Массопередача в диспергированной фазе

Можно ввести в расчет массопередачи действительные скорости О) или лучше фиктивные и. Тогда получим в развернутой форме упрощенный вид уравнений, в которых вместо критерия Шервуда будут стоять непосредственно коэффициенты массоотдачи или массопередачи, а вместо критерия Рейнольдса—фиктивные скорости фаз, характеризующие турбулентность в сплошной и диспергированной фазах. Остальные величины обоих этих критериев, а также критерия Шмидта, моделирующего свойства жидкостей, объединяются в постоянные величины. Вместо уравнений (4-10) и (4-11) для выбранной системы напишем [c.305]

Эти формулы показывают влияние скорости фаз на объемные коэффициенты массопередачи, отнесенные к сплошной или к диспергированной фазе. [c.309]

Рис. 4-3. Влияние скорости диспергированной фазы на объемный коэффициент массопередачи /СдА и удерживающую способность диспергированной фазы УС

В распылительных колоннах отсутствуют какие-либо внутренние устройства, вследствие чего фазы в колонне могут свободно циркулировать в вертикальном направлении, т.е. в этих аппаратах имеются условия для продольного перемешивания фаз. Это явление еще более усиливается при увеличении отношения диаметра к высоте колонны. Продольное или обратное перемешивание, как известно, приводит к снижению скорости массопередачи в результате уменьшения движущей силы процесса. Поэтому распылительные экстракторы являются аппаратами низкой эффективности высота единицы переноса в этих экстракторах достигает 5-6 м. К недостаткам распылительных экстракторов относится также снижение скорости захлебывания с увеличением доли диспергированной фазы в системе, так как при этом снижается сечение для движения сплошной фазы и увеличивается унос капель. [c.160]

Недостатком обычных насадочных экстракционных колонн является использование для диспергирования фаз лишь энергии движения, возникаюш,ей за счет разницы плотностей жидкостей. К сожалению, для получения значительной межфазной поверхности, необходимой для эффективной массопередачи, недостаточно только различия в плотностях. Дополнительная энергия может быть получена в результате пульсации жидкости внутри колонны. При этом насадка уподобляется перемешивающему устройству, производящему дополнительное перемешивание внутри колонны, с той лишь разницей, что энергия пульсаций распределяется равномерно по всей колонне. [c.136]

При изучении механизма массопередачи в капли весьма полезным является рассмотрение частных случаев, нри которых лимитирующими сопротивлениями процесса массопередачи является сопротивление сплошной или диспергированной фаз. [c.17]

Исследованию массопередачи в единичные капли посвящено относительно мало экспериментальных работ. Первая попытка обработки экспериментальных данных была предпринята Вестом с соавторами [16], исследовавшими экстракцию уксусной кислоты из воды различными органическими растворителями. Коэффициент распределения изменялся от 0,2 до 80. Опыты проводились с каплями диаметром от 0,23 до 0,56 см. Обработка экспериментальных данных как по сплошной, так и по диспергированной фазам проводилась по формз ле Хигби (18). При вычислении частного коэффициента массопередачи по диспергированной фазе в формулу (18) подставлялся коэффициент диффузии [c.30]

Для выбора наиболее рационального метода оценки необходимо сформулировать основные требования, которые должны быть предъявлены к параметру, характеризующему эффективность колонны. Этими требованиями, с нашей точки зрения, являются следуют,ие параметр должен количественно характеризовать интенсивность ироцесса массопередачи параметр должен по возможности мало зависеть от входных и выходных концентраций и скоростей подачи сплошной п диспергированной фаз и, наконец, необходимо, чтобы использование выбранного параметра при выводе формул для высоты колонны было возлюжно для [c.53]

Таким образом, линейная зависимость между Ка и Цд обусловлена в данном случае не улучшением или ухудшением процесса массопередачи, а лишь увеличением или уменьшением числа капель и, следовательно, поверхности контакта, возрастающих пропорционально Мд. Для устранения указанного недостатка нами было предложено использовать для оценки эффективности колонны приведенный коэффициент массопередачи, определяемый как объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к единице линейной скорости иодачи диспергированной фазы, [c.54]

Для элемента высоты колонны dh дифференциальные уравнения массопередачи, отнесенные к сплошной или диспергированной фазам, имеют вид [c.56]

К и А цд — приведенные коэффициенты массопередачи, отнесенные к сплошной или диспергированной фазам соответственно. [c.57]

Определим средние по поверхности частицы обихие коэффициенты массопередачи (теплопередачи) и критерии Шервуда и Нуссельта по диспергированной фазе выражениями [c.304]

Коэффициенты массообмена в экстракционных колоннах зависят от фнзнко-химических свойств жидкостей, турбулентности в обеих фазах и геометрических элементов колонны. Несмотря на трудности определения поверхности контакта фаз, количественно массообмен определяется для всех типов колонн при помощи объемных коэффициентов массопередачи или высоты единицы массопереноса. Обе аелнчины (коэффициент и высоту единицы переноса) относят к фазе рафината, или к фазе экстракта, или же к диспергированной фазе, или к сплошной. Опытные данные выражаются с помощью критериев подобия, используемых при описании диффузионных процессов критерия Шервуда 5п, критерия Рейнольдса Ре для обеих фаз и критерия Шмидта 5с. В состав этих критериев входят вязкость и плотность жидкости но они не учитывают межфазного натяжения, которое в жидких системах оказывает влияние на массообмен через межфазную турбулентность. Расчетным уравнениям придается зид показательных функций. Введение в уравнения критерия Рей- юльдса для обеих фаз одновременно следует из предполагаемого влияния турбулентности одной фазы на другую. Во многих случаях зто влияние не подтверждается, и тогда уравнение содержит только один критерий Рейнольдса или скорость одной фазы. [c.304]

Установлено, что слишком большие скорости движения жидкостей приводят к ухудшению массообмена, поэтому во многих случаях может оказаться выгодным увеличение скорости только одной фазы. При увеличении количества диспергированной фазы размеры капель и скорость их отстаивания остаются вначале без изменений, количество же капель в колонне возрастает, следовательно увеличивается поверхность контакта и улучшается объемный массообмен. Если количество диспергированной фазы превышает некоторый предел, массообмен ухудшается. Это происходит в связи с тем, что при больших нагрузках и слишком больших скоростях истечения из отверстий распылителя капли имеют неодинаковые размеры и, соответственно, разную скорость, в результате чего часто сталкиваются и сливаются (т. е. уменьшается поверхность контакта). Если истечение жидкости из распылителя происходит нормально, то увеличение количества диспергированной фазы приводит в конце концов к захлебыванию колонны. Влияние количества диспергированной фазы тем заметнее, чем меньше диаметры отверстий для истечения. Подобные зависимости существуют и для сплошной фазы. При увеличении количества последней уменьшается скорость отстаива- / ния капель, увеличивается удерживающая способность, в этих условиях массообмен улучшается. При больших количествах сплошной фазы мелкие капли могут слиться в крупные, которые отстаиваются скорее, что уменьшает удерживающую способность и поверхность контакта и снижает коэффициенты массопередачи. [c.309]

При увеличении потока диспергированной фазы (рис. 4-4) размеры капель и скорость их осаждения остаются без изменений, а увеличивается число капель в единице объема жидкости. При увеличении скорости сплошной фазы и меньших размерах капель уменьшается скорость осаждения капель (рис. 4-3). Поэтому в обоих случаях увеличивается удер-живаюш,ая способность, а следовательно, и поверхность контакта. Максимум на рис. 4-4 для малых отверстий распылителя вызван слиянием мелких капелек. При больших скоростях сплошной фазы в связи с этим явлением увеличивается скорость осаждения, уменьшается удерживающая способность, затем сокращается поверхность контакта и понижается коэффициент массопередачи. На скорость осаждения больших капель скорость сплошной фазы влияет меньше, и поэтому коэффициенты массопередачи могут сохранять Даже постоянную величину (горизонтальная линия для отверстий диаметром 10 мм). [c.313]

Зависимость массообмена от скорости фаз обнаруживает такой же характер, как в незаполненных колоннах, и кор-релируется также через отношение этих скоростей (табл. 4-2). На рис. 4-13 дана диаграмма зависимости объемных коэффициентов массопередачи Ка. от скорости сплошной фазы для колец Рашига диаметром 12,7 мм. Диаграмма составлена для системы вода—уксусная кислота—бензол [121]. Кривые /, 2, 4 относятся к диспергированному бензолу при разных скоростях и насадках. В этом случае кривые соответствуют зависимости Кц а 1 и и имеют максимум, т. е. их характер такой же, как и части кривых на рис. 4-4 для незаполненных колонн (распылительных). Максимум появляется при значительно меньших скоростях, чём следует из диаграммы 4-5. Крутой наклон кривых говорит о том, что колонны с насадкой очень чувствительны к изменениям скоростей обеих фаз и достаточно даже относительно малых скоростей для суш,ественного увеличения удерживающей способности (ветвь кривой до максимума), а также к слиянию капель (ветвь после максимума). Кривая 3 относится к случаю, в котором диспергированная фаза—вода и Кса=[ и,.). Вода хорошо смачивает керамические кольца и стекает по ним пленкой. Эта система очень малочувствительна к повышению скорости сплошной фазы, так как в этом случае изменение удерживающей способности незначительно. Кроме того, массообмен здесь хуже, так [c.330]

Направление массопередачи. Оценка относится только к тем системам, у которых диспергированная фаза—орагниче-ская, а сплошная—водная (рис. 5-1). Установлено, что при массопередаче от диспергированной органической фазы к сплошной водной производственная мощность аппарата меньше, чем при массопередаче в обратном направлении [1, 3]. Размеры капли в первом случае увеличиваются, во втором—уменьшаются ( 33). Влияние направления массопередачи в немеханических колоннах следует учитывать, если Л>0,5 см.. Оценка этих аппаратов падает при этом до 1 балла. В механических аппаратах влияние направления массопередачи практически можно не учитывать, так как возможность регулирования поступающей энергии позволяет достичь более тонкого дробления капель. Оценка всех аппаратов этого типа одинакова (3 балла). [c.375]

Келдербенк и Му-Янг обобщили свойства непрерывной массопередачи между фазами для барботируемых пузырьков газа и для частиц, диспергированных в жидкости. [c.155]

При алкилировании требуется определенная производительность перемешивающего устройства, чтобы подде рживать однородность смеси компонентов в каждой фазе, однородность и равномерность распределения диспдргированной фазы в непрерывной. Диспергированная фаза, в свою очередь, требует определенных напряжений сдвига для создания межфазной поверхности, через которую идет массопередача. Без соответствующих экспериментов невозможно знать необходимые значения перечисленных факторов. [c.196]

Кроме того, следует учитывать, что процесс экстракции происходил одновременно в вентиле и в циклоне, и трудно установить, какая степень экстракции достигалась только в самом вентиле. При объемном соотношении керосина и воды 3 1 эффективность ступени изменялась от о = 0,95 до о=0,633 в зависимости от суммарной объемной скорости жидкостей, изменявшейся в пределах (38—76) 10 m Imuh. Падение давления в вентиле соответствовало расходу энергии P/Q = 1400—7300 жидкости. Для сравнения отметим (рис. 231), что расход мощности для этой же системы в сосудах с мешалками при тех же значениях эффективности ступени составляет 83 ООО—3900 дж1м . При достаточно тонком диспергировании, обеспечивающем высокие скорости массопередачи, разделение фаз в циклоне было недостаточным, однако можно использовать более эффективные отстойники. [c.490]

Как указывалось нами ранее [1], основная формула пленочной теории Уитмана—Льюиса, связывающая общий коэффщиент массопередачи с частными, применима лишь в том случае, когда изменение концентрации экстрагируемого компонента происходит лишь в тонких пленках, примыкающих к границе раздела фаз. В этом случае процесс массопередачи можно считать квази-стационарным. Но для мелких капель в случае, когда лимитирующим сопротивлением является сопротивление диспергированной фазы, процесс массопередачи уже не является квази-стационарным. [c.18]

Мы рассмотрели основные модели, учитывающие наличие сопротивления массопередачи в одной из фаз. Труднее определить коэффициенты массопередачи в тех случаях, когда сопротивление обеих фаз сравнимо. В качестве примера, поясняющего подход к задачам подобного рода, можно указать на модель Гро-бера [4], в которой при определении коэффициента массопередачи в диспергированной фазе учитывается в неявном виде сопротивление массопередачи в сплошной фазе. Модель Гробера основана на предположении о чисто молекулярном характере переноса и потому вряд ли найдет применение в жидкой экстракции, но она имеет определенную методическую ценность. Хэндлос и Барон [9] предложили учитывать сопротивление обеих фаз, пользуясь формулой (7) пленочной теории, определяя при этом частные коэффициенты массопередачи для сплошной фазы по формуле (18) и для диспергированной по предложепноп ими же формуле (16). Данный метод расчета применим лишь постольку, поскольку применима формула (16). В том случае, когда механизм массопередачи в капле носит нестационарный характер, формула (7) пленочной теории неприменима. Методы расчета коэффициентов массопередачи для данного случая пока еще не разработаны. [c.30]

Хэндлос и Барон [9] изучали процесс экстракции уксусной кислоты, бензойной кислоты, ацетона и фенола в единичных каплях в системе бензол — вода. Опыты проводились как при диспергировании воды, так II нри диспергировании бензола. Общий коэффициент массопередачи рассчитывался по формуле (7), а частный коэффициент массопередачи по сплошной фазе — по формуле Хигби. Частный коэффициент массопередачи по диспергированной фазе вычислялся по формуле Хэндлоса и Барона [9]. [c.31]

В более поздней работе Фудзинава и др. [17] также сравнивались экспериментальные значения общего коэффициента массопередачи с расчетными, при вычислении которых частные коэффициенты массопередачи по сплошной и диспергированной фазам рассчитывались по формуле Хигби (18). В работе Веста и др. [16] проведена большая экспериментальная работа по определению коэффициентов массопередачи укС5гсной, пропионовой, масляной кислот в системах вода (сплошная фаза) — органические растворители (этилацетат, бутилацетат, толуол, гексан и др.). Во всех опытах Фудзинава с соавторами получены удовлетворительные совпадения расчетных и экспериментальных зна- [c.31]

Необходимо отметить, что Фудзинава с соавторами проводили эксперименты в слое сплопшой фазы, высота которого менялась от 5 до 110 см, причем авторы не указывают, какая высота слоя соответствовала приведенному в таблицах опыту. Как будет показано ниже, частный коэффициент массопередачи по диспергированной фазе изменяется в несколько раз при значительном уменьшении высоты колонны вследствие концевого эффекта. Расчетные значения коэффициента массопередачи, вычисленные по формуле Хигби (18), не зависят от высоты. Поэтому всегда можно выбрать такую высоту колонны, для которой экспериментальные и расчетные значения Kqq близки. В связи с этим работа Фудзинава с соавторами не представляет ценности и ее выводы неубедительны. Кроме того, необходимо отметить, что данные Фудзинава и др. по коэффициентам массопередачи значительно отличаются от экспериментальных данных других авторов. [c.32]

Для выяснения применимости для расчета частного коэффициента массопередачи по диспергированной фазе формул Ньюмена (9), Кронига, Бринка (10), Хэндлоса (16) и Хигби (18) нами были обработаны экспериментальные данные Веста [18] для системы вода (сплошная фаза) — уксусная кислота — бензол, у которой общ,ий коэффициент массопередачи равен частному, как следует из данных, приведенных в табл. 2. Экспериментальные значения, приведенные Вестом [16], находятся в удовлетворительном соответствии с расчетными значениями, полученными по формулам Кронига — Бринка. Значения коэффициентов массопередачи, вычисленные по формуле Ньюмена (9), дают заниженные, а по формулам Хэндлоса (16) — завышенные значения. [c.32]

Показано, что в слл чае, когда лимитирл юнхим фактором является сопротивление диспергированной фазы, процесс массопередачи носит нестационарный характер, что проявляется в зависимости коэффициента массопередачи от высоты колонны. Эта зависимость является существенной при малых значениях диффузионного критерия Фурье Fo (т. е. для небольших гт.тсот колонн). При больших значениях Fo средний коэффициент массопередачи медленно меняется с высотой. В данном случае для мелких капель коэффициент массопередачи может быть рассчитан с достаточной точностью с помощью модели Кронига — Бринка. [c.37]

Показано, что в случаях, когда сопротивление диспергированной фазы соизмеримо с общим сопротивлением, нестацио-нарность процесса массопередачи является одной из причин возникновения экспериментально определяемого концевого эффекта. [c.37]

Коэффициент массопередачи Ко также характеризует интенсивность процесса массопередачи и может быть применен при выводе формул для высоты колонны в весьма общих случаях. Однако использование объемного коэффициента массопередачи для оценки эффективности колонны не совсем удобно, так как Ка возрастает с увеличением скорости подачи диспергированной фазы даже в тех случаях, когда условия массообмена при этом не меняются. Действительно, пз многочисленных экспериментальных данных известно, что в насадочных и тарельчатых колоннах объемный коэффхщнент массопередачи линейно возрастает с увеличением скорости подачи диспергированной фазы Ыд в широком диапазоне изменения последней. Линейная зависимость Ка от Ыд может наблюдаться в том случае, когда размеры и форма капель, а следовательно и скорость их подъема, не зависят от что подтверждается прямыми экспериментами по фотографированию капель. [c.54]

Во всех руководствах по процессам и аппаратам абсорбции VI экстракции до настоящего времени рассматривалась лишь кинетика простой однокомпонентной экстракции (абсорбции), когда скорость диспергированной фазы по высоте колонны и объемный коэффициент массопередачи можно считать постоянными и продольное перемешивание отсутствует. Лишь в самое последнее время в периодической литературе были опубликованы работы, в которых сделана попытка учесть продольное перемешивание. [c.55]

Как будет показано ниже, нри простой экстракции приведенный коэффициент массопередачи (рассчитанный по диспергированной фазе) обратно пропорционален ВЕП и, таким образом, пользование обеими указанными величинами для данного случая равноценно. Однако, как только процесс экстракции усложняется, величина ВЕП перестает иметь какой-либо физический смысл. То же относится и к В ЭТТ, которая при постоянном по высоте колонны значении коэффициента распределения г] совпадает с ВЕП (см. например, [9]). При И= onst ВЭТТ изменяется по высоте колонны и зависит от входных и выходных концентраций даже для случая простой экстракции. [c.55]

Как указывалось выше, объемный коэффициент массопередачи К ст, входящий в уравнения (5), (6), в большом числе случаев возрастает пропорционально г д, так как при увеличении скорости подачи диспергированной фазы увеличивается лишь число капель, но не их размеры, форма и скорость подъема. В св.езп с этим преобразз/ем л равнения (5), (6) к виду [c.57]

Прв/гложтто оценивать эффективность противоточной колонны величиной приведенного коэффициента массопередачи. Приведенный коэффициент массопередачи определяется как объемный коэффициент массопередачи, отнесенный к единице линейной скорости диспергированной фазы. [c.63]

При экстракции из лшогокомпонентных систем приходится учитывать возможность изменения скоростей подач сплошной и диспергированной фаз и коэффициента массопередачи по высоте колонны. Для данного случая изменение равновесных концентраций по высоте колонны определяется не только отношением скоростей подач сплошной и диспергированной фаз (как это имеется для случая простой экстракции), но и значениями коэффициентов массопередачи для каждого из экстрагируемых компонентов. Поэтому в общем случае скорость массопередачи для всей колонны в целом нельзя представить в виде произведения коэффициента массопередачи на среднюю движущую силу. [c.76]