Скорость капель и поверхность контакта фаз

В распыливающих абсорберах поверхность контакта образуется путем распыления жидкости на мелкие капли. К этой группе относятся аппараты полые форсуночные, с распылением за счет энергии жидкости, скоростные прямоточные с распылением абсорбента за счет кинетической энергии движущегося с большой скоростью газового потока, механические с распылением жидкости быстро вращающимися элементами. [c.215]

Капли образуются в отверстиях распределителя, по которому жидкость подается в колонну. Скорость движения капелек диспергированной жидкости относительно стенок колонны зависит от вязкости, разности плотностей [уравнение (4-2)], а также от линейной скорости сплошной фазы. Чтобы получить возможно большую поверхность контакта фаз, в колоннах этого типа следует применять максимальные скорости потока сплошной фазы, так как при этом действительная скорость капелек Шд уменьшается [см. уравнение (4-9)] и вследствие повышенной удерживающей способности улучшается массообмен. Скорость фаз ограничивается пределом захлебывания [16, 32, 136]. Одной из зависимостей для скоростей потоков на границе захлебывания является уравнение [42] [c.311]

Струйные тарелки (рис. 18) создают направленное движение жидкости и хорошо работают при высоких жидкостных нагрузках. При невысоких скоростях газа (пара) тарелки работают в барботажном режиме, кроме того, при малых скоростях пара наблюдается провал жидкости. Минимально допустимая скорость по газу в отверстиях чешуек составляет 7 м/с. При повышении скорости барботажный режим переходит в струйный (капельный), при этом сплошной фазой становится газ (пар), а жидкость распыляется на капли. Этот режим отвечает наибольшей поверхности контакта фаз и является рабочей областью, скорость пара в отверстиях при этом выше 12 м/с. Тарелки рекомендуются для разделения загрязняющих сред. Ы [c.64]

Барабанный абсорбер. Некоторое применение имеют барабанные абсорберы, представляющие собой горизонтальные цилиндрические аппараты. Жидкость движется через такой цилиндр. Газ поступает с большой скоростью (до 35—55 м1сек) через опущенную в жидкость барботажную трубу. При этом жидкость оттесняется газом от трубы и на поверхности жидкости образуется воронка, с поверхности которой газом срываются капли. Поверхность контакта, образуемая в основном каплями и брызгами, заполняющими значительную часть газового объема аппарата, велика. Недостаток абсорбера—высокое гидравлическое сопротивление. [c.498]

Удерживающая способность для диспергированной фазы выражается отношением фиктивной скорости к действительной. УС увеличивается с увеличением количества поступающей в колонну диспергированной фазы и с уменьшением ее действительной скорости. Величина УС имеет существенное значение, так как наряду с размерами капли она является мерой поверхности контакта фаз в колонне. Если предположить, что диспергированная фаза, находящаяся в колонне, разделена на шарообразных частиц (капель) объемом Ущ, поверхностью и радиусом Rai, то уравнение (4-4)-можно написать в следующем виде [c.303]

Поверхностный коэффициент Р , как это следует из рассмотрения массоотдачи к одиночным каплям, возрастает с увеличением скорости газа и уменьшением диаметра капель. Коэффициент Р уменьшается с повышением времени контакта, т. е. высоты аппарата, и мало зависит от скорости капель. Поверхность контакта увеличивается с возрастанием плотности орошения и уменьшением диаметра капель. [c.627]

При массообмене между жидкостью и газом поверхность контакта фаз можно увеличить за счет измельчения массы жидкости. Чем меньше размер капель, тем больше удельная поверхность контакта. Для увеличения поверхности контакта разработано множество приспособлений. Во многих из них распыление жидкости достигается за счет скоростного напора газа, проходящего через контактные элементы. При этом газ проходит через жидкость не сплошным потоком, а в виде пузырьков, благодаря чему создается поверхность контакта. Количество пены, образующейся при прохождении газа через жидкость, ограничивается уносом жидкости с газовым потоком, что приводит к уменьшению эффективности контактного элемента. Сочетание скорости потока газа и размера капель жидкости должно быть таким, чтобы капли вновь возвращались в массу той жидкости, из которой они попали в поток газа. [c.126]

Диаметр и число отверстий в распылителях. Эти величины имеют решаюш,ее влияние на начальный размер капли [формула (4-3)] и скорость потока. Выгоднее пользоваться большим числом малых отверстий, так как это дает большую поверхность контакта фаз. Диаметр отверстий и капель ограничивается скоростью свободного движения последних в сплошной фазе [формула (4-2)]. Малое число отверстий приводит к вредным явлениям, описанным выше. Рекомендуется диаметр отверстий в пределах 1,5—8 мм, скорость истечения не больше 0,1 м/сек при острых краях отверстий [64]. [c.310]

Массоперенос в процессе жидкостной экстракции существенно ускоряется вследствие обновления поверхности контакта фаз при дроблении или коалесценции капель, что происходит практически во всех экстракционных аппаратах. Значительное влияние на массообмен оказывают поверхностные явления на границе раздела фаз. Вследствие градиента межфазного поверхностного натяжения сг возникает движение близко расположенных к границе раздела фаз слоев жидкости в направлении возрастания ст, приводящее к развитию межфазной турбулентности. Последнее приводит к ускорению массопереноса. В экстракционных аппаратах колонного типа часто большой вклад в массоперенос вносят концевые (или входные) эффекты. Входные эффекты особенно проявляются на входе в аппарат дисперсной фазы и при высокой скорости ее дробления на капли. [c.153]

Влияние размеров насадки на массообмен представляет собою равнодействующую ее влияния на диаметр капли и скорость ее движения. Эти величины определяют удерживающую способность и поверхность контакта [уравнение (4-9)]. Скорость движения жидкости равномерно уменьшается с сокращением размеров насадки, например диаметра колец Рашига, и оказывается наименьшей для насадки наименьших размеров. Это влияние обычно сильнее сказывается на скорости движения, чем на диаметре капель, и поэтому, если размеры насадок ниже критических, поверхность контакта фаз наибольшая и массообмен идет быстрее всего, несмотря на увеличение диаметра капель. Такая зависимость установлена для колец Рашига и [c.327]

Скруббер Вентури, наоборот, отличается очень высоким гидравлическим сопротивлением. Оно связано с тем, что в этом аппарате механическая энергия газового потока расходуется на создание очень высокой скорости газа и дробление жидкости. Рабочая зона аппарата представляет собой трубу Вентури плавное сужение (конфузор) для разгона газового потока и затем еще более плавное расширение (диффузор) для уменьшения гидравлического сопротивления. В самом узком месте (горловине) трубы Вентури скорость достигает 30-150 м/с. Перед горловиной в газовый поток вводится жидкость, которая за счет касательных напряжений в высокоскоростном газовом потоке дробится на мелкие капли (40-200 мкм). Развитая поверхность контакта фаз и высокая относительная скорость движения капель создают условия для интенсивного протекания процессов массообмена. [c.42]

Для проведения массообменных процессов используются также жидкостно-газовые струйные аппараты (см. 6.3.8 и 6.7.4), особенностью которых является высокая поверхность контакта фаз. В этих аппаратах жидкостная струя, вытекающая с высокой скоростью из сопла, сначала дробится на капли, затем капли тормозятся, передавая кинетическую энергию эжектируемо-му газу. При этом концентрация капель в потоке растет, достигая критического значения, и происходит инверсия фаз — газ переходит в дисперсную фазу, а жидкость — в сплошную. Образующиеся капли, а затем и пузырьки могут иметь размеры порядка сотен микрон. [c.48]

Смачивающий режим взаимодействия капель. В этом режиме на охлаждаемой поверхности отсутствует пленка, и капли, достигая поверхности и взаимодействуя с ней, образуют пятна жидкости размером 3—4 мм. С увеличением температуры поверхности размеры пятен уменьшаются. Коэффициент- теплоотдачи при таком режиме охлаждения относительно высок. Интенсивность отвода теплоты здесь определяется температурой поверхности пластины и характеристиками потока диспергированной жидкости скоростью капель, их размерами и концентрацией капель в объеме струи. Скорость и размер капли определяют площадь пятна жидкости, концентрация капель — долю поверхности пластины, покрытой каплями, а температура поверхности — скорость испарения пятна. Экспериментально получено, что коэффициент теплоотдачи пропорционален можно предполагать, что интенсивное испарение на поверхности контакта капля — твердое тело приводит к возникновению усилия, обусловливающего отталкивание жидкости и в конечном счете недоиспользование ее массы.. [c.171]

Если скорость процесса в системе ж — ж полностью контролируется скоростью реакции, то она не должна зависеть от поверхности контакта фаз и, следовательно, от степени перемешивания. Однако это не всегда справедливо. Процесс, который, как кажется, не зависит от перемешивания, при скорости особенно выше средней, не будет контролироваться только химической кинетикой. Как указывалось при обсуждении нитрования ароматических соединений, любое возрастание межфазной поверхности за счет перемешивания будет сопровождаться уменьшением размеров капель. Это приведет к снижению коэффициента массопередачи в дисперсной фазе вследствие уменьшения внутренней циркуляции в каплях п взаимоде -ствия капель. Приведенные факторы могут компенсировать друг друга и тогда окажется, что процесс, контролируемый массопередачей, не зависит от интенсивности перемешивания. В результате единственно твердый вывод будет таким, если скорость процесса зависит от степени перемешивания, значит важны явления массопередачи. Принимается, что перемешивание достаточно для получения однородной дисперсии. [c.374]

Так как общее количество испарившейся жидкости возрастает с увеличением поверхности контакта жидкой и газовой фаз, конструкции испарителей пред -сматривают обычно возможно большее увеличение поверхности И. Достигается это созданием большого зеркала жидкости, раздроблением ее на мелкие капли или сливом жидкости в форме тонкой пленки по к.-л. поверхностям. Увеличение интенсивности тепло- и массообмена при И достигается повышением скорости газовой среды, омывающей поверхность жидкости, и выбором более благоприятной формы этой поверхности. Повышением скорости газовой среды можпо пользоваться лишь в определенных ограниченных пределах, т. к. с увеличением этой скорости растет гидравлич. сопротивление аппарата. [c.167]

Простейшее взаимодействие жидкости и газа - барботаж последнего через жидкость (рис. 2.81,г,д) и разбрызгивание жидкости в газе (рис. 2.81,е). Интенсивность взаимодействия фаз при барботаже зависит от скорости всплытия пузырей и их размера. Скорость всплытия определена фавитационными силами и потому офаничена. Размер пузырей можно варьировать в офаниченных пределах - в свободном барботажном слое мелкие пузыри сливаются, а крупные - неустойчивы и быстро распадаются. Объемный коэффициент массообмена в свободном барботажном слое, как правило, не превышает величины 0,3 с . Мелкие пузыри, размер которых зависит от выходного отверстия в барботере, удается сохранить в тонком слое жидкости. Это удобно сделать в многослойном реакторе как с переливными устройствами (рис. 2.81,ж), так и с ситчатыми провальными распределителями потока - тарелками (рис. 2.81,з). В реакторе с разбрызгивателем (рис. 2.81,е) мелкие капли более устойчивы в размерах, но скорость их падения определена силами фавита-ции и захватом потоком газа (особенно для мелких капель). Массообмен между фазами можно интенсифицировать, если жидкость диспергировать специальными форсунками они значительно развивают поверхность контакта фаз и скорость их движения. Но это же добавляет трудности в последующем сепарировании газа и жидкости. [c.167]

На рис. 2.36 показана зависимость объемного коэффициента теплопередачи /(к, от расхода дисперсной фазы 1 д, из которой видно, что увеличение расхода сплошной фазы приводит к возрастанию Ку, что объясняется снижением относительной скорости движения дисперсной фазы и увеличением времени пребывания ее в колонне. Зависимости А у = / 1 д) имеют локальный максимум значений вследствие влияния на интенсивность межфазного теплообмена удельной поверхности контакта фаз, которая достигает максимальных значений при скоростях истечения, соответствующих значению Ше = 1,3. Таким образом, на интенсивность протекания процесса теплопередачи наибольшее влияние оказывает получаемый размер дисперсной частицы, относительная скорость движения капли в потоке сплошной фазы, удельная поверхность контакта фаз, а также соотношение расходов и динамическая удерживающая способность колонны по дисперсной фазе. Величина Ку связана с /(. следующим образом [c.132]

В последние годы получила распространение осушка газа по прямоточной схеме. При этом используют горизонтальные абсорберы. В них влагу извлекают в одну и в несколько ступеней. Процесс осушки в абсорбере подобного типа зависит от скорости движения газа в зоне распыления, относительной скорости движения частичек абсорбента, величины поверхности контакта абсорбента с газом, температуры контакта, степени загрязнения газа, конструкции сепарационных устройств, концентрации абсорбента и т. д. Гликоль насосом подают в горизонтальные абсорберы через распыляющие устройства, которые образуют капли с большой общей поверхностью. Пределом увеличения поверхности является такое распыление гликоля, при котором его мельчайшие частицы превращаются в туман. При этом должны быть обеспечены высокая скорость движения капель и их хорошая распределяемость в газовом потоке. [c.53]

При растекании сравнительно небольших капель (радиусом менее 0,7 см) шлака можно различать две стадии. Первая стадия характеризуется постоянной скоростью увеличения площади контакта капли с твердой поверхностью v = ds dx). Скорость второй стадии V-2 почти на порядок меньше, чем Vi, и практически мало зависит от времени [c.270]

Наиболее эффективным мокрым газоочистительным аппаратом является турбулентный промыватель.Принцип его действия заключается в том, что в поток газа, движущийся с большой скоростью (60—150 м сек), впрыскивают воду, которая вследствие высокой скорости дробится на мелкие капли, что значительно увеличивает поверхность контакта газа с жидкостью. [c.68]

Пузырьки пара, выходящие над тарелкой из слоя жидкости, увлекают с собой часть последней в виде пены. При нормальной работе колонны над уровнем жидкости всегда имеется слой такой пены. Наблюдения показали, что над слоем пены образуются еще две зоны капель зона крупных капель и над ней зона мелких капель. Наличие пены и капель способствует увеличению продолжительности и поверхности контакта между жидкой и паровой фазами и, следовательно, способствует повышению к. п. д. тарелки (разумеется, при условии нормальной скорости движения паров в колонне и нормального расстояния между тарелками). При завышенных скоростях движения пара или заниженном расстоянии между тарелками капли жидкости будут увлекаться парами на вышележащую тарелку — образуется явление переброса жидкости, нарушающего нормальный ход процесса работы колонны и понижающего к. п. д. тарелок. [c.86]

Установлено, что слишком большие скорости движения жидкостей приводят к ухудшению массообмена, поэтому во многих случаях может оказаться выгодным увеличение скорости только одной фазы. При увеличении количества диспергированной фазы размеры капель и скорость их отстаивания остаются вначале без изменений, количество же капель в колонне возрастает, следовательно увеличивается поверхность контакта и улучшается объемный массообмен. Если количество диспергированной фазы превышает некоторый предел, массообмен ухудшается. Это происходит в связи с тем, что при больших нагрузках и слишком больших скоростях истечения из отверстий распылителя капли имеют неодинаковые размеры и, соответственно, разную скорость, в результате чего часто сталкиваются и сливаются (т. е. уменьшается поверхность контакта). Если истечение жидкости из распылителя происходит нормально, то увеличение количества диспергированной фазы приводит в конце концов к захлебыванию колонны. Влияние количества диспергированной фазы тем заметнее, чем меньше диаметры отверстий для истечения. Подобные зависимости существуют и для сплошной фазы. При увеличении количества последней уменьшается скорость отстаива- / ния капель, увеличивается удерживающая способность, в этих условиях массообмен улучшается. При больших количествах сплошной фазы мелкие капли могут слиться в крупные, которые отстаиваются скорее, что уменьшает удерживающую способность и поверхность контакта и снижает коэффициенты массопередачи. [c.309]

При экстрагировании извлекаемое вещество переходит из фазы в фазу путем диффузии. Скорость процесса переноса массы тем больше, чем больше степень диспергирования, чем чаще обновляется поверхность контакта, образованная каплями дисперсной фазы, чем больше относительная скорость движения фаз друг относительно друга. Процесс массопередачи осложнен явлениями коалесценции капель, самопроизвольного эмульгирования, конвекцией внутри капель и другими. Повышение эффективности работы экстрактора достигается сообщением потокам извне дополнительного количества энергии путем механического перемешивания, пульсаций и другими способами. [c.188]

Расчет приведенного коэффициента экстракции производился по формулам (2) и (4). Расстояние Н от распылителя до границы раздела ППФ и ТКФ во всех опытах было равно 1305 мм. Кроме того, был определен коэффициент экстракции К, рассчитанный на единицу поверхности контакта фаз. Вычисление К производилось но формуле (5). Во всех опытах диаметр капель и скорость их подъема оставались постоянными и равными й = 7,9 мм и ц = 17,5 см/сек. Скорость подъема капли определялась с помощью секундомера по измерению промежутка времени между моментом отделения капли от распылителя и соприкосновения ее с границей раздела фаз. Диаметр капель определялся с помощью фотографирования. [c.231]

При распылении 1 жидкости на капли диаметром й получается 6/т с1 капель с общей поверхностью 6/с1 м . При плотности орошения и л< -се/с через 1 сечения проходят капли с общей поверхностью 61Лс1м . Эти капли за 1 сек. проходят путь и м (и—абсолютная скорость капель) и, следовательно, занимают объем -им . Тогда удельная поверхность контакта фаз составляет [c.623]

За время прохождения капли по колонне ее размеры могут подвергнуться серьезным изменениям. Эго зависит от наличия и типа насадки, от количества приложенной извне работы (колонны с механическим перемешиваниегл) и, наконец, от скорости сплошной фазы, повышение которой может вызвать слияние капель. Учитывая величину поверхности контакта фаз, желательно уменьшать размеры капель до допустимых пределов и по меньшей мере удерживать их на постоянном уровне. [c.302]

При показанном на рис. 4-5 ходе прямых увеличение скорости движения диспергированной фазы Цд при постоянной скорости движения сплошной фазы (и, =сопз1, 1/ =соп51) вызывает уменьшение Лос и увеличение в некоторой степени объемного коэффициента /СсО. Если увеличить скорость сплошной фазы (при ид=соп51), то увеличится по всем прямым, коэффициенты же Кса прямых 2, 3 и 4 увеличатся, а прямой 1 слегка уменьшатся (и<—1). Эти явления объясняются изменением удерживающей способности и поверхности контакта фаз. Обе эти величины возрастают, если повышать количество диспергированной и сплошной фазы. Только при наибольших каплях (прямая /) скорость движения сплошной фазы заметно не влияет на скорость осаждения капель, но может вызывать их слияние. [c.318]

В межтарельчатое сепарационное пространство вместе с потоком паров попадают капли жидкости различных размеров. Крупные капли, вследствие того что скорость паров в межтарельчатом пространстве меньше их скорости витания, как правило, под действием силы тяжести вновь возвращаются в слой жидкости. Мелкие капли, скорость витания которых меньше скорости движения паров в межтарельчатом пространстве, а также часть крупных капель, получивших большую начальную скорость, транспортируются потоком паров на вышележащую тарелку, что и приводит к их уносу. Концентрация капель жидкости в межтарельчатом пространстве убывает в направлении движения паров. Поверхность контакта фаз в сепа-рационном пространстве барботажных тарелок в основном определяется поверхностью капель жидкости, вклад которой в массообмен незначителен. [c.230]

Большинство исследователей объясняет возрастание эффективности экстракции при пульсации увеличением поверхности контакта фаз и повышением коэффициента массопередачи вследствие дополнительной турбулизации фаз. Зюлковский [18] считает одним из факторов, влияющих на повышение эффективности колонн при наличии пульсации возрастание времени контакта фаз вследствие увеличения пути капли, вызванного наличием возвратно-поступательного движения столба жидкости. С этим однако нельзя согласиться. Даже в случае достаточно большой разницы удельных весов в системе сплошная фаза — газ при небольших частотах колебания сплошной фазы мелкие частицы движутся как одно целое со сплошной средой [19, 20] и лишь при увеличении частоты или величины частиц наблюдается отставание. Этот факт свидетельствует об отсутствии влияния пульсации столба жидкости на относительную скорость движения диспергированных в ней частиц. Специальное исследование, проводившееся с единичными каплями в пульсирующем потоке, показало, что средняя скорость движения капли (диаметром до 0,4 хм) относительно стенок колонны не зависит от величины амплитуды и частоты пульсации и, таким образом, наличие пульсации не влияет на время пребывания капли в колонне. Что касается поверхности контакта фаз и коэффициента массопередачи при наличии пульсации, то вопрос об их увеличении не может быть рассмотрен в общем случае и будет рассматриваться в параграфах, посвященных отдельным типам пульсационных колонн. [c.233]

Интенсификация процесса с помощью пульсаций, вращающихся дисков и другими способами приводит к уменьшению среднего диаметра капли d. Поскольку У снижается скорость движения капель. Соответственно возрастает удерживающая способность х поверхность контакта фаз (3 = 6xjd), а составляющая ВЕП, обусловленная массопередачей (ВЕП = У1К8), уменьшается. Однако вследствие снижения скорости капель уменьшается и нагрузка захлебывания, т. е. производительность колонны [Vf — У , см. уравнения (14) —(15)]. Одновременно возрастает продольное перемешивание [65] и суммарное значение ВЕП., Эти противоположно действующие факторы приводят к появлению оптимального критерия Ф [66]. [c.118]

Так как прослойка между каплями не вполне плоскопараллельна, то вследствие негомогенности слоя одно временно возникают скачкообразные изменения толщины в одном или в нескольких участках. Эти черные пятна постепенно распространяются на всю поверхность контакта капель, образуя сплошную черную пленку. Для характеристики этого процесса имеют большое значение два параметра толщина, при которой жидкая пленка мгновенно утончается с образованием черного пятна, и скорость, с которой она занимает всю поверхность контакта. Мгновенный переход жидкой пленки от критической толщины до черной пленки должен сопровождаться уменьше- [c.263]

Каскадные промывные тарелки перекрывают тол1 ко часть сечения колонны, в то же время они не имеют специальных переливных устройств с гидрозатвором (рис. VI-1). В отличие от обычных тарелок контакт пара и жидкости происходит здесь только в межтарельчатом пространстве. При наличии отверстий в тарелках жидкость стекает с них в виде отдельных мелких струй, что обеспечивает большую поверхность контакта. В случае применения промывных тарелок, выполненных в виде неперфорированных листов, жидкость переливается через водослив сплошной завесой. В том и другом случае пары, проходя путь между тарелками, пересекают стекающую с них жидкость. Нормальной следует считать такую работу тарелок, когда проходящий пар отклоняет струи жидкости в сторону своего движения, не вызывая их раздробления на капли. Дальнейшее увеличение скорости пара приводит к нежелательному чрезмерному уносу жидкости на вышележащую тарелку и уменьшению эффективности контакта. [c.170]