Массообменный аппарат для взаимодействия газа и жидкости

Рис. 2.12. Массообменный аппарат для взаимодействия газа с жидкостью

МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗА И ЖИДКОСТИ [c.41]

В массообменных аппаратах взаимодействие фаз осуществляется в статистических системах, образованных из множества пузырей, капель, струй газа и жидкости с протекающими в них элементарными актами массопередачи. В связи с этим естественно применение статистических методов изучения кинетики массопередачи при групповом барботаже. [c.85]

Заметим, что колонные аппараты обоих классов не всегда имеют два потока взаимодействующих веществ в ряде случаев одно из них (твердое или жидкое) может длительное время оставаться в неподвижном или турбулизованном состоянии на распределительных устройствах, омываясь непрерывным потоком другого в виде жидкости или газа (пара). В последние годы получили применение колонные секционированные аппараты, в которых взаимодействуют три фазы жидкость, газ и твердые частицы. Пр 1 этом газ и жидкость движутся непрерывными потоками, а слой твердых частиц, приведенный в псевдоожиженное состояние, длительное время остается в секциях аппарата. В массообменных аппаратах твердыми частицами (обычно сферической формы) являются инертные материалы, а в химических реакторах — реагенты или катализаторы. [c.14]

В книге изложены результаты многолетних исследований, связанных с газо-и аэродинамикой, процессом горения и эффективностью различных конструкций тепло-массообменных аппаратов в элементах технических систем. Уделено большое внимание механизму взаимодействия потоков сжимаемой жидкости и газа в газоструйных устройствах, организации процессов горения и тепломассообмена, интенсификации и оптимизации по критериям повышения эффективности и надежности аппаратуры и эксплуатации. С учетом необходимости разработки и внедрения на практике современных конструкций малогабаритных агрегатов вторичного энергопользования приведены материалы по выбору и обоснованию режимно-конструктивных параметров устройств различных энерготехнологических схем по использованию вторичных ресурсов. Обосновывается новый подход к решению проблемы энерго-ресурсосбережения и повышения жизненного цикла технических систем. Рассчитана на сотрудников научно-проектных и производственных организаций, а также студентов и аспирантов вузов технических специальностей. [c.338]

Многие процессы химической технологии проводятся при движении через трубопроводы и аппараты двухфазных потоков. В этих потоках одна из фаз обычно является дисперсной, а другая — сплошной (дисперсионная среда), причем первая распределена в объеме второй в виде частиц, капель, пузырей, пленок и т. п. Взаимное направление обеих фаз в потоке может быть различным. Например, движение твердых частиц и потока газа при пневмотранспорте, пузырей пара и кипящей жидкости в вертикальных трубках выпарных аппаратов с естественной циркуляцией (см. главу IX) направлено в одну сторону, т. е. является прямоточным. Во многих других случаях фазы движутся в противоположных направлениях, т. е. их движение противоточное. При противотоке фаз осуществляется, в частности, взаимодействие пленок стекающей вниз жидкости с восходящими потоками газа или пара в пленочных или насадочных абсорбционных и ректификационных колоннах, взаимодействие капель с потоком другой жидкости (сплошной фазой) в полых или насадочных колонных экстракторах (см. главы XI и XII) и т. д. Картина взаимного движения фаз в аппарате в целом или на отдельных его участках часто более сложная, чем при прямотоке или противотоке, например в аппаратах с псевдоожиженным слоем или на тарелках массообменных аппаратов при барботаже (см. главу XI). [c.111]

Для массообменных аппаратов, в которых происходит взаимодействие жидкости и пара (газа), те, например, для процессов ректификации или абсорбции высота рабочей жидкости может быть определена следующим образом [c.22]

В принципе соотношения (1.63) и (1.64) справедливы при любых величинах объемной концентрации дисперсной твердой фазы от нулевого значения до максимально возможного, соответствующего плотному движущемуся слою в предельном случае уравнения для двухфазного потока принимают вид уравнений неразрывности и Навье — Стокса для сплошной среды. Характер движения дисперсной и сплошной фаз в каждом конкретном случае может быть различным в зависимости от назначения массообменного аппарата, от технологических требований к качеству отработки дисперсного материала и от физико-механических свойств взаимодействующих фаз. Так, в процессах пневматической сушки сушильный агент и дисперсный материал с малой объемной концентрацией перемещаются в одном, чаще всего в вертикальном направлении в процессах адсорбции используются аппараты с неподвижным слоем дисперсного адсорбента, через который фильтруется газ-носитель целевого компонента, и аппараты с движущимся сверху вниз слоем дисперсного материала и фильтрованием газа в противоположном направлении. В технике сушки, а также в некоторых технологических процессах (обжиг, гетерогенный катализ и др.) используются аппараты с псевдоожиженными слоями дисперсных материалов. Для осуществления контакта дисперсных материалов с капельными жидкостями при растворении, экстрагировании, кристаллизации широкое применение имеют аппараты с механическими перемешивающими устройствами. [c.68]

Последний случай имеет место в конденсаторах смешения, кипятильниках, гетерогенных реакторах и разделяющих аппаратах. В дальнейшем отличие будет заключаться в том, останутся ли скорости обеих фаз постоянными (как, например, в эрлифтах, при транспортировании газа и нефти по трубам и т. д.) или между фазами будет происходить значительный перенос массы и скорости отдельных потоков сильно изменятся вдоль аппарата (например, при кипении или конденсации). Следует отметить, однако, что в некоторых случаях (например, при абсорбции из разбавленных смесей, при дистилляции с постоянной молярностью потоков и т. д.) предполагают постоянство скоростей потоков отдельных фаз при развитом массообмене между ними. При этом большое значение имеет величина поверхности взаимодействия фаз. Например, при взаимодействии потоков жидкость — жидкость определение межфазной поверхности в большинстве случаев представляет собой чрезвычайно сложную задачу. [c.245]

Одним из. основных факторов, определяющих эффективность процесса в массообменных аппаратах и химических реакторах, является величина поверхности контакта взаимодействующих фаз. При движении единичных пузырьков и капель определение их размеров проводится, как правило, путем обмера изображений на фотографиях и кинокадрах. При массовом движении дисперсных частиц определение их размеров и поверхности контакта фаз затруднено из-за сложности структуры двухфазного слоя. Существующие методы измерений для систем газ—жидкость и жидкость—жидкость имеют свою специфику. [c.86]

Классификация. Хим.-технол. процесс в целом - это сложная система, состоящая из единичных, связанных между собой элементов и взаимодействующая с окружающей средой. Элементами этой системы являются 5 групп процессов 1) механические - измельчение, грохочение, таблетирование, транспортирование твердых материалов, упаковка конечного продукта и др. 2) гидромеханические - перемещение жидкостей и газов по трубопроводам и аппаратам, пневматич. транспорт, гидравлич. классификация, туманоулавливание, фильтрование, флотация, центрифугирование, осаждение, перемешивание, псевдоожижение идр. скорость этих процессов определяется законами механики и гидродинамики 3) тепловые - испарение, конденсация, нафевание, охлаждение, выпаривание (см. также Теплообмен), скорость к-рых определяется законами теплопередачи 4) диффузионные или массообменные, связанные с переносом в-ва в разл. агрегатных состояниях из одной фазы в другую,- абсорбция газов, увлажнение газов и паров, адсорбция, дистилляция, ректификация, сушка, кристаллизация (см. также Кристаллизационные методы разделения смесей), сублимация, экстрагирование, жидкостная экстракция, ионный обмен, обратный осмос (см. также Мембранные процессы разделения), электродиализ и др. 5) химические. Все эти процессы рассматриваются как единичные или основные. [c.238]

В книге рассмотрены основы массопередачи в многокомпонентных дисперсных системах газ—жидкость при гидродинамических режимах течения, отвечающих условиям взаимодействия фаз в промышленных ректификационных и абсорбционных аппаратах. Подробно излагаются методы термодинамического и кинематического расчетов противоточных массообменных аппаратов для разделения многокомпонентных смесей. [c.232]

Кинетика многих промышленных процессов разделения зависит от массопередачи между газом и жидкостью, между газом или жидкостью и твердым телом или между двумя жидкостями. Сюда относятся ректификация, абсорбция газов, жидкостная экстракция, адсорбция, парциальная конденсация и ионный обмен. Сушку, увлажнение, удаление влаги из газов, водяное охлаждение также можно было бы отнести к процессам фракционирования, связанным с массопередачей. Гетерогенный катализ предполагает наличие массопередачи реагентов и продуктов взаимодействия к поверхности и от поверхности твердого тела, на которой происходит химическая реакция. В промышленности успешно используются многочисленные типы массообменных аппаратов. В большинстве случаев каждый тип предназначается для конкретного применения и не поставляется как насосы и воздуходувки. Цель проектировщика заключается в том, чтобы найти правильный экономический баланс между капиталовложениями и эксплуатационными затратами, поскольку одно обычно возрастает с уменьшением другого. [c.609]

Распределение времени пребывания частиц потока (жидкости, газа или сыпучего материала) в аппарате и параметры моделей продольного перемешивания определяют экспериментальным путем. Для этой цели получили широкое распространение методы нанесения возмущения в определенном сечении потока и фиксирования вызванных им последствий (отклика системы) в другом сечении. Возмущающий сигнал может быть различным по форме и по физической природе. Наибольшее распространение получили импульсная и ступенчатая формы возмущений, значительно реже применяют возмущающий сигнал циклического вида. В качестве сигнала в поток вводят трассер (индикатор краситель, солевой раствор и т. п.), химически не взаимодействующий со средой и не участвующий в массообмене. [c.36]

Решение. Аппарат с орошаемой взвешенной насадкой представляет собой цилиндрическую колонну с одной или несколькими перфорированными, щелевыми или прутковыми решетками и расположенными на них слоями насадки из полых шаров. При подаче газа под нижнюю решетку в результате взаимодействия потоков газа и жидкости с насадкой образуется турбулизованная газожидкостная смесь с развитой межфазной поверхностью. В зависимости от скорости газа в аппаратах ВН различают три основных гидродинамических режима — стационарное состояние насадки, начальное и развитое взвешивание. Оптимальным для осуществления массообменных процессов является режим развитого взвешивания насадки. [c.187]

В промышленной практике используются аппараты, в которых процессы тепло- и массообмена проводятся в тонких слоях жидкости, взаимодействующих с теплообменной поверхностью, или в газо-жидкостных реакторах, где процессы переноса теплоты и массы происходят через подвижную границу раздела фаз. Как правило, в таких аппаратах время пребывания одной из фаз невелико, а тепло- и массообменные процессы протекают с высокой интенсивностью. [c.248]

В барботажных аппаратах газ диспергируется в жидкости и проходит слой барботируемой жидкости в виде пузырей. Химическое взаимодействие сопровождается переходом вещества из газовой фазы в жидкую или в обратной последовательности, т. е. сопровождается процессом массопереноса. Общая скорость химического взаимодействия в барботажном аппарате будет определяться соотношением скоростей химической реакции и массопереноса. Для медленных реакций общая скорость лимитируется скоростью химической реакции и определяется кинетикой химической реакции. Для быстрых реакций общая скорость лимитируется скоростью массопереноса, и аппарат должен рассчитываться как массообменный. [c.45]

В последние годы как за рубежом, так и в СССР при аппаратурном оформлении массообменных процессов начинают применять струйные аппараты (инжекторы, эжекторы). Известные до настоящего времени теории жидкостно-газовой инжекции (эжекции) не затрагивают механизм взаимодействия потоков рабочей жидкости и засасываемого газа. [c.138]

В многоступенчатом массообменном аппарате взаимодействие газа и жидкости на каждой ступени может происходить в противотоке, прямотоке или в перекрестном токе фаз. Схема относительного движения потоков на контактном устройстве зависит от способа подачи на него газа и жидкости, условий взаимодействия и способа их отвода из зоны контакта. Наиболее эффективные конструкции контактных устройств сочетают одновременно несколько принципов относительного движения фаз — перекрестного и противоточного (перекрестно-противоточное движение), перекрестного и прямоточного (перекрестнопрямоточное движение). Еще более сложное относительное движение потоков осуществляется на вихревых контактных устройствах — с круговым, вращательным движением потоков. [c.13]

Е. Теплообменники с распылением. Эти теплообменники, пожалуй, встречаются реже, чем пленочные аппараты, в которых жидкость всегда находится в контакте с твердой поверхностью лишь при большой скорости газа неизбеж1ю образуется какое-то число капель. Существуют также тепло- и массообменные устройства, в которых основное взаимодействие происходит через капли, образуемые в специальных распылителях и свободно падающие в газообразной среде. [c.11]

Интенсификация процессов тепло- и массообмена, а также и химических пргевращений в вибрационных аппаратах достигается в результате увеличения поверхностей контакта фаз и уменьщения диффузионных сопротивлений. С этой целью к взаимодействующим в аппарате средам подводится энергия путем наложения на них низкочастотных колебаний. В массообменные аппараты, предназначенные для систем газ — жидкость (Г —Ж), жидкость — жидкость (Ж —Ж) и, в отдельных случаях, твердое тело — жидкость (Т — Ж) низкочастотные колебания могут вводиться либо созданием пульсации потока (пульсационные аппараты), либо перемешивающими устройствами в виде вибрирующих асадок (вибрационные аппараты). [c.212]

Математическая модель хемосорбции двуокиси углерода поташным раствором, описывающая структуру потоков жидкости и газа в насадке, массообмен между жидкой и газовой фагами, влияние химической реакции иа скорость массообмена, была составлена на основе приици-аа деления аппарата на кинетические зоны [Ъ] в зависшости от взаимодействия газовой и жидкой фаз по высоте колонны с изменение концентрации раствора. [c.162]

При выводе урав[1ения для расчета процесса дистилляции с газом в трубе Вептури [57] рассмотрим канал трубы длиной Я, через который в единицу времени проходит С моль инертного газа и моль жидкости (рис. 55). В результате взаимодействия фаз в канале образуется межфазная поверхность Р, через которую осуществляется массообмен. Концентрация отгоняемого компонента в газе изменяется при нро.хождении аппарата от у[ до уо п в жидкости от. VI до А о, а равновесное содержание его в газе еоответ- [c.154]

На основании теории вихревого движения можно принять, что в сравнимых точках турбулентного потока, не ограниченного твердой стенкой, возникают вихри равной величины с одинаковыми скоростями циркуляции. Поскольку массообмен происходит на свободных поверхностях фаз и допускается турбулентная природа обмена, то перепад давления в двухфазной системе, характеризующий интенсивность образования вихрей, должен быть взят с учетом лишь той энергии, которая затрачивается на взаимодействие между потоками. Эта энергия будет яропорциональна разности сопротивлений при наличии двухфазного — и однофазного (А/ г) потоков, при одной и той же скорости однофазного потока или, что то же, разности сопротивлений орошаемого и неорошаемого аппаратов — А г) при одной и той же скорости газа (пара). Если в аппарате имеется гидростатичесюш столб жидкости, то естественно, что результирующая разность-должна быть представлена за вычетом давления гидростатического столба жидкости. [c.14]

Развитие поверхности взаимодействия реагирующих фаз за счет диспергирования газа в объеме жидкости. Этот метод увеличения поверхности называется барбота-жем, так как в этом случае газ барботирует (пробулькивает) в виде пузырей через слой жидкости в аппаратах с ситчатыми полками или колпачковыми тарелками. Иногда такие аппараты называют барботерами. Поверхность раздела фаз здесь равна поверхности всех пузырьков и определяется периметром барботажа или площадью всех отверстий в решетках или тарелках. Массообмен в таких аппаратах происходит на поверхности газовых пузырей и поэтому массопередачу называют пузырьковой. [c.68]

Из трех указанных способов наибольшее распространение получил первый как наиболее дешевый и достаточно эффективный. Второй способ требует создания распыливающих устройств, а это влечет за собой увеличение капитальных и эксплуатацион-ных затрат. Третий способ находит применение для осуществле-ния химических реакций, однако аппараты этой группы по конструкции аналогичны подобным же аппаратам, применяемым для осуществления массообменных процессов. Поэтому наиболее подробно будут рассмотрены аппараты, относящиеся к первому способу взаимодействия жидкости и газа, т. е. аппараты барботажного типа. [c.50]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология