных и насадочных аппаратов, в которых наблюдается заброс вещества в сторону, обратную направлению основного потока. [c.242]

В зависимости от размеров аппарата, гидродинамических режимов его работы и степени продольного перемешивания расчет процесса хемосорбции в насадочной колонне проводится по одной из следующих идеализированных моделей [c.63]

Построим теперь динамическую модель процесса абсорбции в насадочном аппарате, учитывающую продольное перемешивание фаз. В реальных аппаратах продольное перемешивание фаз объясняется рядом причин прежде всего различием скоростей движения фаз в разных точках аппарата и, кроме того, турбулентной диффузией фаз, уносом частиц одной фазы (например жидкости) потоком другой фазы (газа). Подробное теоретическое описание продольного перемешивания, учитывающее все перечисленные факторы, в настоящее время отсутствует. Для описания структуры потоков в аппарате обычно используют упрощенные модельные представления. Наиболее распространенными из них являются ячеечная и диффузионная модели. В данной книге для описания структуры потоков используем вторую из этих моделей, согласно которой перемешивание фаз в аппарате аналогично процессу диффузии. В диффузионных процессах при наличии градиента концентрации какого-либо вещества возникает поток этого вещества, называемый диффузионным потоком, который пропорционален градиенту концентрации. Поскольку процесс перемешивания аналогичен процессу диффузии, можно считать что и в насадочном аппарате возникает поток вещества определяемый законом Фика / = = —pZ)gгad0, который в одномерном случае имеет вид / = [c.17]

Влияние каждого из трех перечисленных факторов на интенсивность продольного перемешивания не одинаково в колоннах различных конструкций из-за своеобразного характера формирующихся в них потоков. Так, турбулентное перемешивание в осевом ваправлении и осевая циркуляция в потоке преобладают в колоннах, в которых физические или химические процессы интенсифицируются путем сообщения взаимодействующим потокам внешней механической энергии (аппараты с механическим перемешиванием), а также в барботажных колоннах. Влияние же поперечной неравномерности преимущественно проявляется в аппаратах без механических перемешивающих устройств (распылительные колонны, насадочные колонны без пульсаций и т. п.) или в аппаратах с очень низкой интенсивностью перемешивания. Поперечная неравномерность (особенно в газовом потоке) может оказывать некоторое влияние на продольное перемешивание фаз также в барботажных колоннах. [c.24]

Насадочные колонны, наполненные кольцами Рашига и Паля седлами Берля и подобными элементами, благодаря простоте устройства, большой удельной поверхности и порозности рабочего объема применяются в химической технологии для осушест-вления разнообразных тепло-, массообменных и химических (процессов. Эффективность этих аппаратов существенно зависит от равномерности распределения по сечению взаимодействующих потоков и их гидродинамической структуры. Этим обусловлено значительное число исследований, посвященных изучению продольного перемешивания потоков в рассматриваемых колоннах. [c.181]

IX-1-6. Продольное перемешивание. Как отмечалось в разделе VI П-1, при расчетах противоточной абсорбции в насадочных колоннах обычно принимают, что и газ, и жидкость движутся поршневым потоком , в котором элементы жидкости, входящие в колонну в одно и то же время, движутся через аппарат, не опережая и не отставая друг от друга, и выходят из него также одновременно. Известно, что такое допущение об идеальном вытеснении не совсем точно отражает реальную картину и что на самом деле происходит некоторое перемешивание, или обмен местами между элементами потока, входящими в колонну не одновременно. Измерения степени перемешивания жидкости и газа проводились, например, Де Мариа и Уайтом Сэтером и Левеншпилем и Де Ваалем и Мэмереном [c.219]

Как следует из материала рассмотренной главы, применение указанной методики позволило решить ряд важных практических задач в области расчета процессов, протекающих в химико-технологической аппаратуре. Так, развит прямой метод исследования гидродинамической структуры потоков в аппаратах на основе специфических свойств неустаповивпшхся течений жидкостей и газов в насадке и пористой среде установлен характерный для насадочных колонн гидродинамический эффект, проявляющийся в наличии экстремальной зависимости статической удерживающей способности от нагрузок по фазам на аппарат созданы методики и получены расчетные формулы для определения важнейпшх гидродинамических параметров структур потоков — коэффициентов продольного перемешивания, относительных объемов проточных и застойных зон, коэффициентов обмена между проточными и застойными зонами. Результаты исследования гидродинамической структуры потоков в насадке положены в основу анализа динамики процесса абсорбции в насадочных колоннах, оценки управляемости по каналам гидродинамики и массообмена и синтеза оптимального управления этими аппаратами. [c.433]

В орошаемой насадке значение коэффициента выше. Приближенная величина Dr для условий работы промышленных насадочных аппаратов составляет примерно 100—500 см /с. При таких значенияхДг величина Вор, характеризующая степень продольного перемешивания, высока, что говорит об отсутствии влияния на эффективность абсорбции продольного перемешивания газа. Однако в некоторых случаях (например, при малой скорости газа и очень высокой плотности орошения) отрицательное влияние продольного перемешивания следует учитывать, особенно, если требуется обеспечить высокий коэффициент извлечения. [c.78]

В насадочных пульсационных колоннах может применяться любая насадка. Однако стабильная работа насьшной насадки достигается только после ее предварительного уплотнения. Интенсификация процесса массопередачи достигается за счет редиспергирования, многократных соударениий капель с насадкой и нового запуска процесса диффузии после встряхивания капель. Наиболее эффективна специально разработанная для пульсационных колонн пакетная насадка КРИМЗ с высоким проходным сечением прямоугольных отверстий. Отверстия имеют отбортовку, которая способствует закрутке потока проходящей жидкости. За счет этого достигается высокая равномерность распределения дисперсной фазы по сечению аппарата и уменьшается продольное перемешивание. Применение пульсаций в насадочных и тарельчатых аппаратах позволяет в 3-10 раз повысить их эффективность. Производительность пульсационных экстракторов примерно на 30 % превышает производительность роторных аппаратов. [c.38]

Промышленный насадочный абсорбер с регулируемым запасом жидкости был испытан при более высоких нагрузках по газу (до 0,27 м/с при Р = 2,5 МПа) и по жидкости (до 106 м/ч) на Черкасском ПО Азот . Степень карбонизации насыщенного раствора МЭА с концентрацией 2,5 кмоль/м была повышена с 0,6—0,65 до 0,68—0,74 моль/моль при затоплении нижнего слоя насадки на 2—3 м. Отметим, что увеличение запаса жидкости лишь в нижней части абсорбера и секционирование по высоте аппарата позволили, как подробно описано в работах [210, 233, 234], получить заметно лучшие показатели по сравнению с показателями при использовании абсорбера с высокослойными ситчатыми тарелками. Работа последнего характеризуется нестабильностью и неравномерностью барботажа, свойственной аппаратам без продольно-поперечного секционирования, интенсивным продольным перемешиванием жидкости, значительным брызгоуносом. [c.209]

Для расчета и анализа работы насадочных колонн в соответствии с диффузионной моделью требуются данные по продольному перемешиванию (см. гл. И). Коэффициент продольного перемешивания п его завпсидшсть от различных факторов (размеров, аппарата, скорости потока, физических свойств среды и т. д.) устанавливаются опытным путем с помощью анализа импульсных кривых [48—50]. [c.89]

Опыты [37] по изучению перемешивания, проведенные в колонне диаметром 300 мм, секционированной провальными тарелками, с насадкой нз легких и крупных шаров, показали постоянство концентраций индикаторов в поперечном сечении колонны. Коэффициент перемешивания в аппарате ВН ( ,=50- -Ь1800 см /с) значительно -выше коэффициентов, приведенных в литературе, для переточных, провальных и ситчатых тарелок (0 =10- 150 см с), а также для насадочных эмульгационных колонн. Такое увеличение продольного перемешивания жидкости связано с пульсациями потоков, возникающими в аппаратах ВН. [c.153]

В примере XI-2 для насадочной колонны получили Hto = 3,0 м. Однако этот результат нуждается в поправке на продольное перемешивание, которое увеличивает эффективное значение Нюс, в то время как в колонне с перфорированными тарелками продольное перемешивание отсутствует. Кроме того, для обработки того же количества жидкостей в колонне с ситчатыми тарелками необходимо поперечное сечение аппарата в два раза меньшее, чем у насадочной колонны. [c.573]

Приведены результаты экспериментального исследования влияния высоты слоя на интенсивность продольного перемешивания жидкости Б орошаемых насадочных колоннах, пред-огавлеаа завгсммосгьнараметра перемешивания от размеров аппарата. [c.29]

Для расчета проншленнкх орошаеншс насадочных колонн необхо-дииа количественная оценка влияния размеров аппарата на интенсивность продольного перемешивания жидкости, однако такие данные в литературе отсутствуют. Влияние высоты слоя было исследовано нами в колоннах с диаметрами, 15 см (насадка - кольца Ра-шига - 4. = 15 мм) и = 40 си ( = 25 мм) в диапазоне высот Н = I - 8 м при плотности орошения Л =1-60 м/час. Результаты представлены на рисунке.С ростом Н коэффициент эффективной диффузии возрастает пропорционально н0 35-0,5 Полученную зависимость можно объяснить, используя результаты теоретического анализа дисперсии индикатора в пуазейлевском потоке /I/, где рассеяние вещества, как и в орошаемом слое, определяется различием продольных составляющих скоростей с поперечным обменом. В том случае, когда время пребывания в сдое оказывается достаточно велико и радиальная диффузия в значительной мере выравнивает радиальный градиент концентрации, рассеяние индикатора вдоль оси канада удовлетворительно описывается с помощью диффузионного приближения и будет увеличиваться пропорционально корню квадратному из времени, то есть ДХ = . Если время пре- [c.16]

Следует отметить, что в работе [175], где изучалось перемешивание дисперсной фазы в насадочной пульсационной экстракционной колонне, также установлена независимость коэффициента продольного перемешивания дисперсной фазы от нагрузок, и корреляция опытных данных проведена в зависимости от комплекса (ns ). Однако зависимость 0 =1 (ns ) в работе [175] выражена более ярко, чем в работах [101, 102, 166], что может быть объяснено конструктивными различиями исследованных аппаратов. [c.123]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология