Массопередача через межфазную поверхность

Переход неорганических веществ из водной фазы в органическую экстракция) и из органической в водную реэкстракция) — это процессы гетерогенные, поскольку, как это бывает в большинстве случаев, вода и органические растворители не смешиваются друг с другом, хотя в ограниченных пределах взаимно растворимы. Переход массы, происходит через границу раздела фаз и подчиняется общим закономерностям массопередачи, т. е. зависит от гидродинамических условий, управляется законами диффузии и т. д. Чаще всего одна из фаз сплошная, а другая — дисперсная, распределенная в сплошной в виде капель. Межфазная поверхность здесь не постоянная, зависит от способа диспергирования, размера капель, скоростей и направления движения жидкостей и др. Кинетика экстракции неорганических веществ органическими растворителями рассмотрена в работах [79, 144, 189, 201 ]. [c.316]

Принято считать, что процесс массопередачи состоит из трех относительно простых стадий диффузии молекул растворенного вещества из глубины водной фазы рафината, перехода их через межфазную поверхность и диффузии от нее в глубину фазы экстрагента. Поэтому для расчета скорости массопередачи при экстракции необходимо знать значение трех составляющих сопротивления массопередаче или, что обычно принято, двух коэффициентов массоотдачи и коэффициента массопередачи через поверхность. Считают, что сопротивление переносу через границу раздела фаз (поверхностное сопротивление) пренебрежимо мало п скорость массопередачи определяется одним из двух или обоими сопротивлениями. Эти два сопротивления обычно оцениваются из корреляций типа [c.204]

МАССОПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ МЕЖФАЗНУЮ ПОВЕРХНОСТЬ [c.171]

В настоящее время известны несколько теорий механизма массопередачи из одной фазы в другую через межфазную поверхность. Наиболее давней является теория двух пограничных пленок, которая утверждает, что массопередача сводится к молекулярной диффузии через ламинарные пленки жидкости, образующиеся по обе стороны межфазной поверхности (наподобие пристенных пленок Прандтля, известных из теории теплопередачи). Оказывается, такая модель процесса не соответствует действительному ходу явлений в дисперсных системах. В этих системах существование ламинарной пленки на стороне сплошной фазы сомнительно. [c.291]

В общем случае процесс массообмена совершается в три последовательных этапа диффузия переходящего вещества в объеме одной фазы по направлению к межфазной поверхности, переход через последнюю и диффузия в объеме второй фазы. Подобно теплообмену массообмен характеризуется количеством вещества М, переходящего из одной фазы в другую (диффузионный поток) за время т, пропорционально движущей силе процесса А и площади межфазной поверхности Р. Величины М, Р и х связаны между собой коэффициентом пропорциональности К, носящим название коэффициента массопередачи [c.422]

Основной вопрос теории массопередачи заключается в том, что происходит на межфазной поверхности. При этом необходимо выявить впд механизма переноса вещества через межфазную поверхность — молекулярный (молекулярная диффузия) или турбулентный (вихревая диффузия . [c.236]

При отсутствии равновесия между фазами происходит переход вещества из одной фазы в другую этот процесс называют массопередачей. Аналогично теплопередаче массопередача является сложным процессом, состоящим из процессов переноса вещества в пределах каждой из фаз (массоотдача) и переноса вещества через границу раздела фаз. Некоторые модели процесса массоотдачи рассмотрены ниже (стр. 100 сл.). Обычно считают, что сопротивление переходу вещества на границе фаз отсутствует. Такое предположение равносильно допущению о существовании в каждый момент времени равновесия у поверхности соприкосновения фаз (вопрос о механизме переноса вещества через межфазную поверхность рассмотрен на стр. 124). [c.84]

Поверхностно-активные вещества. Многие вещества в растворе склонны концентрироваться на поверхности жидкости и изменять межфазное или поверхностное натяжение. Эти поверхностноактивные агенты (или смачивающие агенты ), находясь в исключительно малых количествах, способствуют значительному изменению о. Даже наличие монослоя их на поверхности вызывает образование структуры, которая характеризуется тенденцией сковывать поверхность, уменьшая или устраняя мелкомасштабное поверхностное движение. Наличие такого поверхностного слоя приводит к возникновению двух весьма важных явлений, воздействующих на скорость переноса массы через поверхность раздела фаз снижается и часто полностью прекращается влияние эффекта Марангони при одновременном появлении поверхностного сопротивления в отношении диффузии через межфазную поверхность. Уменьшение скорости массопередачи может быть большим. [c.216]

Скорость передачи вещества из одной фазы в другую удобнее представлять через свойства основных масс обеих сред, описываемые последними выражениями уравнений (111.146), минуя трудно определяемые условия на межфазной поверхности. Здесь коэффициенты пропорциональности Ку и называются коэффициентами массопередачи и, очевидно, имеют те же размерности, что и Кр. [c.211]

Массопередача (.межфазный перенос). Массопередача также может представлять возможный ввод (вход) или сток для рассматриваемой области. Для межфазного перехода из фазы С в фазу Ь, который происходит через площадь поверхности, отделяющей две фазы, полный массовый поток определяется формулой [c.13]

Таким образом, коэффициент массопередачи характеризует количество веи ества, переходящего из одной фазы в другую через единицу межфазной поверхности Р = 1 м ) в единицу времени х = 1 с) при А = /. [c.422]

Применение ультразвука (УЗ)—новое прогрессивное направление в развитии многих отраслей промышленности, в том числе и химической. Применение УЗ в процессе экстракции может, по-видимому, оказаться весьма эффективным. Это обусловлено тем, что при наложении акустического поля происходит как увеличение межфазной поверхности вследствие измельчения капель, преобразования их формы и изменения состояния пограничных слоев между фазами [1], так и увеличение скорости массопередачи через единицу межфазной поверхности [2]. [c.168]

Межфазная поверхность, через которую происходит массопередача, зависит, таким образом, от числа (т) и размера (йк) капель. Значение с/к, рассчитанное по формуле (III. 29), представляет собой эквивалентный диаметр капель, равный диаметру шара, для которого отношение поверхности к объему равно этому отношению для всей дисперсной фазы. [c.71]

Скорость начала взвешивания Шв определяется по формуле (1.71). Число межфазного обмена Q может быть рассчитано по эквивалентному диаметру пузыря. Подставляя величину потока газа через пузырь и скорость массопередачи вещества через криволинейную поверхность пузыря в выражение числа межфазного обмена, получим [c.267]

Коэффициенты конвективной массоотдачи были определены по аналогии с коэффициентами теплоотдачи. Чтобы узнать скорость переноса, нужно умножить удельный поток на поверхность, через которую происходит перенос. Такая интерпретация возможна в теплообменнике или при массопередаче между твердой поверхностью и жидкостью. Однако межфазную поверхность между жидкостью, стекающей вниз по насадке абсорбционной колонны, и газом, поднимающимся по колонне, трудно измерить или рассчитать, так что она зачастую неизвестна. То же относится к распылительным скрубберам и аппаратам для жидкостной экстракции. [c.484]

Турбулентная диффузия в свободном потоке, вдали от фазовой границы, — это процесс, посредством которого выходящие из трубы газы рассеиваются в атмосфере и во многих случаях происходит перемешивание, как в турбулентных струях. Перенос между двумя фазами через межфазную границу особенно важен для технологии вследствие того, что он реализуется в большинстве процессов разделения, скажем, при извлечении чистого продукта из смеси. Испарение жидкости из резервуара, насыщение крови кислородом, очищение атмосферы от загрязняющих ее веществ дождем, химическая реакция на поверхности катализатора или в его порах, осаждение слоя вещества при электролизе или электрофорезе, сушка дерева и удаление углерода из стали при продувке воздуха или кислорода —все это примеры массопередачи между фазами. [c.12]

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]

В ступенчатом контактном аппарате, таком, как колпачковая колонна или смеситель, межфазная поверхность, через которую происходит массопередача, создается прежде всего в результате диспергирования газа в жидкости в форме пузырьков или пены. Другой способ создания поверхности массопередачи состоит в одновременном пропускании потока жидкости через раздробленный твердый материал или насадку, а потока газа через матрицу, образуемую твердой фазой и жидкостью. В указанном устройстве газовая и жидкая фазы находятся в более или менее непрерывном контакте, так что соответствующий аппарат можно назвать устройством с непрерывным контактом. В большинстве случаев при абсорбции газ и жидкость проходят противоточно друг другу в колонне, заполненной насадкой. Насадочные колонны и типичные насадки обсуждены в главе П. [c.460]

В обоих случаях было сделано сопоставление произведения коэффициента массопередачи на удельную поверхность (т. е. объемного коэффициента массопередачи) и мощности, потребляемой мешалкой, как это показано на рис. 85, из которого видно, что кривая в случае подачи воздуха непосредственно через воздуховод без распределительного устройства имеет три различных участка. При очень малых мощностях, потребляемых мешалкой, кривая идет весьма полого, так как мешалка не успевает дробить крупные пузырьки воздуха, образующиеся у устья воздуховода. В области средних мощностей кривая резко, почти по прямой, подымается вверх. В этой области мешалка обеспечивает энергичное дробление пузырьков воздуха и тем самым существенно увеличивает поверхность контакта фаз. При высоких мощностях кривая снова идет более полого. В этой области при повышении интенсивности перемешивания прежде всего увеличивается турбулентность, так как дальнейший рост межфазной поверхности происходит уже в меньшей степени. [c.216]

Коэффициент массопередачи Kf, отнесенный к единице межфазной поверхности, не зависит от приведенной скорости газа, барботирующего через смеситель. Это объясняется тем, что перенос вещества в объеме капли и к поверхпости раздела фаз определяется турбулентными пульса-ци> ми в масштабе капли, скорости которых не зависят от скоростей деформаций более крупных газовых пузырей, а следовательно, и от расходной скорости барботирующего газа. [c.207]

В том случае, когда скорости массопереноса в той и другой фазе соизмеримы, для строгого решения задачи определения потока массы через поверхность частицы необходимо решать уравнения (5.4.1.1) для обеих фаз совместно, используя на межфазной границе условия 4-го или 3-го рода (см. подраздел 5.2.2). Информация, касающаяся постановки и решения таких задач, приводится в подразделе 5.3.3. Вместе с тем при решении практических задач в случае, когда скорости массопереноса соизмеримы в обеих фазах, для определения общего коэффициента массопередачи очень часто используют уравнения аддитивности фазовых сопротивлений (5.2.б.3). Правомерность такого подхода обсуждается в подразделе 5.3.5. [c.275]

Это уравнение дает скорость прироста растворенного вещества в твердой фазе, выраженную через коэффициент межфазной массопередачи ка и движущую силу Р д, с), которые должны быть установлены. Следуя методике, применяемой для насадочных колонн, работающих в стационарном режиме, к относят к единице внешней поверхности частиц, а величину а считают равной полной поверхности в единице объема слоя насадки. [c.571]

Основным вопросом теории массопередачи является вопрос о том, что происходит на межфазной поверхности — поверхности рчздела фаз и поэтому анализировать каждую теорию массопередачи необходимо с решения вопроса о том, каким принимается состояние межфазной поверхности. Важнейшим вопросом при этом является вопрос о механизме переноса вещества через межфазную поверхность — молекулярном (молекулярная диффузия) и турбулентном (вихревая диффузия). [c.308]

Основной вопрос теории массопередачи заключается в том, что происходит на межфазной поверхности. При этом необходимо не только выявить вид механизма переноса вещества через межфазную поверхность — молекулярный (молекулярная диффузия) или турбулентный (вихревая диффузия), но и выявить всю совокупность взаимодействий микро- и макроэффектов. [c.187]

Основой любой теории межфазного массопереноса в газопарожидкостных системах служат те или иные представления о гидродинамическом состоянии поверхности раздела фаз и связанные с этими представлениями модели переноса вещества через межфазную поверхность. Обзор существующих теорих массопередачи приведен в работах [42, 51, 52, 115] и др. [c.154]

При алкилировании требуется определенная производительность перемешивающего устройства, чтобы подде рживать однородность смеси компонентов в каждой фазе, однородность и равномерность распределения диспдргированной фазы в непрерывной. Диспергированная фаза, в свою очередь, требует определенных напряжений сдвига для создания межфазной поверхности, через которую идет массопередача. Без соответствующих экспериментов невозможно знать необходимые значения перечисленных факторов. [c.196]

И. П. Лычкин [23], теоретически исследуя влияние формы межфазной поверхности, нашел, что на выпуклой поверхности скорость абсорбции выще, чем на плоской. К. Н. Шабалин [24] также считает, что абсорбция каплей протекает с большей интенсивностью, чем пленкой жидкости. В силу этого выход жидкости на стены обычно рассматривается, как отрицательное явление [4]. Однако Ю. А. Головачевский. [12] отмечает, что дробление жидкости о стены может в отдельных случаях интенсифицировать процесс абсорбции. Из материалов V.3 видно, что наиболее тонкое диспергирование жидкости происходит при ее ударе о преграду. Сравнение данных по абсорбции фтористого водорода в скруббере диаметром 1 м при работе центробежных и цельнофакельных форсунок (см. рис. V.3 и V.9) показывает, что в первом случае абсолютная величина Kv больше, нежели во втором. Это следует объяснить тем обстоятельством, что из центробежных форсунок практически весь абсорбент вылетает под углом к вертикальной оси форсунки и в колонне небольшого диаметра быстро достигает стен, обладая при этом еще достаточной скоростью. Дробление жидкости о стены увеличивает при этом поверхность массопередачи. Кроме того, должен иметь место дополнительный эффект абсорбции в момент образования новой поверхности. При цельнофакельных форсунках часть жидкости летит вертикально вниз и не достигает стен вообще, либо достигает их при небольшой скорости, что в значительной мере ослабляет вышеуказанный "Эффект. С другой стороны, при увеличении диаметра скруббера значительная часть жидкости, распределяемой через центробежные форсунки, будет подходить к стенам аппарата с низкой скоростью. В этом случае эффект образования вторичных, капель может не компенсировать выход жидкости из процесса. Поэтому в скруббере диаметром 2,3 м некоторое преимущество оказывается уже на стороне цельнофакельных форсунок [15]. [c.233]

К. массопередачи. Кинетический коэффициент в уравнении массопередачи численно равен количеству компонента, перешедшего из фазы в фазу за единицу времени через единицу п.дощади межфазной поверхности при единичной движущей силе массопередачи. [c.210]

Массопередача через плоскую границу. Строго говоря, этот случай может реализоваться только в идеализированных условиях, например при изучении массопередачи в диффузионных ячейках Льюиса или подобных им приборах, которые широко используются для исследований механизма процессов массообмена и химических реакций при экстракции. В них массопередача осуществляется через плоскую, относительно спокойную и потому слабообновляемую границу раздела фаз. В то же время жидкости каждой из фаз достаточно интенсивно перемешиваются мешалками. Лишь при каком-то критическом значении числа Ке для мешалки начавшееся волнение поверхности завершается ее разрывом и образованием эмульсии. Все это указывает на то, что силы межфазного натяжения до этого момента уравновешивают инерционные силы элементов жидкости, т. е. гасят турбулентность, которая развивается в ядрах фаз. [c.163]

Разложение апатита фосфорной кислотой также можно разделить на два этапа. На первом этапе в жидкой фазе, еще не насыщенной монокальцийфосфатом и в отсутствии его кристаллов, идет сравнительно быстрая диффузия фосфорной кислоты, сопровождаемая быстрой реакцией на поверхности зерен апатита. Второй медленный этап протекает после насыщения раствора монокальцийфосфатом и начала его кристаллизации, и его скорость лимитируется диффузией фосфорной кислоты через твердую корку продуктов реакции, покрывающую зерна апатита. Скорость медленных диффузионных стадий подвода реагентов в зону реакции и кристаллизации Са(НзР04)2 -НаО можно увеличить повышением концентрации фосфорной кислоты до оптимального значения, применением ее избытка и перемешиванием реакционной массы. Таким путем достигается повышение движущей силы и коэффициента массопередачи, увеличивается и обновляется межфазная поверхность. На практике считают оптимальной концентрацию фосфорной кислоты в пределах 70—74% Н3РО4, а оптимальный избыток кислоты — приблизительно 5% от стехиометрической нормы. [c.20]

Следует отметить, что К Ю = 6, т. е. относительной скорости обновления поверхности в модели Данквертса при пенетрационной теории. Приведенные выше два корреляционных уравнения были приняты в качестве отправных прн условиях межфазной устойчивости. Далее была исследована бинарная система [60] ацетилацетон — вода, в которой, но данным шлировой фотографии, наблюдалась сильная межфазная конвекция (см. фото 6-19). Результаты представлены на рис. 6-14. Через 10 мин контакта фаз коэффициенты массопередачи были примерно в 10 раз выше устойчивых значений, а через 180 мин только в 2 раза. [c.245]

Переход через границу раздела связан с существенным изменением свободной энергии. Поэтому поверхностное натяжение па границе раздела жидкостей может затруднять диффузию мономеров в тот период, когда полимерная пленка вообще отсутствует, причем диффузию затрудняет не только сама граница раздела, но и пограничные слси жидкости обеих фаз. В литературе имеются сведения о влиянии величины поверхностного натяжения на коэффициент массопередачи межлу жидкостями. В некоторых случаях сопротивление самой поверхности раздела равно 50% от суммарного сопротивления переходу из фазы в фазу . По другим данным, увеличение поверхностного натяжения приводит к уменьшению скорости межфазной диффузии компонентов (табл. 45). [c.207]