Массопередача во время образования капель

Прямые экспериментальные методы определения величины концевого эффекта, основанные на непосредственном измерении концентрации за время образования капли, отсутствуют. В работах [333, 337, 338] концентрацию экстрагируемого каплей вещества замеряли после ее обратного втягивания в капилляр. Этот метод нельзя считать прямым, поскольку процесс образования капли и ее последующего втягивания в капилляр неадекватны. Плотность диффузионного, потока велика в начальный период образования капли и уменьшается по мере роста капли и ее дальнейшего втягивания в капилляр. По-видимому, этот метод должен приводить к несколько заниженным значениям коэффициента массопередачи. Экспериментальные данные работ [333, 337, 338] по концевому эффекту при лимитирующем сопротивлении дисперсной и сплошной фаз методом втягивания в капилляр привели к удовлетворительному соответствию с результатами расчетов по формуле Ильковича, согласно которой а = 1,52. [c.213]

Если время образования капли велико, то в методе отбора проб на весьма малых высотах колонны массопередачей при движении и коагуляции можно пренебречь по сравнению с массопередачей в период образования капли и рассчитывать коэффициент непосредственно по [c.213]

Пример 2.3. Бензольная капля после образования в капилляре диаметром 0,15-10 м начинает двигаться в колонне, заполненной водным раствором уксусной кислоты. Высота колонны й = 1,5 м. Определить коэффициент массопередачи, пренебрегая массопереносом во время образования капли по сравнению с массопередачей в период свободного движения. [c.84]

Если время образования капли велико, то в методе отбора проб на весьма малых высотах колонны массопередачей при движении и коагуляции можно пренебречь по сравнению с массопередачей в период образования капли и рассчитывать коэффициент а непосредственно по формуле (2.127). Такая обработка экспериментальных данных работы [84] при // > 1 с дает значение ос = 3,5 0,3 [81]. Эта же методика была применена в работе [81] для системы бензол — уксусная кислота — вода. По опытным данным при tf > 1 для а получено вначение а = 3,3 0,3 (рис. 2.21). [c.94]

Поповичем [333] осуществлен систематический обзор приближенных моделей массопередачи в период образования капли и показано, что количество вещества, поступившего в каплю за время I, может быть представлено выражением [c.212]

Рассуждения о массопередаче во время образования капель при неустойчивой поверхности раздела фаз справедливы для других периодов существования капли. Модели, предложенные для процессов в дисперсной и сплошной фазе, даны только для стабильной поверхности. [c.346]

Кинетика реакций изучается методом начальных скоростей [16—18], а также при установившемся режиме движения и массопередачи [19]. В последнем случае возникает задача экспериментального или теоретического учета концевого эффекта, т. е. количества вещества, перенесенного за время формирования капли и ее неустановившегося движения. Экспериментальному методу придается большее значение, чем теоретическому. Последний, как указывалось, имеет слишком большие ограничения. Пока удается описать массопередачу лишь во время медленного роста капель небольшого размера и при отсутствии целого ряда поверхностных процессов (образование СМБ, самопроизвольная поверхностная конвекция). [c.188]

В некоторых работах [35, 36] для исследования процесса массопередачи используют колонны, заполненные сплошной фазой, в которой опускаются или всплывают капли другой фазы, подаваемой через капилляры, обеспечивающие определенные размеры этих капель. Эта фаза собирается вверху или внизу колонны, откуда отбирают пробы для анализа. Если число капель, поступающих в единицу времени, мало, то можно принять, что во время движения капель концентрация в сплошной фазе практически постоянна и при общем небольшом числе капель равна исходной концентрации. В этих колоннах сложно определить концевые эффекты, влияние массопередачи при образовании капель и их слиянии. Например, в распылительных колоннах, где образуется много мелких капель, извлечение за счет концевых эффектов может превышать 50% общего количества вещества, перешедшего из одной фазы в другую [37]. Влияние концевых эффектов можно уменьшить увеличением длины колонны. В подобных колоннах трудно изменить гидродинамический режим, что необходимо для решения вопроса о режиме экстракции и правильной оценки причин изменения скорости с изменением условий. Вероятно, с этой целью можно использовать пульсационные колонны, в которых гидродинамиче- [c.30]

Значительную погрешность в результаты эксперимента вносит массопередача во время образования капель или пузырей. При времени образования капли 2—3 с концевой эффект 4обр может достигнуть 60—70%. Это особенно важно в случае, когда процесс имеет нестационарный характер и скорость массопередачи зависит от начального распределения концентрации, так как при этом практически не удается учесть влияние концевого эффекта и вычислить истинный коэффициент массопередачи. Поэтому опыты должны проводиться таким образом, чтобы время образования капли или пузыря не превышало 0,1 с. [c.216]

Массопередача, обусловленная только диффузие . Для математического описания массопередачи во время образования капли необходимо знать физические явления, происходящие в капле и в погра-пичных слоях. Эти явления в настоящее время не поддаются описа-нпю, поэтому для анализа экспериментальных данных следует использовать некоторые модели. Прп устойчивой поверхности раздела фаз поведение растущего пограничного слоя можно наглядно представить следующими моделями [c.329]

Вероятнее, однако, что модель 3 ближе к реальным условиям. Поэтому для оценки массопередачи во время образования капли -Л ожно рекомендова] ь следующее уравнение [c.332]

В сумме за эти два периода экстрагируется 11—30%. Вест [11 Э], исследуя ту же систему, что и Шервуд (и на подобной установ С , , установил, что экстракция за время образования и исчезнове 5 капли составляет всего 14—20%, но и общая степень экстрагирова-ч ния была ниже. Причиной расхождений своих результатов с зультатами Шервуда Вест считал загрязнения, источником которых был материал трубок, подводящих жидкости в колонну. Контрольные исследования показали, что он пользовался трубками из пластмассы, содержащей пластификатор (спирт), который вымывался бензолом и как добавочное вещество образовывал на поверхности контакта фаз оболочку (межфазовый барьер), затрудняющую перенос молекул. Шервуд пользовался стеклянными трубками. В связи с этим Вест обращает внимание на роль, которую могут играть разные загрязнения при массопередаче. [c.85]

Массоперенос в пузыре. Вследствие того, что коэффициенты диффузии в газе на 4 порядка выше, чем в жидкости, процесс массопереноса в пузыре протекает значительно быстрее, чем в каплях. Степень извлечения различных газов и паров из пузыря диаметром 4 мм, равная 99 %, может достетаться уже на высоте слоя жидкости от 2 до 10-12 см. Такая высокая скорость массопереноса в пузырях приводит к значительным трудностям при экспериментальном исследовании этого процесса. Трудности эти связаны с очень большим вкладом так называемых концевых эффектов в общее количество вещества, поступающего в пузырек в процессе его существования. Разделить стадии, из которых складывается общий процесс массопереноса в пузырьке (массоперенос во время образования, собственно движения и коалесценции на поверхности жидкости) практически невозможно. При этом степень поглощения в процессе образования пузыря и выхода его на поверхность жидкости может составлять до 50 % и выше. Кроме того, в связи с очень большой скоростью массопереноса в процессе движения становится заметным влияние так называемого поверхностного сопротивления. По-видимому, этим объясняется тот факт, что в настоящее время механизм массопередачи в пузырьке до конца не выяснен, а имеющиеся экспериментальные результаты по определению коэффициентов массоотдачи достаточно противоречивы. Многочисленные результаты по определению коэффициентов массоотдачи при лимитирующем сопротивлении газовой фазы на барботажных тарелках различных конструкций практически не дают никакой информации о механизме массопередачи в движущихся пузырях. Это связано с тем, что в такого рода экспериментах определяется суммарный коэффициент массоотдачи на тарелке, включающий все три стадии процесса. [c.285]

Хертьес и де Ни [16] разработали л1етод, позволяющий более четко разграничивать модели 2 и 3. Согласно предложенному методу изучают массопередачу к каплям одинакового объема, но возникающим за различное время. Это достигается за счет изменения интервалов между образованием капель (при постоянной частоте). [c.331]

Механизм такого снижения коэффициентов массоотдачи в газовой фазе по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией конвективного массопереноса, еще не достаточно изучен. Можно предположить, что это является следствием образования на границе раздела фаз энергетического или механического барьера из адсорбированного слоя молекул растворимых или нерастворимых веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), специально вносимых в жидкую фазу в небольших количествах, на скорость массопередачи исследовалось неоднократно [5]. Такое влияние в основном является негативным, однако при некоторых видах ПАВ может приводить и к ускорению массопередачи. Уменьшение скорости массопереноса при добавках ПАВ происходит не только вледствие изменения гидродинамических условий, в частности подавления циркуляции внутри капли или пузыря. Разработана модель [16], согласно которой растворимые ПАВ адсорбируются поверхностью капли или пузыря и накапливаются в кормовой ее части в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления или барьера. Присутствие не растворимых в воде веществ также может способствовать уменьшению скорости массопереноса. В [48] отмечается, что скорость испарения воды в пузырек падала в несколько раз, когда в воде присутствовали капельки не растворимого в ней ундекана, которые могли захватываться всплывающим пузырьком и экранировать его поверхность. Однако в настоящее время нет ответов на вопросы о том, могут ли незначительные количества ПАВ или загрязнений, содержащихся в обычных жидкостях, создать на поверхности [c.286]

Процесс массопередачи в период роста н отрыва капли от капилляра, когда поверхность,и объем капли непрерывно изменяются, не поддается строгому математическому описанию и в настоящее времЯ изучен мало. На практике количество вещества, перешедшего в каплю в период образования, обычно определяют методом экстраполяции степени извлечения на нулевую высоту колонны. Эту величину принято называть концевым эффектом. Ниже будет показано, что это не всегда корректно. В дальнейшем под концевым эффектом будем понимать степень звлечения, достигаемую в момент отрыва капли от капилляра. [c.91]

Концевой эффект на входе диспергированной фазы в случае капельного истечения жидкости объясняется некоторыми авторами дополнительным насыщением капли за время ее образования и отрыва, а также некоторым увеличением скорости массопередачи в начальный момент движения капли из-за более высокой степени ее турбулизации. Однако, как было показано в работе [101], концевой эффект на входе диспергированной фазы наблюдается лищь при экстракции в системах, где лимитирующим является сопротивление диспергированной фазы. В случае же, когда лимитирующим является сопротивление сплошной фазы, концевой эффект на входе диспергированной фазы не наблюдается. В табл. 4-6 приведены данные, полученные при экстракции в системе вода — анилин — ксилол ири различной высоте рабочей зоны колонны. [c.109]

В отличие от исследований Кронига и Бринка в работах Левича, Воротилина и Крылова [10—12] предполагается, что при больших числах Пекле, по аналогии с внешней задачей, основное изменение концентраций происходит в тонком диффузионном пограничном слое, а в ядре концентрация постоянна. Данной модели соответствует стационарный механизм массопередачи, в то время как согласно Кронигу и Бринку процесс существенно нестационарен вплоть до чисел Фурье т = 0,05. Именно нестационарностью процесса при лимитирующем сопротивлении диспергированной фазы объясняются концевые эффекты, наблюдаемые при весьма малом времени капле-образования [2, 13]. [c.139]