Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Массообмен в турбулентном потоке

    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, который характеризует интенсивность образования вихрей, должен быть взят с учетом лишь той энергии, которая затрачивается на взаимодействие между потоками. [c.148]


    Массообмен в турбулентном потоке обеспечивается турбулентными пульсациями именно того масштаба X, который имеет тот же порядок, что и размер диспергированных частиц. Крупномасштабные пульсации увлекают частицу вместе с прилегающими к [c.43]

    Приведенное описание турбулентности позволяет представить механизм процесса трубной деэмульсации следующим образом. Вводимое в турбулентный поток водонефтяной эмульсии поверхностно-активное вещество (ПАВ) под действием турбулентных пульсаций диспергируется. При этом степень дисперсности определяется уровнем турбулентности. Турбулентная диффузия обеспечивает относительно равномерное распределение образовавшихся глобул ПАВ по объему эмульсии. Благодаря мелкомасштабным пульсациям происходит сближение глобул раствора деэмульгатора с глобулами эмульгированной воды. Происходит их агрегирование и слияние. Поскольку турбулентность потока обеспечивает не только коалесценцию, но и диспергирование, которые протекают одновременно (одни глобулы при соударении сливаются, другие под действием определенных пульсаций дробятся), то в эмульсии протекает интенсивный массообмен дисперсной фазы. В результате чего по истечении определенного времени все глобулы пластовой воды окажутся обработанными деэмульгатором. [c.44]

    При вытекании газа из насадки в неподвижный воздух образуется струя, характер которой зависит от того, вытекает ли из насадки ламинарный или турбулентный поток. Если поток ламинарный, то струя из насадки движется, сначала практически не расширяясь, и ее массообмен с окружающим воздухом происходит только путем молекулярной диффузии, т. е. очень медленно. Лишь на некотором расстоянии Н от сопла появляются гребни и завихрения, указывающие на наступление турбулентного состояния, которое постепенно охватывает все сечение факела. По мере увеличения скорости вытекания газа расстояние Н уменьшается (рис. 77 и 78) и становится близким к нулю в области критических значений числа Рейнольдса (для вытекающего потока). Размытые края струи до начала турбулентного состояния (см. рис. 77) указывают на наличие процесса молекулярной диффузии между газом и окружающей воздушной оболочкой, увлекаемой движущимся газом [78]. Взаимодействие [c.145]

    Массообмен в турбулентном потоке [c.29]

    Рассмотрим массообмен капли радиуса Я, взвешенной в турбулентном потоке газа. В начальный момент задан компонентный состав капли в виде массовых концентраций (кг/м ), а также компонентный состав газа где =1, 2,..., 5 5 — число компонентов. Сделаем ряд упрощающих предположений. [c.405]


    Массообмен капли, взвешенной в турбулентном потоке, происходит за счет доставки вещества к поверхности капли турбулентными пульсациями и за счет механизма молекулярной диффузии. Как показано в разделе 16.2, выражение для массового потока вещества на поверхности капли зависит от соотношения между радиусом капли и внутренним масштабом турбулентности Хд = где — диаметр рабочего сечения абсорбера Ке — число Рейнольдса. Для [c.523]

    Оценка значений для характерных значений параметров показала, что где А-о = й /Йе / внутренний масштаб турбулентности. В турбулентном потоке по сравнению с покоящимся интенсифицируются как тепло, так и массообмен капли с газом, при- [c.545]

    Рассмотрим теперь массообмен капель в турбулентном потоке. В качестве начального распределения возьмем логарифмически нормальное распределение [c.553]

    Теплообменник представляет собой устройство, в котором тепло передается от одного теплоносителя к другому обычно путем теплопроводности и конвекцией. При этом конвекция играет основную роль в передаче тепла в теплообменных аппаратах в условиях вынужденного турбулентного потока теплоносителя. Естественная конвекция происходит только в некоторых простых теплообменниках большей частью с газовым теплоносителем при очень высокой температуре. В некоторых случаях одновременно с теплопередачей наблюдается и массообмен. [c.136]

    Турбулентная диффузия является следствием турбулентных пульсаций частиц потока, т. е. представляет собой чисто гидродинамическое явление. Для оптимальных условий работы массообменных аппаратов характерны режимы движения с изотропной турбулентностью, когда пульсации частиц одинаковы во всех направлениях. В качестве характеристики турбулентного потока используют путь смешения или масштаб турбулентности Ь и среднюю пульсационную скорость частиц потока и. Произведение этих величин по аналогии с молекулярной диффузией определяется как коэффициент турбулентной диффузии  [c.47]

    А. С. Соколиком предложена теория турбулентного распространения горения через пульсирующее самовоспламенение микрообъемов. При этом в отличие от непрерывного молекулярного обмена с плавным изменением температуры и концентрации, в турбулентном потоке теи-ло- и массообмен носит пульсирующий, прерывистый характер, обусловливающий такой же характер изменения температуры и концентрации смешивающих газов. [c.144]

    При соударении встречных факелов и турбулизации потока ускоряется массо- и теплообмен, а усиливающиеся при этом смесеобразование и нагрев интенсифицируют процесс горения. Однако в дальнейшем поток распространяется при недостаточно полном заполнении сечения топочной камеры и вследствие неустойчивости отклоняется к одной из стен. Турбулентность потока все уменьшается, ослабляя массообмен и смесеобразование, что затягивает выгорание угольной пыли. Более сильное затягивание процесса догорания имеет место при встречной компоновке прямоточных горелок, при которых аэродинамическая неустойчи- [c.431]

    Нелинейный массоперенос в газах связан с возникновением стефановских потоков [230], индуцированных массообменом. Теоретический анализ этих нелинейных эффектов проведен в [231] для случая конденсации из турбулентного потока с учетом равнодоступности поверхности пленки конденсата. [c.110]

    Диффузия в потоке. В ламинарном потоке жидкости массообмен между соседними слоями происходит только за счет молекулярной диффузии. Если профиль скорости жидкости известен, то для некоторых случаев возможно вычислить скорость массопередачи в потоке жидкости с помощью основных уравнений молекулярной диффузии. Однако для турбулентного потока такие расчеты вообще невозможны, так как законы массопередачи за счет турбулентности потока изучены еще недостаточно. В таких случаях определение скорости массопередачи производится часто эмпирическими методами. [c.397]

    Обоснованием такого переноса послужили следующие установленные факты. При определенных гидродинамических условиях в процессах массообмена в двухфазных потоках молекулярные характеристики (молекулярная вязкость, молекулярная диффузия) не оказывают сколько-нибудь заметного влияния на массообмен [3, 4]. В турбулентном потоке имеет место не только продольный перенос энергии и массы вещества, но и поперечный, приводящий к возникновению дополнительного касательного напряжения и дополнительного переноса вещества. Отличительной же особенностью свободной турбулентности является преобладание вихрей с осями, перпендикулярными оси потока, что дает возможность пренебрегать молекулярным переносом [1, 2, 5]. При этом границы свободных струй не гасят турбулентных пульсаций. [c.340]

    Массо- и теплообмен в колоннах с насадкой характеризуются не только явлениями молекулярной диффузии, зависящей от физических свойств фаз, но и гидродинамическими условиями работы колонны, которые определяют турбулентность потоков. В зависимости от скорости потока в колонне возможны три гидродинамических режима ламинарный, промежуточный и турбулентный, при которых поток пара является сплошным, непрерывным и заполняет свободный объем насадки, не занятый жидкостью, в то время как жидкость стекает лишь по поверхности насадки. Дальнейшее развитие турбулентного движения может привести к преодолению сил поверхностного натяжения и нарушению граничной поверхности между жидкостью и паровым потоком. При этом газовые вихри проникают в поток жидкости, происходит эмульгирование жидкости паром и массообмен между фазами сильно возрастает. В случае эмульгирования жидкость распределяется не по насадке, а заполняет весь свободный объем ее, не занятый паром, и становится сплошной фазой, а газ—дисперсной фазой, распределенной в жидкости, т. е. происходит инверсия фаз. [c.329]


    Таким образом, для любых сравниваемых точек турбулентного потока, не ограниченного твердой стенкой, массообмен происходит на свободных поверхностях фаз. [c.54]

    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 пере- [c.148]

    Имеющиеся в литературе экспериментальные данные по массообмену от стенки гладкой трубы к турбулентному потоку жидкости немногочисленны и весьма противоречивы. Разброс этих данных настолько велик, что использование их для проверки того или иного теоретического соотношения не представляется возможным [1]. Кроме того, все экспериментаторы проводили исследование в сравнительно узком диапазоне чисел Прандтля величина Рг не превышала 3000. [c.114]

    Турбулентный режим. При турбулентном режиме движения жидкости, участвующей в массообмене, быстрый перенос массы осуществляется за счет турбулентной диффузии. Экспериментальное исследование турбулентной диффузии при высоких числах Рейнольдса потоков показало, что коэффициенты турбулентной диффузии в 100 раз больше коэффициентов молекулярной диффузии в газах и в 100ООО раз в жидкостях . Данные для турбулентного потока газа в трубах могут быть описаны следующим приближенным уравнением  [c.398]

    Экстрагирование в турбулентном потоке можно успешно применять для извлечения фенолов из фенольных сточных вод. Преимущество этого метода заключается в том, что можно избрать такой способ смешения, при котором происходит не только хороший массообмен, но также быстрое и полное разделение обеих фаз. Опыты по обесфеноливанию производились как в лаборатории (в горизонтальной трубке диаметром 15 мм и длиной [c.299]

    Протекание гетерогенно-каталитической реакции сопровождается непрерывным перемещением реагентов из газовой фазы к внешней поверхности катализатора и продуктов реакции от этой поверхности в газовую фазу. Скорость такого перемещения определяется главным образом характером движения газового потока. При ламинарном потоке массообмен осуществляется за счет диффузии и идет очень медленно. При турбулентном потоке тонкий диффузионный слой сохраняется только у самой поверхности катализатор-ного зерна, в газовой же фазе обмен происходит путем конвекции, т. е. значительно быстрее. Поскольку медленный массообмен может оказаться причиной торможения реакции, скорость газового потока [c.93]

    Массообмен в турбулентном потоке представляет собой по существу процесс смешения, когда масса (или тепло) переносится в результате перемешивания и слияния вихрей. Для краткости будем называть этот процесс турбулентной диффузией , хотя [c.127]

    Массообмен. Перенос массы в направлении поверхности соприкосновения фаз может происходить в результате молекулярной диффузии и конвекции, вызва.нной гидростатическими силами, течением потока или использованием перемешивающих устройств. Отдельный случай представляет собой движение турбулентного потока, в котором можно различить две зоны ламинарную (слой около поверхности соприкосновения фаз — пограничный слой) и турбулентную (в глубине фазы — ядро потока). В ламинарном слое вещество переносится главным образом молекулярной диффузией, а в турбулентной зоне в основном вследствие завихрений и флуктуаций локальной скорости движения потока. Считая, что в турбулентной зоне концентрация практически выравнивается, перенос массы в такой системе можно представить как молекулярную диффузию через пограничный ламинарный слой с эффективной (приведенной) толщиной. Перенос вещества до границы раздела фаз называется массоотдачей. [c.244]

    На рис. 3.6 показан результат сравнения величины (Sh—1)/S s рассчитанной по формуле (5.4) (сплошная линия), с экспериментальными данными по массопереносу к частицам, взвешенным в аппаратах с мешалками, при разных числах Рейнольдса Re и Шмидта Se. Штриховая линия соответствует эмпирической зависимости, предложенной Левинсом и Гластонбери [1551 на основании собственных экспериментов, точками представ--лены экспериментальные данные Харриотта [142]. Видно, что, несмотря на сделанное при выводе зависимости (5.4) предположение о малости чисел Рейнольдса, она хорошо согласуется с экспериментальными данными вплоть до значений Re = 10 , а при Re 10 дает слегка заниженный результат, как это и следовало ожидать, по аналогии с данными по влиянию числа Рейнольдса на массообмен частицы с поступательным потоком ( 2). Таким образом, зависимость (5.4) можно рекомендовать для практических расчетов скорости массопереноса к частицам, взвешенным в турбулентном потоке жидкости, в широком диапазоне чисел Пекле и Рейнольдса. [c.109]

    В так называемой пленочной теории массообмена Льюиса и Уитмана (которой до последнего времени. пользовались ири исследовании диф-фузионных процессов) массообмен рассматривается как процесс, определяемый явлениями молекулярной диффузии но при этом не учитывается конвективный обмен, возникающий при взаимном течении двух фазовых потоков в колонных аппаратах. По этой теории возможность существования режима развитой турбулентности потоков в колонне исключается, поэтому и не указываются пути интенсификации диффузионной аппаратуры. [c.491]

    Необходимые условия корректности Д. п. м. 1) значит, превышение концентрации атмосферного реагента над концентрацией реагента, вводимого в зону р-ции 2) достаточно малая линейная скорость потока вводимого реагента, обеспечивающая практически во всей зоне р-ции диффузионный массоперенос 3) для термометрич. варианта-отсутствие хим. и неконтролируемых физ. возмущений в зоне р-ции ти введении в нее датчика т-ры. ДИФФУЗИОФОРЕЗ, см. Электроповерхностные явления. ДИФФУЗИЯ (от лат. diffusio-распространение, растекание, рассеивание), перенос частиц разной природы, обусловленный хаотич. тепловым движением молекул (атомов) в одно-или многокомпонентных газовых либо конденсир. средах. Такой перенос осуществляется при иаличии градиента концентрации частиц или при его отсутствии в последнем случае процесс наз. самодиффузией (см. ниже). Различают Д. коллоидных частиц (т. наз. броуновская Д), в твердых телах, молекулярную, нейтронов, носителей заряда в полупроводниках и др. о переносе частиц в движущейся с определенной скоростью среде (конвективная Д ) см. Массообмен, Переноса процессы, о Д. частиц в турбулентных потоках см. Турбулентная диффузия. Все указанные виды Д. описываются одними и теми же феноменологич соотношениями. [c.102]

    МАССООБМЕН, необратимый перенос массы компонента смеси в пределах одной или неск. фаз. Осуществляется в результате хаотич. движения молекул (мол. диффузия), макроскопич. движения всей среды (конвективный перенос), а в турбулентных потоках-также в результате хаотич. движения вихрей разл. размера. М. включает массоотдачу (перенос в-ва от границы раздела в глубь фазы) имассопе-редачу (перенос в-ва из одной фазы в другую через пов-сть раздела фаз). Различают эквимолярный М. (напр., ректификация), при к-ром через пов-сть раздела фаз в противоположных направлениях переносится одинаковое кол-во компонентов, и веэквимолярный (напр., абсорбция). [c.653]

    В.П. Захаров, К С. Минскер, Ал.Ал. Берлин Башкирский государственный университет, г. Уфа, Россия Институт химической физики РАН, г. Москва, Россия Характер протекания быстрых процессов (быстрые химические реакции, смешение жидких потоков, эмульгирование, экстракция и т.д.) во многом определяется диффузионю.ши затруднениями, связанными с использованием высоковязких сред, наличием поверхности раздела фаз, а при протекании быстрых химических реакций - значительной величиной константы скорости реакции. Практически единственным способом оптимизации качества полз чаемых продзпсгов, а также управления протеканием быстрых процессов является интенсификация турбулентного смешения жидких потоков в аппарате. Причем рентабельность производства в целом определяется продолжительностью того или иного процесса, т.е. временем пребывания реагентов в аппарате. Решением этих и многих других проблем является проведение процессов, лимитируемых массообменом, в турбулентных потоках, ограниченных непроницаемой стешсой, т.е. в трубчатых аппаратах вытеснения, но в турбулентных потоках. [c.57]

    Для ньютоновской жидкости вязкость является свойством среды (функцией состояния) и не зависит от градиента скорости. Это сира-ведливо только для ламинарного течения. В таком случае массообмен между смежными слоями жидкости осуществляется лишь диффузией. Величину т] называют также молекулярной вязкостью. В турбулентном потоке между слоями происходит дополнительный обмен макроскопических объемов ншдкости вследствие конвентив-ного перемешивания, а следовательно, возрастает касательное напряжение, необходимое для получения такого же градиента скорости т. е. возрастает вязкость, которая будет являться суммой молекулярной и турбулентной вязкостей. Турбулентная вязкость многократно превышает молекулярную вязкость и уже не [c.30]

    В кимической промышленности широко используются пленочные массообменные аппараты, в которых реализуется режим турбулентного движения таза и ламинарного движения стекающей пленки. Чисто ламинарное стека ние жидкости имеет место при числах Рейнольдса Ке = 164-20. В реальных аппаратах, работающих при малых нагрузках по жидкости, то есть при числах Рёйнольдса до Ке = 60 80, происходит переход к волновому режиму стекАния пленки. Однако модель ламин рно стекающей пленки достаточно хорошо описывает процессы массообмена между жидкостью и газом Хатта осуществил теоретический расчет средней концентрации растворяющегося газа в ламинарйо движущейся пленке при допущении, что скорость плёнки по глубине жидкости остается постоянной. Вязовов , Левнч и ряд других исследователей предложили решение уравнения конвективной диффузии в жидкой пленке, считая распределение скоростей по толщине пленки параболическим. Однако в упомянутых выше работах система газ — жидкость в целом не рассматривалась. В работе были получены приближенные значения коэффициентов массоотдачи для ламинарного потока газа и ламинарно стекающей пленки. Настоящая работа посвящена изучению массообмена при противоточном движении ламинарной пленки жидкости и турбулентном потоке газа в трубке. [c.76]

    Из приведенных в табл. 25 данных следует, что гидролиз борнильных и изоборнильных эфиров в условия.х высокой турбулентности с целью сокращения продолжительности реакции вполне обоснован. Достигнутая Корото-вым и Выродовым продолжительность реакции около 100 с [39] для гидролиза изоборнилформиата на 99,9% примерно в 200 раз меньше продолжительности процесса в периодически действующих автоклавах, но в 1№ раз больше продолжительности реакции в гомогенной среде при тех же температурных условиях. Это понятно, если принять во внимание, что даже самый интенсивный массообмен и диспергирование веществ в гетерогенной среде ие превращают ее в гомогенную. В соответствии с этим реакция в условиях вы-сокой турбулентности продолжает протекать на поверхности раздела фаз, правда, значительно увеличенной по сравнению с той, которая получается по существующему процессу. Тем ие менее достигнутая скорость реакции в прямом турбулентном потоке позволила разработать непрерывный, высокопроизводительный процесс гидролиза изоборнилформиата. [c.100]

    Наибольший интерес представляют исследования, в которых устанавливается раздельное влияние неадиаба-тичности на массообмен в паровой и жидкой фазах. Обстоятельные исследования влияния конденсации и испарения на эффективность пленочной ректификационной колонны при турбулентном потоке паров [58, 59] показали, что в режиме укрепления частичная конденсация на 10—20% ухудшает массообмен в паре и улучшает его в жидкости. [c.105]

    При анализе интенсивности массообменных процессов в системах с дисперсной твердой фазой существеное значение имеет характер обтекания поверхности твердых тел турбулентными потоками вязких жидкостей — газов, паров и капельных жидкостей. Какова бы ни была степень турбулентности набегающего потока, вблизи твердой поверхности, от точки набегания вначале формируется ламинарный пограничный слой (рис. 1.2) и только при значении Ке = ШохД 1,5-10 ламинарное течение в пределах пограничного слоя теряет внутреннюю устойчивость и вниз по направлению потока образуется турбулентный пограничный слой с тонкими ламинарным подслоем в непосредственной близости от твердой поверхности. Распределение скоростей в пределах ламинарного подслоя, его толщина, а также распределение осредненных скоростей в турбулентном пограничном слое оказываются соответствующими распределениям этих величин при взаимодействии турбулентного потока с безграничной стенкой, а верхняя граница пограничного слоя удаляется от стенки с увеличением расстояния от точки набегания. [c.13]

    Когда сплошная фаза фильтруется через слой дисперсного материала, некоторые струйки сплошной среды могут затормаживаться при их взаимодействии с частицами слоя, а другие элементы потока могут проходить через зазоры между частп-цамн относительно быстро, что приводит к дополнительному расширению кривой плотности распределения р(т). При движении через массообменный аппарат потока дисперсной фазы происходит процесс случайного взаимодействия и перемещения отдельных частиц или пакетов частиц, что также приводит к различным временам пребывания тех или иных порций дисперсного материала. Статистически неупорядоченный характер перемещения частиц по аналогии с процессом турбулентной диффузии в потоке сплошной среды позволяет полагать и здесь механизм случайного перемещения частиц квазидиффузионным. [c.73]

    Традиционные способы интенсификации процесса экярагирования в основном базируются на теории изотропной турбулентности [63-67], согласно которой скорость массообменного процесса определяется величинами пульсационных составляющих скорости у и давления р турбулентного потока. В отсутствие внешних сил движение жидкости относительно частиц возможно при условии, что жидкость движется ускоренно или замедленно [68]. Ускорение в турбулентном потоке [c.495]

    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]

    Благодаря пульсационной скорости и происходит энергичный тепло- и массообмен в потоке. Если эпюра скоростей по сечению канала при ламинарном движении изображается параболой (рис. 8-1), для которой отношение средней скорости по всему сечению к максимальной скорости по оси гнУо будет Шср/йУо=0,5, то при турбулентном движении из-за выравнивающего действия пульсационных скоростей отношение ШсрМо = = 0,75 - 0,84. Состояние турбулентного потока характеризуется степенью [c.94]

    Благодаря пульсационной скорости и происходит энергичный тепло-и массообмен в потоке. Если эпюра скоростей по сечению канала при ламинарном движении изображается параболой (рис. 2-1,а), для которой отношение средней скорости по всему сечению к максимальной скорости по оси Шо будет гг)ор/шоя= 0,5, то при турбулентном движении из-за выравнивающего действия пульсационных скоростей отношение Шср/гУо = = 0,75- 0,84 (рис. 2-1,6). Состояние турбулентного потока характеризуется степенью турбулизации етурб и масштабом турбулентности /турб. Степень турбулизации может быть различной, что существенно влияет на характер движения. Степень турбулизации выражается отношением среднеквадратичной пульсационной скорости в потоке к средней скорости потока  [c.36]

    При теоретическом анализе распределения скорости и концентрации пара в поперечном сечении пленочной массообменной колонны с круглым или прямоугольным поперечным сечением в условиях гидродинамически стабилизированного турбулентного потока пара выведены уравнения, -связывающие средний состав пара в поперечном сечении с составом его на оси колонны. Эти уравнения использованы для обработки экспериментальных данных. В результате получены соотношения для практических расчетов процессов массопереноса. Доказано, что распределение концентрации в круглом и плоском орошаемом канале подчиняется степенному закону и степенной показатель профиля канцеитрации совпадает с аналогичным показателем поперечног профиля скорости. Установлено, что в рассмотренных условиях поперечное распределенае скорости практически не влияет на поперечный профиль концентрации. [c.93]

Смотреть страницы где упоминается термин Массообмен в турбулентном потоке: [c.172]    [c.619]    [c.270]    [c.105]    [c.66]    [c.107]   
Смотреть главы в:

Массообменные процессы химической технологии -> Массообмен в турбулентном потоке



ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Массообмен

Поток турбулентный



© 2025 chem21.info Реклама на сайте