Массопередача (общие условия)

Массопередача (общие условия) [c.110]

Общая теория массопередачи в условиях образования стационарных неравновесных структур отсутствует. В гл. 4 показано, что использование в уравнении (2.40) значений найденных в условиях протекания хемосорбционного процесса, приводит к удовлетворительным результатам моделирования. Поэтому на данном этапе необходимо измерить коэффициент массоотдачи в условиях протекания хемосорбционного процесса, сохраняя характерные для процесса средние значения параметров М я R. [c.172]

Изменение общей эффективности массопередачи в противотоке по уравнениям (5.56) и (5.59) в зависнмости ит степени продольного перемешивания одного из потоков и чисел единиц показано на рис. 5.5. Из этого рисунка следует, что продольное перемешивание сильно влияет на эффективность массопередачи, особенно при высокой интенсивности контакта, т. е. при больших значениях чисел единиц переноса и при разделении в условиях больших комплексов X. Сравнение эффективностей массопередачи по уравнениям (5.56) и (5.59) показывает, что в широком диапазоне изменения факторов разделения К при одинаковой степени продольного перемешивания по одному из потоков, при идеальном вытеснении по другому и при равной интенсивности массопередачи общая эффективность массопередачи получается практически одинаковой. [c.202]

Таким образом, принимая в зависимости (5.122) ф = О, получаем уравнение, характеризующее общую эффективность массопередачи в условиях байпаса жидкости по тарелке [c.231]

Выполняя такие же преобразования с системой уравнений (5.126), примем, что ср Указанное допущение будет вносить незначительную погрешность в расчет общей эффективности массопередачи при умеренных и высоких концентрациях компонента в жидкости, т. е. там, где наиболее заметно проявляется влияние уноса жидкости. В то же время это допущение позволит существенно упростить все расчетные зависимости, что имеет решающее значение при расчете массопередачи в условиях сложной гидродинамической обстановки и особенно в многокомпонентных смесях. В связи с этим следует отметить работу [25], в которой влияние уноса жидкости оценивается на основе довольно сложных зависимостей, полученных при минимальном количестве упрощающих допущений. Кроме того, с целью дальнейшего упрощения математических выкладок можно предположить, что степень продольного перемешивания жидкости будет мало зависеть от уноса жидкости, так как с увеличением уноса увеличивается не только общий расход жидкости, но и площадь поперечного сечения потока жидкости, т. е. (I Е)18 1 /5 ., поэтому можно принять, что Ре = Ре . [c.233]

Для рассмотрения других методов запишем в общем виде кинетические уравнения относительно коэффициентов массоотдачи в каждой фазе. Они могут быть получены путем преобразований дифференциального уравнения массопередачи в условиях конвекции методами теории подобия [2]. Коэффициенты массоотдачи выражают в виде произведения степенных функций числа Re, определяющего степень турбулизации потока, и числа Se, характеризующего степень подобия полей скоростей и концентраций. Дополнительно включают также некоторый безразмерный геометрический симплекс 5, характеризующий степень стабилизации поля скоростей в массообменном устройстве [c.61]

В работе [48] отмечается, что в области, в которой равновесная концентрация в одной фазе является линейной функцией концентрации в другой, например С2=а + ЬС (коэффициент распределения переменная величина), при постоянных частных коэффициентах массопередачи общие коэффициенты массопередачи будут постоянными величинами. Действительно, в этом случае С21 = а + ЬСц,, поэтому из условия Р1(С1—Си-) =Р2(й + С и—Сг) получим, что Сц = [c.36]

Ценность метода единичного реактора зависит, конечно, от успеха, с которым им можно пользоваться для корреляции данных. Корреляции многих данных по массопередаче были найдены в виде зависимости высоты единицы переноса от физических свойств веществ и условий процесса. Высота аппарата, необходимого для проведения данного процесса, может быть тогда найдена умножением ВЕП на Единицы реактора могут найти применение в гетерогенных процессах, в которых существенным фактором таблица 78 является диффузия, так как высоты единиц диффузионного переноса массопередачи и химического сопротивления,возможно, удалось бы скомбинировать некоторым образом в одну общую единицу. До сих пор, однако, не найдено соотношение для высоты единичного реактора, так что метод в настоящее время интересен только вследствие имеющейся аналогии. [c.351]

Число общих единиц переноса зависит от средней движущей силы массопередачи, а последняя при прочих равных условиях определяется структурой потоков в каждой из фаз. Если движение фаз соответствует модели идеального вытеснения, то общие числа единиц переноса определяются интегральными выражениями [c.53]

Оба метода учитывают гидродинамические условия процесса экстракции и влияние этих условий на массопередачу. С их помощью можно определить высоту экстракционной колонны. Расчет третьим методом ведется в два этапа в первом определяется число теоретических ступеней, которое потребовалось бы для проведения экстракции в многоступенчатой аппаратуре, а во втором—высота колонны, соответствующая одной ступени. Умножая ее на число ступеней, получим общую высоту колонны. Этот метод имеет некоторые преимущества, так как дает возможность не только определить размеры многоступенчатой системы, но и проанализировать в условиях состояния равновесия влияние на процесс некоторых параметров (количество растворителя, концентрация). Однако он не дает ясного представления о механизме массопередачи. Хотя этот метод применяется при расчетах диффузионных аппаратов и описан в технической литературе с использованием высоты эквивалентной теоретической ступени , в настоящей работе он не рассматривается. [c.239]

Из выражения (IV, 129) следует, что в общем случае точечная эффективность контакта зависит не только от локальных условий массопередачи, которые учитываются матрицей локальных эффективностей [ Г]], но также и от движущих сил компонентов разделяемой смеси. Точечная эффективность, определяемая формулой (IV, 129), для многокомпонентной смеси может быть как больше 1, так и отрицательной. [c.295]

В общем случае математическое описание тарельчатой ректификационной колонны содержит следующие уравнения и соотношения уравнения материального и теплового покомпонентного баланса, соотношения для расчета условий фазового равновесия, уравнений для расчета кинетики массопередачи и уравнений для описания условий работы кипятильника и дефлегматора колонны. В зависимости от принимаемых допущений, которые диктуются конкретными условиями эксплуатации, степенью изученности отдельных явлений, а также назначением модели, описание может содержать различные по сложности и детализации соотношения для расчета условий фазового равновесия (например, учет неидеальности паровой и жидкой фаз) и кинетики массопередачи на тарелках. Рассмотрим описание колонны и составим програм- [c.366]

Основу модели составляет алгоритм материального и теплового балансов колонны. При этом парожидкостное равновесие, кинетика массопередачи и гидродинамика потоков представля-к 1Т собой самостоятельные сложные задачи. Использование различных методов описания фазового равновесия, кинетики и гидродинамики приводит к изменению отдельных коэффициентов или зависимостей в балансовых соотношениях. Однако не изменяет общего алгоритма решения балансовых соотношений. Условия сходимости могут измениться, если вообще не нарушиться. Многообразные методы решения уравнений баланса свидетельствуют о трудностях разработки универсальных алгоритмов, которые гарантировали бы сходимость при различных способах описания отдельных явлений. [c.81]

Концентрации фаз изменяются при их движении вдоль поверхности раздела, и соответственно изменяется движущая сила процесса. При расчетах процессов массопередачи вычисляют, как правило, среднюю движущую силу по известным начальным и конечным концентрациям реагирующих компонентов в одной из фаз. Определение средней движущей силы зависит от того, является ли линия равновесия прямой или кривой (при прочих равных условиях). В общем случае, когда линия равновесия является кривой, среднюю. движущую силу процесса массопередачи можно определить по уравнениям [c.141]

Одним из важнейших условий интенсификации ХТП, от которого зависят производительность и размеры аппарата, является повышение скорости химической реакции. В общем случае она является функцией четырех переменных константы скорости или коэффициента массопередачи k (Км), движущей силы процесса ДС, реакционного объема F, поверхности раздела фаз , увеличение каждой из которых увеличивает скорость реакции. [c.97]

В ЭТИХ случаях для интенсификации массопередачи надо по возможности увеличить значение того коэффициента массоотдачи р, который лимитирует величину К, т. е. общую скорость процесса. Возрастание р может быть достигнуто при прочих равных условиях путем увеличения скорости потока соответствующей фазы с учетом того, что увеличение скорости обычно необходимо ограничивать ввиду одновременного возрастания расхода энергии на проведение процесса. [c.409]

Общий теоретический подход при анализе динамики внутреннего переноса заключается в решении уравнений, описывающих одновременное протекание массопереноса и химической реакции в порах. Рассмотрим [15, с. 129] наиболее простой случай — реакцию в сферической грануле радиуса г — при следующих допущениях гранула находится в изотермических условиях диффузия в пористой структуре подчиняется первому закону Фика и характеризуется постоянным по всей грануле эффективным коэффициентом диффузии Оэфф, форма которого зависит от условий массопередачи внутри поры (кнудсеновское, объемное или вынужденное течение) в реакции участвует один реагент А, она необратима и ее истинная кинетика описывается степенной функцией концентрации вещества А, т. е. скорость реакции равна ks , где — истинная константа скорости на единицу поверхности катализатора система находится в стационарном состоянии, т. е. изменение массовой скорости потока в результате диффузии, (например, к центру гранулы) равно скорости реакции внутри поры. В рамках этой модели получено аналитическое выражение для т] [c.88]

Переход неорганических веществ из водной фазы в органическую экстракция) и из органической в водную реэкстракция) — это процессы гетерогенные, поскольку, как это бывает в большинстве случаев, вода и органические растворители не смешиваются друг с другом, хотя в ограниченных пределах взаимно растворимы. Переход массы, происходит через границу раздела фаз и подчиняется общим закономерностям массопередачи, т. е. зависит от гидродинамических условий, управляется законами диффузии и т. д. Чаще всего одна из фаз сплошная, а другая — дисперсная, распределенная в сплошной в виде капель. Межфазная поверхность здесь не постоянная, зависит от способа диспергирования, размера капель, скоростей и направления движения жидкостей и др. Кинетика экстракции неорганических веществ органическими растворителями рассмотрена в работах [79, 144, 189, 201 ]. [c.316]

Определение числа тарелок по поверхности фазового контакта. Если имеется возможность найти числовые значения коэффициентов массопередачи, то число тарелок можно определить аналитическим путем, по общим уравнениям массопередачи. В этом случае из уравнений массопередачи находят поверхность фазового контакта, необходимую для осуществления процесса в заданных условиях по одному из уравнений [c.515]

Нейтрализация в растворе протекает без катализатора при комнатной температуре практически в момент смешения кислого компонента и нейтрализующего агента. Однако, поскольку пластификаторы практически не растворимы в воде, то их нейтрализация является гетерогенным жидкофазным процессом, скорость которого определяется не химическими, а физическими процессами— степенью диспергирования дискретной фазы и скоростью диффузии щелочного и кислого агентов к границе раздела фаз. В зависимости от условий диспергирования дискретной может быть как эфирная, так и водная фазы. Условия массопередачи в рассматриваемой системе подчиняются общим закономерностям [95]. [c.53]

Для квазистационарного процесса массопередачи (нри условии справедливости допущения 1) уравнения (2) пленочной теории следует считать верными. Такие же соотношения для теплового потока и частных коэффициентов теплопередачи, при аналогичных допущениях имеются и в процессах теплопередачи. Поскольку далее выполнение соотношения (1) не вызывает сомнений, то основные уравнения пленочной теории (6) и (7) правильно выражают связь общего коэффициента массопередачи с частными в случае, когда процесс массопередачи можно считать квазистациопарным и толщину пленок малыми. [c.42]

Логарифмические формулы движущей силы процесса для обратимой массопередачи в условиях прямотока, противотока и перекрестного тока приведены в учебнике И. П. Мухленова и др. Общая химическая технология . Изд-во Высшая школа , 1964, стр. 93. [c.16]

Логарифмические уравнения движущей силы процесса для обратимой массопередачи в условиях прямотока, противотока и перекрестного тока см. Общая. химическая-технология/Мухленов И. П., Авербух А. Я., Тумаркина Е. С., и др. Под ред. Мухленова И. П. 3-е изд., перераб. и доп. М., 1977, ч. I, гл. II. [c.16]

Уравнение (1) для описания скорости массопередачи с химической реакцией с переменным коэффициентом распределения без определения режима в общем Случае служит только как эмпирическое описание процесса, не позволяющее сделать какие-либо выводы о причинах изменения скорости, ее зависимости от концентрации компонентов, зависимости коэффициентов массопередачи от условий эксперимента. Например, Трейбал [27] отмечает, что химическая реакция может влиять на движущую силу процесса массопередачи, увеличивая или уменьшая скорость экстракции. К сожалению, в работе не приведены способы определения этого влияния. [c.31]

Рассмотренные выше модели коалесценции, наряду с более ранними совершенно игнорируют наличие газового облака вокруг пузырей в псевдоожиженном слое. Общая интенсивность межфазного обмена газом между пузырем и непрерывной фазой, исходя из этих моделей, обусловлена газовым потоком через пузырь и массопередачей внутри его. Однако нигде не учитывается взаимосвязь между этими двумя составляющими, а их количественная оценка экснериментально не подтверждена. В выбранном экспериментальном диапазоне изменения рабочих условий соотношение между скоростями поднимающегося пузыря и газа в просветах между частицами было благоприятным для образования газового облака вокруг пyзыJ)eй. В этих условиях, как будет показано позже, упомянутые обменные характеристики весьма важны, хотя точно и неизвестны. [c.359]

Сначала рассмотрим более общий случай исключения влияния межфазного массопереноса. Характер температурной зависимости (энергия активации) не может служить в жидкофазных реакциях надежным критерием оценки по ряду причин. Вследствие возможного клеточного диффузионно-контролируемого механизма или ионного характера реакции истинная энергия активации реакции может быть малой. Далее, как указывалось в предыдущем разделе, наблюдаемая температурная зависимость может быть следствием изменения коэффициентов распределения реагентов между фазами. Вблизи критической области такое влияние может быть особенно сильным и сказывается такнлб на соотношении объемов фаз. Наконец, в жидкостях, в отличие от газов, сам коэффициент диффузии зависит от температуры экспоненциально, причем эффективная энергия активации диффузии в вязких жидкостях составляет заметную величину. Поэтому обычно о переходе в кинетическую область судят ио прекращению зависимости скорости реакции от интенсивности перемешивания или барботажа. Здесь, однако, есть опасность, что при больших скоростях перемешивания может наступить автомодельная область, а ири очень интенсивном барботаже измениться гидродинамический режим. В результате объемный коэффициент массопередачи может стать инвариантным к эффекту перемешивания и ввести, таким образом, в заблуждение исследователя. В трехфазных каталитических реакторах этот прием более надежен ири условии неизменности соотношения фаз в потоке. [c.74]

Несмотря на различную физико-химическую природу рассмотренных выше процессов, разработка математических моделей каждого из них и методология определения параметров во многих аспектах имеет много общего. Прежде всего для каждого из процессов характерны такие этапы, как исследование условий химического и фазового равновесия, причем для большинства из пих по единой методологии и одним и тем же моделям оценка гидродинамической структуры систем с двумя (и более) фазами применительно к выбранному типу оборудования оценка параметров кинетических закономерностей (коэффициентов массопередачи, площади поверхности раздела фаз, коэффициентов диффузии и т. д.) для учета реальных условий массоиереноса установление механизма химических реакций и оценка параметров (для процессов химического превращения, хеморектификации, хемосорбции), выбор разделяющего агента (для комплексов с разделяющими агентами). [c.94]

N203 образует с водой азотистую кислоту, которая разлагается по уравнению (в). Оксиды азота N0 и N20 практически нерастворимы в воде. Абсорбция диоксида азота является хемосорб-ционным процессом массопередачи в системе газ — жидкость, к которому применимы все способы интенсификации подобных процессов, рассмотренных в ч. I, гл. II и VI. В зависимости от условий общую скорость процесса могут определять реакции или диффузия диоксида азота из газовой фазы. Диффузионный этап обычно лимитирует в конце процесса абсорбции при малых концентрациях N02 в газовой фазе. По мере протекания процесса абсорбции N02 концентрация получаемой азотной кислоты возрастает при этом увеличивается упругость оксидов азота над раствором азотной кислоты, т. е. снижается движущая сила про- [c.104]

Во введении было в общем рассмотрено влияние температуры Т, давления Р, относительной скорости движения фаз ю и молекулярной массы веществ М, передаваемых из одной фазы в другую, на коэффициенты массопередачи. Исследование кинетики обычно проводят при постоянстве Т и Р, для веществ определенной молекулярной массы, т. е. при М = onst. В таких условиях для данной бинарной системы при определенной растворимости и скорости растворения газового Компонента в жидкой фазе на величину коэф-< )ициента массопередачи могут влиять в общем следующие параметры коэффициенты молекулярной диффузии в газовой и в жид кой фазах скорости движения газа и жидкости ш, а также направления движения фаз относительно друг друга, влияющие [c.123]

До настоящего времени еще нет общих способов расчета коэффициентов массопередачи, применимых для различных условий нроведенпя процесса. Трудности, связанные с разработкой чисто аналитических методов расчета коэффициентов массопередачи, и необходимость обобщения экспериментального материала заставляют исследователей широко использовать полуэмпирический аппарат теории подобия и размерностей. В этой области достигнуты большие успехи [15, 116, 255]. [c.124]

Проведем аналогию с процессом теплопередачи. Величина коэффициента скорости процесса (общего коэффициента теплопередачи) зависит от условий перехода тепла от одной среды к разделяющей стопке и от стенки к другой среде. Эти условия характеризуются днумя коэффициентами теплоотдачи, величина которых в свою очередь определяется по опытным данным, обработанным в виде критериальных зависимостей. Точно так же и величина коэффициента массопередачи должна зависеть от условий перехода вещества из ядра одного потока к поверхности раздела фаз и от этой поверхности в ядро другого потока. Эти условия принято отражать в двух коэффициентах массоотдачи. [c.32]

В зависимости от скорости паро-газовой смеси, формы изотермы адсорбции, размера, формы и укладки зерен адсорбента, концентрации адсорбтива, а также других условий проведения процесса в неподвижном слое адсорбента, определяющее влияние на общую скорость адсорбции может иметь скорость внешнего массопереноса (характеризуемая величиной или скорость внутреннего массопереноса. Очень часто влияние внешпе-и внутридиффузионного сопротивлений на величину Куу соизмеримо, причем их относительное влияние изменяется по длине зоны массопередачи. [c.571]

Г раничные условия для процесса массопередачи из одной фазы в другую Общее критериальное уравнение для расчета коэффициента массоотдачи со стороны какой-либо фазы Основные уравнения массопе-реноса из одной фазы в другую [c.32]

При разделении идеальных смесей константы равновесия /с,,, и энтальпии потоков Яп/, и п являются функциями температур потоков на каждой тарелке, а при разделении неидеальных смесей они зависят также и от состава смеси. Коэффициенты эффективности тепло-массопередачи Емуп зависят от еще большего числа факторов, к которым относится также состав смеси, и определяются термодинамическими, кинетическими и гидродинамическими условиями проведения процесса. Указанные обстоятельства и являются причиной сильной нелинейности общей системы уравнений, затрудняющей не только аналитическое, но и численное ее решение при разделении многокомпонентных смесей. [c.26]

Как правило, реакции, сопровождающие распределение неорганических соединений между двумя фазами< являются быстрыми. В большинстве случаев при низкой общей скорости массопередачи она определяется реакцией в водной фазе. Примером является реакция необратимого гидролиза металла в водном растворе, или медленная реакция внутренней перестройки комплексов, таких, как нитратные комплексы нитрозилрутения. В таких системах распределение зависит от истории водного раствора, так как его определяют фактически в неравновесных условиях. [c.27]

Чтобы различать эффекты массопередачи вещества в зависимости от ианравления в системах, где daJd < О, направление массопередачи из тонкой пленки принимают положительным, а в тонкую пленку — отрицательным. При положительном направлении массопередача системы стремится сохранить существующую поверхность раздела фаз. Такую систему называют консервативной. При отрицательном нанравлении массопередачи появляется тенденция к разрыву существующей межфазной поверхности. Такая система называется радикальной. В. общем случае радикальная система стремится иметь большую межфазную поверхность, но при некоторых условиях проявляется противоположная тенденция. Очевидно в тех системах, где daJd >-0, все рассмотренные выше эффекты будут обратными. Влияние эффекта Марангони на межфазную поверхность и тем самым на характеристику гассообменной аппаратуры гораздо подробнее и шире изучено для дистилляции [63—66], чем для экстракции [63, 67, 68]. Тем не менее, все явления, имеющие место при дистилляции. аналогичны явлениям при экстракции. Их взаимосвязь будет рассмотрена в последующих разделах. [c.249]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология