Процессы диффузии в насадочных колоннах

Процессы диффузии в насадочных колоннах [c.64]

Маршалл и Пигфорд [189] также вывели основные уравнения материального баланса как для насадочной и тарельчатой колонн, так и для аналогичного процесса диффузии при противотоке. Для насадочной колонны основное уравнение имеет вид [c.82]

Метод теоретических тарелок позволяет, таким образом, для противоточных аппаратов обойти расчет самого диффузионного процесса он заменяется расчетом равновесия, дополненным эмпирическими коэффициентами. Если известны коэффициенты переноса, то длину, эквивалентную одной теоретической тарелке, или коэффициент полезного действия можно рассчитать. Для тарельчатых колонн естественным представляется нестационарный метод расчета коэффициента полезного действия, подробно разработанный Кишиневским [8]. В этом методе рассматривается нестационарный процесс диффузии для жидкой частицы за время ее пребывания на тарелке, без пользования понятием приведенной пленки. Для насадочных колонн успешно применяется стационарный метод расчета в приближении двойной пленки при этом число теоретических тарелок выражается через число единиц переноса (ЧЕП), которое, согласно формуле (III, 38а), связано с критерием Стэнтона. Изложение этого вопроса можно найти в монографии Рамма [9], к которой и отсылаем интересующегося читателя. Анализ, учитывающий процессы не только диффузии, но и теплопередачи, дал Жаворонков [101. [c.167]

При помощи описанной методики в работе [16] были рассчитаны параметры математической модели массопередачи для случая десорбции СОг из воды воздухом в насадочной колонне диаметром 920 мм, высотой 855 мм с кольцами Рашига, проведенные расчеты показали, что значения Ре, определенные из экспериментальных данных о фактическом процессе массопередачи, в несколько раз отличаются от тех значений, которые получаются при расчете их по уравнениям, обобщающим экспериментальные данные по гидродинамической структуре потока на холодных моделях. Полученные выводы согласуются также с аналогичным сравнением параметров математических моделей массопередачи в перекрестном токе и свидетельствуют о том, что используемые в настоящее время расчетные зависимости для коэффициентов турбулентной диффузии [c.211]

Следующий уровень описания — дисперсионные модели. При этом считается, что процесс обладает турбулентностью или поток движется в геометрически сложных системах, таких, например, как насадочные колонны. Значения зависимых переменных усредняются по времени, и балансные уравнения включают дисперсионные члены, обусловленные мелкомасштабными неоднородностями, а не молекулярной диффузией. Эти члены содержат частные производные второго порядка кроме того, в них входят коэффициенты, зависящие от режима потока и свойств жидкости. В табл. 3.2 приведены дисперсионные уравнения в декартовых и цилиндрических координатах. [c.86]

В насадочной колонне в течение процесса ректификации жидкая фаза обычно распределена в виде тонкой пленки, обволакивающей поверхность элементов насадки. Массообмен при этом происходит на границе раздела пар — жидкая пленка. Так как можно считать, что в тонкой жидкой пленке однородность состава по толщине этой пленки устанавливается сравнительно быстро, то массообмен в целом будет определяться скоростью диффузии примесного компонента в паровом пространстве. В соответствии с этим величина к в уравнении (П-40) будет тем больше, чем больше удельная поверхность контакта фаз и чем выше скорость диффузии примесного компонента в паровой фазе. С другой стороны, диффузия в паре имеет турбулентный характер, поскольку пар проходит между элементами насадки по каналам различной формы и различных направлений. При возрастании линейной скорости парового потока турбулентность в паре увеличивается, вследствие чего может происходить изменение величины к и, следовательно, скорости массообмена. [c.49]

Если рассматривается модель процессов массопередачи, то при выборе коэффициентов массопередачи следует отдавать предпочтение данным, полученным из основании обобщения результатов большого числа опытов, проведенных на заводских аппаратах, с учетом структуры потоков и гидродинамических режимов значительного количества систем. В связи с этим отметим, в частности, что достаточно надежными можно считать данные о тарельчатых колоннах, учитывающие коэффициенты турбулентной диффузии , и о насадочных колоннах в точке инверсии, для которой измерены все гидродинамические параметры . [c.115]

Автомодельный режим может возникать в любых процессах, причем автомодельность может характеризоваться независимостью процесса от любого параметра, типичного для данного процесса, т. е. процесс может быть автомодельным в смысле независимости от линейных размеров системы, от некоторых физических свойств системы и т. д. Так, например, режим эмульгирования в насадочных колоннах является автомодельным в смысле независимости от молекулярных характеристик процесса, таких как молекулярная вязкость и молекулярная диффузия. Распределение жидкости по сече-йию насадочной колонны в режиме эмульгирования становится автомодельным, так как не зависит от диаметра колонны. [c.134]

Автомодельный режим может возникать в различных процессах. Автомодельность может характеризоваться независимостью процесса от любого параметра, т. е. он может быть автомодельным в смысле независимости от линейных размеров системы, от некоторых физических свойств системы и т. п. Так, например, режим эмульгирования в насадочных колоннах является автомодельным в смысле независимости от молекулярных характеристик процесса, таких, как молекулярная вязкость и молекулярная диффузия. Распределение жидкости по сечению насадочной колонны в режиме эмульгирования становится автомодельным, так как не зависит от диаметра колонны. Наличие автомодельных условий, т. е. исключение влияния одного или нескольких параметров на процесс, значительно упрощает задачу моделирования процесса в целом (например, моделирование процесса ректификации в насадочных эмульгационных колоннах). Режим так называемого захлебывания в диффузионных аппаратах является автомодельным режимом двухфазных систем. [c.122]

Из анализа имеющихся теоретических и экспериментальных данных может быть сделана оценка величин показателей степени р и q, исходя из зависимости частных высот единиц переноса от диффузионного критерия Прандтля в виде hy = С Рг ш = Prl или по непосредственным данным о влиянии коэффициентов молекулярной диффузии на коэффициент массоотдачи. Тогда, определив опытным путем значения общих высот единиц переноса h iy и h oy для двух рассматриваемых разбавленных растворов, нетрудно вычислить hx и h x и определить, какой фазой лимитируется процесс массопередачи. При этом для используемых растворов должны быть заранее определены т и т". Целесообразно выбирать такие пары растворов, которые имеют заметное различие в тангенсах угла наклона равновесной линии. Это позволит с большей точностью находить частные высоты единиц переноса. Подобный метод разложения коэффициентов массопередачи может быть применен как для насадочных, так и для тарельчатых колони [65, 66, с. 76]. [c.96]

Применимость диффузионной модели для описания процесса продольного перемешивания в сплошной фазе в насадочной пуль-сационной колонне была проверена путем измерения коэффициентов турбулентной диффузии тремя методами, различавшимися по способу введения метящего вещества. Метящее вещество вводилось кратковременным импульсом, непрерывно и по синусоидальному закону. [c.96]

Так как толщина жидкой пленки обычно невелика, то в нервом приближении можно полагать, что выравнивание состава жидкости по толщине пленки в поперечном сечении колонны в процессе ее работы происходит практически мгновенно. Следовательно, скорость межфазового массообмена в целом должна определяться диффузией интересующего компонента в паровой фазе. Таким образом, пленочные колонны по характеру контакта фаз близки к насадочным. Поэтому все уравнения, полученные для насадочных ко- [c.93]

При движении полос веществ по слою сорбента в хроматографической колонне происходят два основных процесса разделение и размывание. Размывание полос в насадочных хроматографических колонках происходит под действием различных диффузионных причин Один из самых больших вкладов в размывание вносит молекулярная диффузия. Поставив опыт таким образом, чтобы по возможности исключить другие виды диффузионных размываний, по ширине полос можно определить величины коэффициентов молекулярной диффузии. Наиболее точные результаты получаются при измерении ширины размывания полос в ненаполненных колоннах. Сам по себе такой метод измерения по существу не связан с методом хроматографии. Однако измерения удобно проводить на хроматографической [c.235]

Ламинарный или пленочный режим в трубчатых аппаратах существует только при малых скоростях и характеризуется спокойным стеканием жидкости по стенкам трубы. При увеличении скорости пара поток его воздействует на жидкую пленку, затормаживая ее движение. При этом на границе пара и жидкости образуются паровые вихри. Механизм процесса массопередачи при этом изменяется, и начинает преобладать турбулентная диффузия. При дальнейшем увеличении скоростн возникает режим, который по аналогии с насадочными колоннами получил наименование эмульгационного [97). [c.49]

Необходимое условие процесса ректификации - различная летучесть (упругость пара) отдельных компонентов. При взаимодействии противоточно движущихся потоков в процессе ректификации происходит диффузия легколетучего компонента из жидкости в пар и труднолетучего компонента из пара в жидкость. Способ контактирования потоков может бьггь ступенчатым (в тарельчатых колоннах) или непрерывным (в насадочных колоннах). [c.987]

Проведенное подробное исследование процесса водной абсорбцип хлора в насадочных колоннах [381 подтвердило ранее сделанный [39, 40] вывод, что фактические коэффициенты абсорбции для системы хлор — пода значительно ниже величин, вычисленных на основании уравнений для расчета коэффициентов абсорбции, отнесенных к жидкостной пленке. Низкое значение коэффициентов абсорбции объясняют отношением скоростей стадий гидролиза и диффузии. Предложено использовать в расчетах процесса водной абсорбции хлора пссБдокоэффициент абсорбции, вычисленный, исходя пз движущ ей силы негидролизованного хлора. [c.139]

Как и в случае обычных насадочных колонн, были получены экспериментальные профили концентраций для систем вода — кротоновая кислота — изодекан и вода — уксусная кислота — диизобутилкетон. Они сравнивались с рассчитанными по эксперименталь- ным данным о продольнол перемешивании. Получено хорошее согласие с моделью двухфазной одномерной диффузии, что подтверждало адекватность представления о поведении жидкости в насадочных колоннах с ее реальным поведением и возможность использования данных о продольном перемешивании для расчета процессов. [c.138]

В насадочных пульсационных колоннах может применяться любая насадка. Однако стабильная работа насьшной насадки достигается только после ее предварительного уплотнения. Интенсификация процесса массопередачи достигается за счет редиспергирования, многократных соударениий капель с насадкой и нового запуска процесса диффузии после встряхивания капель. Наиболее эффективна специально разработанная для пульсационных колонн пакетная насадка КРИМЗ с высоким проходным сечением прямоугольных отверстий. Отверстия имеют отбортовку, которая способствует закрутке потока проходящей жидкости. За счет этого достигается высокая равномерность распределения дисперсной фазы по сечению аппарата и уменьшается продольное перемешивание. Применение пульсаций в насадочных и тарельчатых аппаратах позволяет в 3-10 раз повысить их эффективность. Производительность пульсационных экстракторов примерно на 30 % превышает производительность роторных аппаратов. [c.38]

Чильтон и Кольбэрн [10] разработали другой дифференциальный метод расчета насадочных колонн, в котором устанавливается соотношение между явлением ректификации и другими процессами, связанными с диффузией, как, например, с адсорбцией [167]. Колонны сравниваются по ВЕП —высоте единицы переноса так же, как это делалось для ВЭТТ. Число единиц переноса определяется уравнением [c.66]

От реальной тарелки в тарельчатой колонне мы подошли к понятию теоретической тарелки. Какие же условия имеют место в насадочных ректификационных колонках, содержащих упорядоченную или неупорядоченную насадку При наличии противотока жидкой флегмы и паров между кубом и конденсатором в результате одновременно протекающих процессов установления равновесия благодаря диффузии в горизонтальном направлении и смещения равновесия вследствие извне созданного противоточного движения фаз достигается разделение компонентов и обогащение паров нижекипящим компонентом [1]. На рис. 85 схемати- [c.138]

Задачей моделирования является определение высоты насадки. Для этого разработана математическая модель многокомпонентной ректификации, основанная на фундаментальных уравнениях многокомпонентного массопереноса и дифференциальных уравнениях описывающих движение фаз в колонне. Равновесные данные и матрица коэффициентов многокомпонентной диффузии определялись по разработанным методам молекулярностатистической теории на основе потенциалов межмолекулярного взаимодействия и частичных функций распределения. Расчет процесса ректификации смеси состоящей из нескольких десятков компонентов по такой модели является трудоемким, поэтому рассматривалась только насадочная часть колонны К - 701. Входные концентрации и расходы в насадочную часть были взяты из тарелочного расчета колонны К - 701, который проводился традиционным методом теоретических тарелок и проверялся по промышленному эксперименту (глава 4). [c.202]

Формулу (III-31) удобно сравнить с аналогичной формулой (11-46), выведенной для насадочной ректификационной колонны . Из этого сравнения следует, что 3Dbyi/W — величина, аналогичная константе массообмена в процессе ректификации, которая лежит в пределах 10 —10" секг-К Коэффициент диффузии в твердых телах обычно мал. Так, для металлов он составляет [c.104]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология