Общие вопросы массопередачи

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МАССОПЕРЕДАЧИ [c.5]

Общие вопросы массопередачи [c.6]

Раскрытие закономерности Р Т) позволит решить другие важные вопросы, связанные с разложением общего коэффициента массопередачи на частные и физическим моделированием про-цесса очистки веществ. [c.37]

В настоящее время могут быть сформулированы общие принципы построения инженерных методов расчета процессов ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей, хотя многие вопросы массопередачи и гидродинамики еще требуют экспериментального и теоретического изучения. В дальнейшем, очевидно, удастся полностью перейти к строгому решению общей системы дифференциальных уравнений массообмена и гидродинамики. [c.3]

Локальные коэффициенты массопередачи. Все рассмотренные выше вопросы, связанные со скоростью массопередачи, относятся к локальным или мгновенным) коэффициентам массопередачи. В реальном процессе экстракции вследствие изменения концентрации распределяемого компонента движущая сила процесса, физические свойства веществ, гидродинамические условия и другие параметры, от которых зависят величины локальных частных и общих коэффициентов массопередачи, изменяются в пространстве (неодинаковы по величине в различных точках экстракционного аппарата) или во времени. Поэтому на практике скорость массопередачи должна рассматриваться совместно с уравнениями материального баланса. [c.206]

Эффект массообмена в распылительной части колонны мы попытались описать общим уравнением массопередачи, оперируя объемным коэффициентом массопередачи. При этом, естественно, возник вопрос о структуре и выражении определяемого критерия подобия. Так как в исследованных нами процессах, как и во мно- [c.185]

На совещании широко обсуждались общие вопросы процесса экстракции и экстракционной техники, механизма массопередачи при жидкостной экстракции, расчета пульсационных, смесительно-отстойных и других высокоэффективных экстракторов, подбора новых экстрагентов, а также разработки и внедрения промышленных схем процессов экстракции и хемосорбции. Кроме того, были рассмотрены вопросы гидродинамики экстракционных процессов и гидравлического моделирования экстракторов для крупнотоннажных производств. [c.6]

Четвертый выпуск сборника содержит краткие сообщения о научно-исследовательских работах, выполненных в СССР в 1967 г. в области массообменных процессов химической технологии. Эти работы посвящены общим вопросам теории массопередачи, кинетике массообмена отдельных технологических процессов в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция), газ — твердая фаза и жидкость — твердая фаза (сушка, адсорбция, ионообмен, экстрагирование, кристаллизация), а также кинетике процессов, осложненных химическими реакциями. В отдельной главе рассмотрены методы расчета оптимизации и моделирования массообменных процессов. [c.2]

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ МАССОПЕРЕДАЧИ [c.5]

I. Общие вопросы теории массопередачи [c.214]

Прежде чем подробно рассматривать описанные процессы, необходимо выяснить некоторые общие вопросы, относящиеся к массопередаче и диффузии. [c.245]

По вопросу о связи общего коэффициента массопередачи с частными в каждой из взаимодействующих фаз в литературе имеются самые противоречивые сведения. Раздельное изучение массопередачи в каждой из фаз с учетом их физико-химических свойств является, по-видимому, единственным способом подхода к математическому описанию процесса массопередачи в общем случае. [c.6]

В сборнике дано краткое содержание около 200 научно-исследовательских работ по массообменным процессам химической технологии, выполненных в СССР в 1965 г., но еще не опубликованных в печати. Эти работы посвящены общим вопросам теории и расчетной практики процессов массопередачи, гидродинамике и кинетике массообмена отдельных технологических процессов в системах газ — жидкость и жидкость — жидкость (абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция), газ —твердая фаза и жидкость — твердая фаза (сушка, адсорбция, экстрагирование кристаллизация), а также процессов, осложненных химической реакцией. [c.2]

Основные принципы и методы расчета аппаратуры, предназначенной для проведения процессов разделения, представлены для равновесных ступеней и аппаратов, в которых осуществляется непрерывное изменение концентраций. Важнейщие понятия проиллюстрированы на примере процесса абсорбции газа в тарельчатых колоннах и насадочных башнях. Рассмотрение ограничено бинарными системами при постоянной их температуре и давлении. Кратко изложены начала расчета многокомпонентной абсорбции углеводородов и методы учета неизотермических эффектов. Освещены также общие вопросы, касающиеся применения теории к процессам дистилляции, экстракции и отгонки легких фракций. Описаны ускоренные методы предварительного расчета тарельчатых и насадочных абсорберов и процессов в концентрированных газах. Развита приближенная теория многокомпонентной массопередачи при абсорбции. Приведена общая расчетная схема для строгого описания работы изотермических абсорберов. Интерпретированы известные определения эффективности тарелок и коэффициентов массопередачи. Авторы надеются, что данное в этой главе обсуждение в совокупности с фундаментальными понятиями, введенными в других главах книги, поможет читателю анализировать или рассчитывать более сложные абсорбционные процессы и иные операции. Подробное изложение общей теории расчета процессов и аппаратов химической технологии выходит далеко за рамки настоящей книги. Поэтому в главу включена довольно полная библиография по рассматриваемой проблеме. Предполагается, что заранее известны рабочие характеристики оборудования, методы экспериментального определения и расчета которых освещены в главе П. [c.426]

Вопросам массопередачи в системе жидкость — жидкость посвящено большое число работ, предложен ряд механизмов этого процесса. В общем [c.108]

Брауэром [54] в общей форме изложены теоретические основы процессов массообмена и разделения одно-и многофазных систем. При этом рассмотрен массо-перенос в неподвижных и движущихся средах. Для изучающих ректификацию особенный интерес представляют разделы Массопередача в неподвижных и подвижных слоях насадки , Массоперенос через границу раздела в простых двухфазных системах и Массоперенос в двухфазных потоках промышленных аппаратов . Холланд [55] подробно обсуждает вопросы многокомпонентной ректификации. В своей монографии [43а] Биллет освещает вопросы применения ректификации в промышленности. [c.17]

Условие аддитивности сопротивлений массопередаче в подвижных системах газ — жидкость неоднократно рассматривалось в научной литературе. Достаточно подробно этот вопрос проанализирован, например, в монографиях [1,2]. Большинство исследователей считает, что сопротивление массопередаче в общем случае оказывают <обе фазы и что справедливость уравнения (3.4) подтверждается. [c.66]

Таким образом, при изучении гидродинамической структуры потоков на основе функций РВП дифференциальные уравнения гидродинамики заменяются уравнениями математических моделей условного процесса, характеризующего дисперсию потока. Несмотря на чисто формальное описание гидродинамической структуры потоков, уравнения математических моделей с определенными из опыта коэффициентами дают возможность правильно рассчитывать изменение концентраций распределенного компонента в системе, а при переходе к массопередаче — определять общую ее эффективность. Следовательно, вся сложность изучения гидродинамики двухфазных течений в методе функций РВП переносится на простейшие уравнения математических моделей гидродинамических структур потоков и главным образом на экспериментальные значения параметров этих моделей, т. е. на коэффи циенты уравнений математических моделей. В связи с этим, вопросам определения параметров математических моделей гидродинамических структур потоков обычно уделяется большое внимание. [c.126]

В общем случае рассмотрение задачи о массопереносе через сферическую границу раздела фаз включает следующие этапы. Решается система уравнений Навье — Стокса, записанных для каждой из фаз, и определяется распределение скоростей в фазах. Полученное распределение скоростей используется для решения уравнения конвективной диффузии и определяются локальные коэффициенты массопередачи в виде функции сферических координат. Вычисляется среднее по всей поверхности капли значение коэффициента массопередачи в виде функции от времени протекания процесса. Рассчитываются средние по времени коэффициенты массопередачи. Однако, при практическом рассмотрении данного вопроса делаются определенные допущения. Выделяются три случая лимитирующего сопротивления дисперсной фазы лимитирующего сопротивления сплошной фазы и соизмеримых сопротивлений в обеих фазах. [c.123]

Наибольшую трудность при анализе и обработке опытных данных с помощью пленочной теории вызывает вопрос определения концентраций на границе раздела и х , которая практически не поддается измерению. Поэтому расчет движущей силы процесса обычно ведут по равновесным концентрациям и фактически получают не пленочные коэффициенты массопередачи, а общие коэффициенты, как это в свое время отмечалось Касаткиным . [c.312]

Скорость большинства экстракционных процессов определяется массопередачей, т. е. эти процессы протекают в диффузионной области. Однако возможны случаи, когда общая скорость процесса экстракции определяется скоростью его химической стадии (процесс протекает в кинетической области). Изучение кинетики химической стадии процесса экстракции позволяет получить более ясное представление о механизме химического взаимодействия реагирующих веществ и приблизиться к решению вопроса о том, в какой фазе образуется экстрагируемое соединение. [c.202]

Поскольку теория процессов тепло- и массопередачи излагается в курсе процессов и аппаратов химической технологии, содержание данного пособия ограничено научными основами химических процессов, являющихся главной стадией производства. Курс базируется на предшествующих дисциплинах — органической и физической химии, курсе процессов и аппаратов, общей химической технологии. Авторы старались избегать повторений с этими курсами, хотя это не всегда оказывалось возможным из-за естествен-ного желания сохранить единство предмета, обосновать и развить практические следствия, вытекающие из того или иного вопроса теории. С другой стороны, данный курс предшествует курсу химии и технологии основного органического и нефтехимического синтеза, являясь его научной основой и мостом, связывающим его с общенаучными дисциплинами. [c.7]

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 переработку претерпела четвертая часть, где рассмотрены аппараты для проведения процессов массопередачи. При анализе работы аппаратов широко использован метод математического моделирования. Систематизированы математические модели различных типов аппаратов. Расширены вопросы, связанные с оформлением новых методов проведения процессов массопередачи насадоч-ные эмульгационные колонны и аппараты с внешним подводом энергии. Заново представлены общие закономерности гидродинамики бар-ботажного слоя, влияние структуры потоков на эффективность тарельчатых колонн Дана оценка эффективности массопередачи на тарелках при разделении многокомпонентных смесей, систематизированы математические модели тарельчатых ректификационных колонн. [c.4]

Тывать, что значения и к не одинаковы в различных точках. Среднее общее сопротивление массопередаче тогда будет выражаться усредненным значением локальных величин (каждая из которых получена суммированием локальных пленочных сопротивлений), а не суммой усредненных значений пленочных сопротивлений. Оба эти средние значения в общем случае будут не одинаковы, хотя априори нельзя установить, каким будет это различие. Этот вопрос был рассмотрен Кингом 1 . Мэннфорд Доубл провел ряд тщательно поставленных экспериментов для проверки существенности различия величин среднего общего сопротивления и суммы средних пленочных сопротивлений и прищел к выводу, что для практических инженерных целей оба способа усреднения не дают заметных расхождений между собой. Поскольку другой надежной информации по этому вопросу нет, то в данной книге значения к и Ек рассматриваются практически неизменными по всей поверхности. [c.148]

При постановке такого исследования неизбежно должны быть затронуты и некоторые более общие вопросы теории и практики массообменных процессов, а также вопросы методологии исслелТ,о-ваний в этой области. К числу таких вопросов относятся разработка и практическое осуществление методов определения фазовых коэффициентов массопередачи при ректификации и абсорбции, а также соотношение кинетических закономерностей, свойственных обоим процессам. [c.57]

Кинетика процесса медленной химическо11 реакции широко описана в литературе [6], поэтому пет необходимости останавливаться на этом вопросе. Следует только отметить, что количество продуктов, полученных в результате реакции третьего порядка, в общем балансе массопередачи, как правило, невелико. Поэтому процесс должен описываться уравнениями кинетики реакций второго порядка. [c.293]

Вопрос о коэффициенте межфазного массопереноса в случае катализсггора в виде утопленной насадки изучен недостаточно. Можно предполагать, что при достаточно малой толщине пленки жидкости на поверхности катализатора будет проявляться влияние химической реакции на коэффициент массопередачи, аналогично тому, как это показано в гл. 13 для двухфазного реактора. Однако поскольку доля такой поверхности в общей поверхности [c.189]

Существуют три параллельных механизма воздействия химической реакции на скорость массопередачи. Во-первых, наличие в системе химической реакции, как правило, оказывает влияние на установление равновесного распределения переходящего компонента между фазами и тем самым иа движущую силу процесса массопередачи независимо от способа ее выражения. Во-вторых, химическая реакция оказывает влияние на величину коэффициента массопередачи независимо от способа его выражения, т. е. независимо от способа выражения движущей силы процесса. Взаимное влияние химической реакции и процессов переноса рассматривается термодинамикой необратимых процессов. Общий подход к вопросу разработан Де Гроотом и Мазуром [1], которые рассмотрели процесс теплопередачи в системе с химической реакцией. Вопросы взаимного влияния массопередачи и химической реакции с позиций термодинамики необратимых процессов рассматривались Оландером [2], а также Фридлендером и Келлером [3]. Хотя количественные результаты были получены 13] лишь для области очень малых отклонений от химического равновесия, однако качественно было показано, что наличие объемной реакции приводит к увеличению потока массы. [c.226]

Из отгонной секции колонны и из стриппингов водяной пар с потоком нефтяных паров поступает в укрепляющую часть вакуумной колонны, где его присутствие в паровой фазе снижает парциальное давление нефтяных паров и соответственно температуру. С точки зрения основного процесса массопередачи водяной пар является здесь инертным компонентом, так как не участвует в массообменном процессе между паровой и жидкой фазами. Объемная доля водяного пара в общем потоке при указанных выше расходах — от 8 до 50%, и соответственно с этим снижается концентрация углеводородных компонентов в парах. Наличие водяного пара увеличивает сечение колонны, способствует уносу легкокипящих фракций с верха вакуумной колонны, что увеличивает энергозатраты на создание вакуума и конденсацию смеси нефтяных и водяных паров. В связи с этим вопрос о влиянии водяного пара на интенсивность массопереда- [c.83]

Вопрос о том, может ли граница раздела фаз оказывать дополнительное сопротивление массопереносу, неоднократно обсуждался в литературе [36—40]. Обзор Брауна [41] почти полностью посвящен влиянию поверхностно-активных веществ на скорость переноса вещества через межфазную границу. Хотя механизм влияния ПАВ на скорость массопередачи остается до конца не выясненным, тем не менее большинство исследователей приходит к выводу, что дей- i ствие ПАВ заключается в изменении гидродинамической остановки возле границы раздела фаз, т. е. способствует уменьшению коэффициентов массоотдачи. Последнее проявляется как дополнительное сопротивление массопередаче, но ничего общего с сопротивлением межфазной границы не имеет. Если это действительно так, то ПАВ не должны оказывать влияния на кинетику массопередачи в непере-мешиваемых двухфазных системах. Однако Витакер и Пигфорд [42] обнаружили сопротивление межфазной границы при абсорбции SO неподвижной водной фазой и отнесли его за счет присутствия поверхностно-активного хромотропного индикатора. Одним из возможных объяснений механизма влияния этого ПАВ, по мнению авторов, является образование электрических слоев на границе раздела фаз, оказывающих тормозящее действие переносу вещества. Вопрос о механизме этого торможения остался неясным. [c.386]

Кипение маловязких жидкостей во многом определяется закономерностями теплообмена проблемы разрушения газовых эмульсий жидкость — пары жидкости практическп не существует (при снижении температуры ниже температуры кипения вследствие конденсации пара пузырьки захлопываются ) и поэтому в данной работе эти вопросы не рассматриваются, тем более, что им посвящена специальная литература [253]. Методы математического описания процессов и аппаратуры, например, для удаления различных газов из воды (углекислого газа, кислорода и сероводорода) основаны на использовании общих уравнений диффузии и критериальных уравнений для отыскания коэффициента массопередачи [283]. [c.129]

Известные в литературе случаи кинетики массопередачи с необратимой реакцией вытекают из приводимых в этой главе уравнений, носящих более общий характер. Особое внимание уделено мало исследованному, но практически важному вопросу кинетики массопередачи с обратимой реакцией. Так, представляет определенный интерес вывод о применимости для инженерных целей метода расчета, рекомендованного Данкверт-сом ранее этот результат был проверен в ограниченном диапазоне изменения параметров и основывался скорее на интуитивных предположениях, чем на логических предпосылках. [c.18]

Анализ показывает [279], что при расчете кинетики хемодесорбции можно использовать уравнение такого же типа, что и при расчете прямого процесса, т. е. учитывать ускорение процесса через у, по крайней мере, при протекании реакции первого порядка. В этом смысле аналогия между расчетами прямого и обратного процессов подтверждается и в работе И. Д. Гридина [204], в которой применительно к десорбции СОг из водного раствора МЭА в поток азота показано, что можно пользоваться уравнением вида / = Ржй (Лр—Л ), причем в зависимости от состава и температуры жидкости значения коэффициента ускорения массопередачи у изменяются от 5,6 до 67,6. Однако, по-видимому, если химическая кинетика носит более общий характер, вопрос об аналогии двух процессов значительно усложняется и решение его требует проведения дополнительных исследований. [c.216]

Мы не будем рассматривать здесь многочисленные работы, посвященные массопередаче от газовых пузырей к жидкости, так как они упоминаются в недавнем обзоре Кальдербанка [56]. Подробный анализ проблемы содержится в книгах Шервуда и Пигфорда [319], Валентайна [341] и Хоблера [152]. Однако целесообразно дать некоторые общие сведения с тем, чтобы облегчить понимание вопроса. [c.118]

При масштабном увеличении размеров аппарата с мешалкой (в частности, при переходе от модели к натуре) Наиболее важным вопросом является установление механизма явления. Следует определить, является ли основным для данного процесса образование суспензии, массопередача или химическая реакция. Обычно испытания, которые могут быть проведены в Условиях периодического ведения процесса, наиболее удовлетворяют задачам исследования. При изучении. р.хойа химической реакции результат превращения опредшяют во времени для установления влияния концентрации исходных материалов. Результаты опытов, полученные при работе с несколькими различными скоростями вращения мешалки, обычно дают возможность установить общий механизм процесса. [c.128]

Большинство исследователей объясняет возрастание эффективности экстракции при пульсации увеличением поверхности контакта фаз и повышением коэффициента массопередачи вследствие дополнительной турбулизации фаз. Зюлковский [18] считает одним из факторов, влияющих на повышение эффективности колонн при наличии пульсации возрастание времени контакта фаз вследствие увеличения пути капли, вызванного наличием возвратно-поступательного движения столба жидкости. С этим однако нельзя согласиться. Даже в случае достаточно большой разницы удельных весов в системе сплошная фаза — газ при небольших частотах колебания сплошной фазы мелкие частицы движутся как одно целое со сплошной средой [19, 20] и лишь при увеличении частоты или величины частиц наблюдается отставание. Этот факт свидетельствует об отсутствии влияния пульсации столба жидкости на относительную скорость движения диспергированных в ней частиц. Специальное исследование, проводившееся с единичными каплями в пульсирующем потоке, показало, что средняя скорость движения капли (диаметром до 0,4 хм) относительно стенок колонны не зависит от величины амплитуды и частоты пульсации и, таким образом, наличие пульсации не влияет на время пребывания капли в колонне. Что касается поверхности контакта фаз и коэффициента массопередачи при наличии пульсации, то вопрос об их увеличении не может быть рассмотрен в общем случае и будет рассматриваться в параграфах, посвященных отдельным типам пульсационных колонн. [c.233]

Без исследования зависимости скорости от интенсивности перемешивания и поверхности раздела фаз, в общем случае, нельзя сделать вывод о механизме (режиме) экстракции. При реакции в объеме фаз время, необходимое для достижения равновесия в кинетическом режиме (при массопередаче с химической реакцией), является минимальным и никакие аппара-> урные решения не уменьшат его. Это можно сделать "Отолько изменением скорости реакции, меняя концент-О ацию компонентов, повышая температуру, используя катализаторы. В связи с этим при исследовании инетики экстракции целесообразно определять ско- ( ость в условиях интенсивного перемешивания и ольшой поверхности, которые обеспечивают кинетический режим (если массопередача сопровождается химической реакцией). Это позволит оценить минимально необходимое время контакта и решить вопрос о возможности или целесообразности применения аппаратов с данным временем контакта. [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология