Коалесценция на массопередачу

Можно сделать вывод, что движение капель зависит от массопередачи в той же мере, что и колебания капель или их отрыв. Во время других стадий коалесценции массопередача происходит путем нестационарной диффузии, причем движущая сила может сильно изменяться в зависимости от механизма процесса. [c.350]

Видимо, по массопередаче в газожидкостных псевдоожиженных слоях было опубликовано всего лишь два исследования. В нервом из них измеряли скорость абсорбции водой двуокиси углерода из смеси ее с азотом. В качестве твердой фазы использовали частицы кремнезема (эквивалентный диаметр 0,22 мм) и стеклянные шарики (0,5 и 0,8 мм). Количественных корреляций, например, в виде коэффициентов массообмена предложено не было, но можно отметить ряд качественных особенностей процесса. Скорость абсорбции повышается с ростом скорости жидкости для частиц всех размеров и понижается с увеличением размера частиц для всех скоростей жидкости. Скорости абсорбции были ниже измеренных в аналогичной газожидкостной системе, не содержаш ей твердых частиц. Эти выводы отчасти подтверждаются рассмотренными ранее данными о коалесценции пузырей . [c.673]

Не столь значительную, но достаточно существенную погрешность в результаты эксперимента вносит массопередача через плоскую границу раздела фаз, которая образуется в месте коалесценции дисперсной фазы. Однако этот эффект можно уменьшить за счет уменьшения диаметра колонны в месте коалесценции дисперсной фазы. С другой стороны, дополнительная массопередача в этом случае может быть учтена. Количество вещества, которое продиффундировало через плоскую границу раздела фаз, вычисляется но формуле [10] [c.216]

В жидкостных системах для межфазной поверхности предложены соотношения, в которые входит безразмерный критерий Вебера Уе. Он представляет собой отношение динамического давления жидкости, стремящегося разрушить каплю, к противостоящим ему силам поверхностного натяжения, способствующим их коалесценции. Следовательно, при жидкостной экстракции можно ожидать, что межфазная поверхность, определяющая массопередачу, увеличивается с увеличением критерия Вебера. [c.172]

В результате в каждой секции возникают тороидальные замкнутые потоки сплошной фазы, приводящие к интенсивному перемешиванию фаз. При этом дисперсная фаза многократно дробится дисками при столкновении со стенками и под действием турбулентных пульсаций. Дробление на капли сопровождается их коалесценцией при взаимных столкновениях, что способствует повышению интенсивности процесса массопередачи. После перемешивания при обтекании кольцевых перегородок, ограничивающих секции колонны, фазы частично разделяются вследствие разности плотностей. В отстойных зонах 4 и б фазы разделяются и затем выходят из аппарата. [c.162]

Исследования, выполненные в университетах главным образом за последние десять лет, существенно продвинули наши знания в области массопередачи, в том числе сопровождающейся теплопередачей и (или) химическими реакциями. Для всех процессов исключительно важно эффективное перемешивание. Однако при этом не следует забывать о необходимости дальнейшего разделения фаз. Трудности этой стадии, особенно в промышленных условиях, привели к интенсивным исследованиям по коалесценции капель. [c.10]

Приведенная выше модель не описывает полностью процессы массопередачи. При впрыскивании в сосуд с работающ,ей мешалкой дисперсной фазы, как показал Торнтон [10], происходит непрерывная коалесценция и редиспергирование дисперсной фазы. При этом идет быстрое смешивание внутри дисперсной фазы и эффективная турбулентная диффузия даже тогда, когда капли представляют собой жесткие сферы. Все эти явления в сочетании с чрезвычайно большими межфазными поверхностями в смесителях (обычно от 1700 до 3400 на 1 смесителя) объясняют сравнительно высокую эффективность массопередачи, наблюдаемую на практике. [c.20]

Таблица 6.6 Влияние массопередачи на коалесценцию в распределительной колонне

При определенной скорости перемешивания размер капель определяется динамическим равновесием между дроблением и коалесценцией капель. При наличии массопередачи можно ожидать, что перенос вещества в дисперсную фазу будет увеличивать дробление капель и тормозить коалесценцию. Отсюда следует, что при данной скорости перемешивания размер капель будет меньше, а межфазная поверхность больше, чем в отсутствие массопередачи. [c.252]

Для большинства пар несмешивающихся жидкостей, добавление третьего компонента, растворимого в каждой фазе, понижает межфазное натяжение. 13 связи с этим, при массопередаче из капли концентрация растворенного вещества в зоне контакта двух сближающихся капель быстро достигает равновесного значения. Это приводит к локальному уменьшению межфазного натяжения и расширению межфазной поверхности в зоне контакта, а следовательно, к удалению части пленки и ускорению коалесценции. При массопередаче в обратном направлении жидкость из объема сплошной фазы втягивается в зону контакта и происходит стабилизация капель. [c.286]

Рис. 7-14. Влияние массопередачи на коалесценцию в случае, когда переносимое вещество понижает межфазное натяжение

Из этих результатов следует, что в случае массопередачи из капель общее время коалесценции почти не зависит от концентрации зависит лишь скорость первой стадии. При изучении кадров высокоскоростной киносъемки обнаружено, что на этой стадии возбужда- лись значительные колебания поверхности. Они приводили после 1 разрыва пленки к возникновению обратного потока дисперсной. -фазы из объема, что равносильно его разбавлению. Такое явление снижало влияние градиента концентрации на коалесценцию после- дующих вторичных капель. Однако при высоких концентрациях ацетона межфазная турбулентность была настолько значительна, > что обеспечивала мгновенную коалесценцию. [c.288]

Во всех этих случаях размер капель оказывает большое влияние на массопередачу. Обычно необходимо поддерживать требуемый размер капель тем или иным способом механического перемешивания. Так, при перемешивании двух взаимно нерастворимых жидкостей образуется дисперсия, в которой непрерывно происходят дробление и коалесценция до тех пор, пока через некоторое время между этими процессами не установится динамическое равновесие. Оно приведет к распределению капель по размерам. [c.305]

Коалесценция капель происходит на межфазной поверхности, разделяющей первоначальную сплошную фазу от дисперсной, и при столкновении между каплями. Коалесценция сопровождается массопередачей. Более подробно она описана в главе 7. [c.350]

Однако до сих пор нет данных о влиянии коалесценции на массопередачу. Можно сделать лишь некоторые общие замечания. Коалесценция капель способствует увеличению колебаний и уменьшению поверхности капель. Эти факторы оказывают на массопередачу противоположное действие. Когда капля приближается к поверхности раздела фаз, возникают колебания и временно значительно возрастает массопередача. Тонкая жидкая пленка между каплей и поверхпостью раздела, однако, быстро исчезает. Поверхность, покрытая каплями, может быть относительно большой, поэтому влияние на массопередачу оказывается значительным. [c.350]

Таким образом, для расчета экстракционной колонны требуется комплекс данных размер, распределение капель, предельная производительность, скорости коалесценции и движения капель, продольное перемешивание, распределение фаз, коэффициент массопередачи и т.п. [см. (1-14)], - которые могут быть получены по результатам лабораторных исследований процесса (М , М ,кинетика), испытанию модельного образца аппарата в реальных условиях или соотношениям, полученным ранее для подобных систем. [c.110]

Систематизированные опытные данные о величине концевого эффекта при коалесценции капель пока отсутствуют. На основе имеющихся ограниченных сведений по этому вопросу Коулсон сделал допущение, что коэффициент КвА в период коалесценции капель по порядку величины равен коэффициенту массопередачи в период образования капель. [c.529]

В колоннах с ситчатыми тарелками до сих пор не определяли (см. стр. 555) коэффициенты массоотдачи в каждой фазе. Вследствие отсутствия таких данных можно рекомендовать рассчитывать коэффициенты массопередачи по способу, предложенному Коулсоном для распылительных колонн. По Коулсону допускается, что концентрация сплошной фазы между смежными тарелками постоянна, соответственно движущая сила процесса при образовании, коалесценции и движении капель одинакова. На основе этих предпосылок расчетное уравнение для объемного коэффициента массопередачи имеет вид [c.570]

Первый член правой части уравнения (XI, 41) выражает скорость массопередачи в периоды образования и коалесценции капель, а второй — в период движения капель. Сомножителем /Св/ в первом члене правой части уравнения является суммарная поверхность капель, приходящаяся на единицу активного объема ступени. [c.570]

Массопередача в период образования капель и коалесценции. Объем капли Объемная скорость жидкости в перфорации я дУ д/4. Сле- [c.573]

Кривая должна быть получена экспериментально из данных по УС для данной системы жидкость — жидкость, так как величина С может изменяться примерно в 6 раз в зависимости от наличия массопередачи, ее влияния на физические свойства жидкостей, коалесценцию капель и т. п. [c.579]

Расстояние между отверстиями, расположенными по вершинам равностороннего треугольника, принимается в пределах 2,5—5 диаметров. Если оно меньше 2,5 диаметров, наблюдается интенсивная коалесценция пузырьков. При расстоянии больше 5 диаметров уменьшается пропускная способность колонны кроме того, в пространстве между отверстиями образуются неактивные зоны жидкости, понижающие эффективность массопередачи. [c.12]

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]

Полый распыливающий абсорбер (рис. Х1-28) представляет собой колонну, в верхней части корпуса / которой имеются форсунки 2 для распыливания жидкости (главным образом механические). В распылива-ющих абсорберах объемные коэффициенты массопередачи быстро снижаются по мере удаления от форсунок вследствие коалесценции капель и уменьшения поверхности фазового контакта. Поэтому оросители (форсунки) в этих аппаратах обычно устанавливают на нескольких уровнях. [c.457]

Невысокая эффективность объясняется, по-видимому, особыми свойствами системы масло-фенол. Низкое межфазо-воё натяжение на границе раздела /1-5 мН/м/ приводит к образованию стойкой эмульсии при незначительном гидродинамическом воздействии, а малая разность плотностей /около 120 кг/мЗ/ замедляет расслаивание взаимодействующих фаз. Анализ работы колонн насадочного типа показывает, что в них отсутствуют условия для скопления капель эмульсии и последующей их коалесценции в слое насадки и межтарелочном пространстве. Достичь высоких значений коэффициента массопередачи можно только с помощью повторной коалесценции и редиспергирования [13]. [c.24]

Для исследования селективной очистки масла фенолом в качестве контактного устройства была выбрана ситчатая тарелка, способствующая лучшему образованию гидродинамических потоков. В такой колонне в расчетном режиме работы под каждой тарелкой образуется подпорный слой дисперсной фазы, в котором происходит скопление и коа-лесценция капель и последующее редиспергирование через отверстия тарелки. На каждой ступени контакта имеет место массопередача на всех трех этапах движения жидкости образования капель, движения их и коалесценции. [c.29]

Книга Последние достижения в области жидкостной экстракции под редакцией К. Хансона, изданная в 1971 г., представляет собой обзор важнейших работ по теории и практике экстракции, выполненных главным образом за последние годы, в котором процесс экстракции рассматривается во всем его многообразии. Отдельные главы посвящены химии экстракционных процессов, массопередаче, в том числе массопередаче, осложненной химической реакцией, явлениям на границе раздела фаз, коалесценции капель, типовому промышленному оборудованию и его расчету и т. д. По рекомендации Научного совета по теоретическим основам химической технологии мы опустили при переводе некоторые главы из книги (например, Функции отклика и контроль за экстракционными процессами , Одновременная тепло- и массонередача и Теплопередача при прямом контакте жидкость — жидкость ). В то же время мы сочли необходимым дополнить русский текст книги главой Кинетика экстракции в системе электролит — неэлектролит , учитывая развитие этого направления- у нас в стране и за рубежом и его перспективы для выяснения тонкого механизма экстракции и интенсификации экстракционных процессов. [c.9]

Приведенные выше уравнения справедливы для систем без массопередачи или для случая, когда растворенное вещество переносится из водной фазы в органическую. При обратном нанравлении переноса коалесценция более заметна, и при таком же вводе энергии производительность ротационной и пульсационной колонн увеличивается в 2—3 раза. В таких случаях Уд рассчитывают как для систем без массопередачи, а затем вводят некоторый коэффициент, равный 2—3, с тем чтобы скорректировать эффект массопереноса. [c.107]

В 1950 г. Дженкоплис и Хиксон [20], работая с распылительной колонной диаметром 3,7 см, измерили профиль концентраций в обеих фазах, используя систему хлорид железа — изопропиловый эфир — водный раствор соляной кислоты. Неожиданно было обнаружено резкое изменение профиля концентраций в месте ввода сплошной фазы. Это изменение не зависело от типа распределительного устройства и конструктивного исполнения конца колонны. Казалось, что в месте ввода сплошной фазы существует область повышенной турбулентности из-за коалесценции капель дисперсной фазы и концевой эффект возникает, вероятно, вследствие локального увеличения скорости массопередачи. [c.125]

Мияучи и Вермюлен [3] обсудили условия, при которых дисперс- ная жидкая фаза может рассматриваться как идеально перемешиваемая. Из анализа, сделанного ими, следует, что эти условия удовлетворяются для системы с коалесценцией и системы без коалес- ценции (если только размеры капель одинаковы и коэффициент распределения, задержка и коэффициент массопередачи постоянны). [c.176]

Процесс коалесценции подробно описан в главе 7, поэтому здесь приводятся только краткие сведения. Рассмотрим единичную каплю фазы 1, покоящуюся на плоской поверхности раздела двух жидких фаз, между фазами 1 и 2 (рис, 6-18). В этом случае фаза 1 является дисперсной, а фаза 2 — сплошной. В отсутствие массопередачи утончение пленки между каплей и плоской поверхностью раздела обусловлено главным образом вытеснением ее под действием сил тяжести (или архимедовых сил). При наличии массопередачи начинается движение поверхности раздела фаз, направленное, либо из тонкой пленки, либо в нее, а это либо ускоряет, либо замедляет ее вытеснение. В отрицательном нанравленип массопередачи удаление пленки убыстряется, время покоя будет коротким, а коалесценция быстрой. При положительном направлении массопередачи жидкость будет подводиться в пленку, что затормозит ее отвод, возрастет время покоя капель и замедлится коалесценция. [c.250]

В табл. 6.5 показано влияние массопередачи на коалесценцию единичных капель (эквивалентный диаметр - 5 мм) на межфазной поверхности в системе вода — диэтилкарбонат в псевдостационар-ных условиях [57, 69], Подобные эффекты также наблюдаются при межкапельной коалесценции. [c.250]

После инверсии фаз, когда вещество переносится из дисперсной фазы, эффект Марангони будет тормозить дробление капель и усиливать коалесценцию, сдвигая таким образом равновесие в сторону образования больших капель и меньшей межфазной поверхностп. Из этого можно заключить, что при данной скорости перемешивания и при массопередаче из фазы, которая вначале являлась сплошной, инверсия фаз будет наблюдаться при меньшем соотношении объемов дисперсной и сплошной фаз, чем в случае обратного направления массопередачи. При фиксированном соотношении объемов она произойдет при меньшей скорости перемешивания. При изменении физических свойств, особенно поверхностного натяжения и вяз- [c.252]

Подобные эффекты наблюдали также в роторно-дисковом контакторе [42]. Гротгус и Зюйдервег [43], объяснили это явление влиянием массопередачи на коалесценцию капель. Были проведены довольно простые эксперименты по столкновению двух капель в момент, пока они еще не оторвались от сопел. Коалесценция облегчалась в тех случаях, когда вещество переходило из капель в сплошную фазу. Более того, при переходе вещества только из одной капли коалесценция ускорялась. [c.286]

Коалесценция капель в движущихся жидкостях — наиболее инте- 4, ресный и технически важный вопрос. Так, межкапельная коалес- ценция в экстракционной части распылительных колонн понижает Ч эффективность массопередачи [41]. Учет таких явлений необходим при расчетах процессов перемешивания, когда из-за одновременного дробления и коалесценции устанавливается некоторый средний размер капель. Эти аспекты, а также влияние высоких градиентов скоростей, будут рассмотрены в следующих разделах. Здесь же обсу- ждается процесс коалесценции капель при низких значениях гра- V-диентов скоростей < 10 с" ). [c.288]

В то время как расчет распылительных колонн привлекал основное внимание [59, 60] с точки зрения массопередйчи, очень мало попыток было предпринято, чтобы предсказать скорость коалесценции и высоту слоя эмульсии на границе раздела фаз. Было лишь отмечено, что трудно получить даже качественное согласие между данными различных исследований для процесса коалесценции с одновременной массопередачей. Тем не менее ясность в этом вопросе важна для расчета и конструирования не только распылительных колонн, но вообще любого экстракционного оборудования. [c.298]

В работах Гротгуса и Цуйдервега [125, 126] было показано, что массопередача из дисперсной в сплошную фазу, как правило, благоприятствует коалесценции капель. Установлено, что при этом производительность РДЭ может быть удвоена. Дунн, Лапидус и Эль-жин [127] сообщили о наблюдаемом ими уменьшении удерживающей способности в распылительной колонне на 50%. [c.350]

Некоторые важные работы выполнены Ритема [9—12] и посвящены исследованию реакций в системе жидкость — жидкость. Основная мысль исследователя заключается в том, что коалесценция п диспергирование оказывают определяющее влияние на массоперенос, сопровождающийся химической реакцией, в системе жидкость — жидкость. Поэтому все реакции, кроме самых медленных, контролируются массопередачей. Ритема [9] рассматривает степень дисперсности и влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ). Результаты исследования в реакторе периодического действия представлены для системы бензол — вода перемешиваемой со скоростью 1300 об/мин. Степень дисперсности контролировали по интенсивности проходящего света. Показано, что равновесный размер капель не был достигнут в течение 6 ч. Это, очевидно, выдвигает серьезные сомнения в возможности проектирования непрерывных реакторов на основе данных, полученных в реакторе периодического действия. [c.362]

При оценке качественного влияния ПАВ показано, что они подавляют внутреннюю циркуляцию, приводя тем самым к уменьше-н1по коэффициента массопередачи. С другой стороны, в присутствии ПАВ увеличивается сопротивление коалесценции и возрастает ско- [c.362]

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]

Влияние плотности орошения. Увеличение плотности орошения (расхода абсорбента) приводит к росту иоверхности контакта фаз и, как это следует из (V.11), к увеличению коэффициента массопередачи Kv- Поскольку расход абсорбента не влияет на остальные показатели в правой части уравнения (V.9), степень извлечения компонента также при этом увеличивается. Если предположить, что прй увеличеиии плотности орошения дисперсность жидкости не меняется, можно было бы ожидать прямой пропорциональности между ростом Lop и /(v- Из этого, по существу, и исходят некоторые -авторы [1 12] при анализе процесса. Фактически а промышленных установках этого не наблюдается. Дело в том, что с увеличением количества капель жидкости в колонне растет вероятность их столкновения и коалесценции. Джонстон и Вильямс [2] оценивали теоретически коалесценцпю капель в допущении, что все столкновения являются неупругими, и без учета капель, изменивших направление своего движения. При аУг=1,5 м/с количество капель диаметром [c.225]

Коэффициенты а, р и у при прочих одинаковых условиях. зависят в основном от коалесценции капель. Чем крупнее капли, тем меньше вероятность их столкновений и отрицательный эффект, вызываемый коалесценцией. Увеличение линейной скорости газа наряду с положительным влиянием на процесс массопередачи в полом скруббере приводит к более интенсивной коалесценции. При использовании центробежных и цельнофакельных форсунок суммарное положительное влияние на Ку возрастания Шг проявляется в меньшей степени, чем при применении отражательных форсунок именно потому, что в последнем случае основная часть жидкости распадается на крупные капли. [c.236]

Резкое изменение концентраций в сплошной фазе а входе в колонну обусловливается не столько концевым эффектом, вызванным коалесценцией дисперсной фазы (значение которого невелико), сколько разбавлением сплошной фазы поступающей жидкостью в результате продольного перемешивания Джиан-коплис привел данные о значениях высот распылительной колонны, эквивалентных теоретической ступени изменения концентраций (ВЭТС), однако величины ВЭТС не поддаются обобщениям, поскольку зависят от свойств системы и условий проведения опыта. Было показано .0 з случае работы распылительной колонны при относительно высоких скоростях фаз, когда рециркуляция жидкости уменьшается, а УС и межфазовая поверхность велики, можно получить относительно высокие значения коэффициентов массопередачи. [c.543]

Еленков Д., Бояджиев Л., Механизм массопередачи между двумя жидкими фазами в турбулентном потоке без коалесценции капель. Докл. Бълг. АН, 18, № 8, 755 (1965). [c.689]

Джонстон и Вильямс рассчитывали коэффициенты массопередачи в распылительной колонне к каплям с установленньш распределением по размеру. При этом, принималось, что все капли выбрасываются вертикально вниз по постоянным траекториям и испарения жидкости не происходит. Коалесценция капель учитывалась. Получено хорошее совпадение с экспериментальными данными по абсорбции ЗОг раствором сульфит— бисульфит аммония. Величины К а, полученные в опытах на колонне внутренним диаметром 1070 мм и высотой 2650 мм, находились в пределах 12—33,6 кмоль1(ч, атм) при плотности орошения = = 1390 кг (м -ч) и скорости газа О = 1320 - -2630 кг/(ле=-ч). [c.68]