Концентрационная поляризация в турбулентном потоке

Концентрационная поляризация в турбулентной потоке 11431 [c.172]

Рис. 24-13. Концентрационная поляризация в турбулентном потоке

Расчетные данные, иллюстрирующие зависимость концентрационной поляризации от проницаемости мембраны и числа Рейнольдса (Яе = и /у) в турбулентном потоке при концентрировании 4%-го водного раствора хлорида натрия с помощью трубчатых мембран, приведены на рис. 24-13, из которого видно, что концентрационная поляризация особенно значительна для мембран с высокой проницаемостью при небольших значениях Яе. [c.343]

Для поддержания высокой скорости потока необходимо, чтобы толщина и концентрация коллоидного слоя вблизи поверхности фильтра сохранялись минимальными за счет создания значительного смещения слоев жидкости около мембраны. Это достигается увеличением линейной скорости потока золя, проходящего над поверхностью фильтра, и особенно его турбулентным режимом. В небольших лабораторных ультрафильтрах с горизонтально расположенной мембраной интенсивный турбулентный режим поддерживается механической мешалкой, находящейся очень близко к мембране. При поддержании неизменными других условий скорость потока быстро уменьшается с возрастанием концентрации золя. Обычно увеличение давления вблизи поверхности ультрафильтра не играет такой роли, как достижение минимума концентрационной поляризации. [c.463]

Задача описания распределения концентрационной поляризации в математическом отношении проще для режима турбулентного течения, так как параметры потока полностью устанавливаются вблизи короткой входной области. [c.185]

Некоторые вопросы применения активаторов турбулентности для повышения скорости массопереноса изучались в работах /110-112/, Эти устройства обычно применяются в электродиализных процессах. Исследовалась также рециркуляция обрабатываемого раствора для повышения степени выделения продукта и поддержания высокой скорости потока без увеличения площади мембран. Экономические расчеты для этих вариантов не опубликованы. Как правило, определяли работу на перекачку жидкости, необходимую для преодоления потерь на трение и повышенного осмотического давления, связанного с концентрационной поляризацией /105/ при обессоливании морской воды дополнительная работа на перекачку может быть значительной. [c.188]

Вследствие задерживания растворенного вещества у поверхности мембраны концентрация вещества в этой области и, следовательно, локальное осмотическое давление обычно больше, чем в объеме раствора. В результате этого поток воды уменьшается. Скоплению растворенного вещества вблизи мембраны (концентрационной поляризации) противодействуют диффузия растворенного вещества в объем жидкости, турбулентные завихрения потока и сдвиг жидкости вблизи мембраны. Наблюдающееся при обработке пищевых продуктов повышение вязкости ослабляет действие этих механизмов и приводит к усилению концентрационной поляризации и значительному снижению потока пенетранта через мембрану. [c.221]

Одно из устройств, широко используемых на опытных установках дпя переработки пищевых продуктов, имеет форму круглой трубки. Эта конфигурация особенно выгодна, если продукт содержит взвешенные вещества и обладает не слишком высокой вязкостью (что позволяет реализовать турбулентный режим потока). Однако при ламинарном течении в трубках диаметром 1,3 - 2,5 см возникает сильная концентрационная поляризация. Повышение скорости проникания достигается посредством применения различных активаторов турбулентности. Используемые активаторы просты и эффективны перпендикулярные траектории потока диски, размещенные вдоль трубки на центральном стержне усложняющие линии обтекания пластмассовые шары примерно такого же диаметра, что и заполняемая ими трубка стержни-вытеснители, направляющие поток к мембране и вниз по трубке по спиральной траектории. К сожалению, при работе с трубками затрудняется доступ внутрь трубок для их осмотра и очистки, особенно если образуется осадок, удаляемый механически. В настоящее время большинство изготовителей предусматривают очистку аппаратов в собранном виде например, рекомендуется прокачивание губчатых пробок через серии открытых трубок. [c.228]

Ю" 2 5 Ю Яе Рис. 15.1.3.2. Концентрационная поляризация в турбулентном потоке при С, кг/(м ч) [c.382]

Рис. 3-2. Концентрационная поляризация в турбулентном потоке [67]

Действительно, чтобы в турбулентном потоке поддерживать концентрационную поляризацию на определенном (минимальном) уровне, требуются сравнительно большие затраты до- [c.72]

Рис. 1-34. Концентрационная поляризация в турбулентном потоке [103].

Для компенсации потери напора внутри аппаратов устанавливают насосы, которые одновременно поддерживают турбулентный режим движения раствора, необходимый для снижения концентрационной поляризации. Турбулентность потока можно развивать также вращением ТФЭ в аппарате, пульсацией потока разделяемой смеси, наполнением напорных каналов микросферами или пористым когерентным материалом, формоизменением напорного канала ТФЭ по длине и т. д. С целью снижения концентра-циоиной поляризации рекомендуется в разделяемую смесь добавлять активный уголь, акриловую кислоту, а также прикладывать к мембране звуковые колебания низкой или инфравысокой частоты. [c.139]

На рис. 1У-2 приведены расчетные данные [145], которые иллюстрируют зависимость концентрационной поляризации от проницаемости мембраны и числа Рейнольдса (Ке = ш г/ ) в турбулентном потоке при разделении 4%-ного водного раствора МаС1 с П01 10 щью трубчатых мембран. Как видно из рис. 1У-2, концентрационная поляризация особенно значительна для мембран с высокой проницаемостью при не-больши. С значениях (Не. [c.173]

Для ускорения отвода задержанного компонента разделяемый раствор прокачивается параллельно поверхности мем раны. Турбулентное перемешивание поддерживает практически постоянную концентрацию Со на некотором удалении б от мембраны. Вблизи ее поверхности остается ламинарный подслой толщиной б (см. рис. Х.З), распределение концентрации-раствора в пределах которого определяется конвективным потоком раствора у по нормали к мембране под действием создаваемого на ней перепада гидростатического давления ДР и диффузией в объемный раствор задерживаемого компонента. СущЬствование неперемешиваемого слоя толщиной б (зависящей от интенсивности перемешивания) приводит к явлению концентрационной поляризации — возникновению области повышенной концентрации Со у поверхности мембраны, обращенной в сторону потока. [c.300]

При обработке исходных растворов, содержащих растворенные вещества с низким значением коэффициента диффузии, концентрационная поляризация может стать значительной независимо от типа потока (ламинарного или турбулентного). Как показано на фиг, 14, кривые изменения потоков через ультрафильтрационные мебраны трех разных типов при повышении давления становятся прямыми линиями при значениях, которые существенно ниже значений потоков для чистой воды. Макромолекулы и коллоиды, находящиеся в обрабатываемой ультрафильтрацией жидкости, скапливаются у поверхности мембраны и образуют липкий слой геля, примыкающий к мембране. Аналогичные явления наблюдаются и при концентрировании с помощью ультрафильтрациониых или обратноосмотических мембран пищевых продуктов. [c.181]

Аппараты для применения опресняющих мембран имеют различную конструкцию, причем нри конструировании этих аппаратов одной из важнейпшх задач является обеспечение значительной разделяющей поверхности в малом объеме. Примером конструкции опресняющего (и вообще разделяющего) аппарата может служить конструкция типа фильтр-пресса. Более рациональной является конструкция типа рулон (рис. Х.2). Для того чтобы избежать концентрационной поляризации на поверхности мембран, жидкость прока-чивается-лад мембраной в режиме турбулентного течения, что обеспечивается большой скоростью потока, а также малым зазором между активной поверхностью мембраны и находящейся над ним непроницаемой поверхностью. [c.112]

Стратман и др. [83] при исследовании концентрационной поляризации в прямоугольном канале длиной 20 см и высотой около 0,4 мм при ламинарном режиме (скорость потока менялась от 0,05 до 0,18 м/с) получили результаты, удовлетворительно совпадающие с теорией [76]. При турбулентном режиме теория давала [76] значительно заниженные значения концентрационной поляризации по сравнению с экспериментальными [83]. [c.64]

Турбулизация разделяемого раствора. Создание развитого турбулентного режима движения в аппарате разделяемого раствора приводит к увеличению проницаемости и селективности мембраны вследствие снижения концентрации растворенных веществ в пограничном слое и приближения ее к концентрации в ядре потока, что вызывает уменьщение осмотического давления и увеличение движущей силы процесса (это важно прежде всего для обратного осмоса). В случае недостаточной турбули-зации раствора над мембраной при толщине пограничного слоя бг=100—300 мкм [55] концентрационная поляризация может достигать значения порядка 10 и более. [c.70]

На рис. 1-34 приведены расчетные данные [103], которые иллю-стрирзгют зависимость концентрационной поляризации от проницаемости мембраны и числа Re в турбулентном потоке при разделении 4%-ного водного раствора Na l с помощью трубчатых мембран. [c.70]

Можно ли все-таки уменьшить проявление концентрационной поляризации В принципе этого можно достичь двумя путями регулируя величины потока J и коэффициента массопереноса к. Параметр к в основном определяется коэффициентом диффузии и скоростью потока. Так как коэффициент диффузии растворенных компонентов нельзя увеличить, если, конечно, не повышать температуру, к можно увеличить только за счет увеличения скорости движения раствора вдоль мембраны на входе в нее либо за счет изменения формы и размеров модуля, снижая длину модуля или увеличивая его гидродинамический диаметр. В этих обстоятельствах скорость потока, направленного перпендикулярно потоку через мембрану (так называемого поперечного потока, ross-flow) становится очень вашсной переменной. Как правило, реализуются две различные картины течения ламинарный или турбулентный поток. Профили скоростей, присущих каждому из этих потоков в трубе, приведены на рис. УП-5. Для установившегося ламинарного течения характерен параболический концентрационный профиль по всему сечению, тогда как при турбулентном течении скорость постоянна практически по всему сечению и только в пограничном слое вблизи стенок скорость течения понижена. [c.398]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология