Коалесценция капли в насадке

Математическая модель неустановившегося потока дисперсной фазы в слое насадки [7]. Рассмотрим объем колонны достаточно больших размеров, равномерно заполненный беспорядочно уложенной насадкой, в котором происходит случайное неориентированное движение струй или капель (пузырей) дисперсной фазы. Струи (капли, пузыри) рассматриваются как однородные изолированные макроэлементы, не подверженные эффектам слияния (коалесценции) и разбиения (редиспергирования). При построении вероятностно-статистической модели процесса будем полагать, что случайный характер движения дисперсной фазы в насадке подчиняется закономерностям непрерывного марковского процесса. Это значит, что вероятность перехода элемента дисперсной фазы, находящегося в момент времени в точке насадочного пространства, в точку М, достаточно близкую к точке М , за время А4, отсчитываемое от момента 1 , не зависит от состояния системы до момента 1 . [c.351]

В насадочных колоннах капли движутся в узком пространстве внутри насадки, непрерывно сталкиваясь с материалом насадки и друг с другом. Это приводит к частой коалесценции и повторному редиспергированию капель. В результате устанавливается некоторый равновесный размер капель. Для его расчета можно использовать следующее эмпирическое уравнение [11 [c.140]

Этот раздел включен в данный обзор потому, что, как правило,, экстракционное и сепарирующее оборудование имеет насадку в виде слоев или (для разделения вторичных эмульсий) патронов, ускоряющих коалесценцию. С другой стороны рассматриваемые здесь вопросы имеют значение для оценки пристеночного эффекта в отстойниках и распылительных колоннах и т. д. [47, 48]. Прежде чем обсуждать вопросы коалесценции в потоках, необходимо рассмотреть элементарный акт коалесценции единичной капли на твердо поверхности. Механизм коалесценции и критерии, необходимые для расчетов в случае первичных дисперсий (диаметр капель более 100 мкм), отличаются от таковых для вторичных эмульсий и поэтому будут рассмотрены раздельно. [c.300]

По первому типу капли коалесцируют на поверхности насадки, образуя пленку в дальнейшем коалесценция происходит уже на поверхности этой пленки. Последняя непрерывно удаляется путем локального отрыва капель. [c.302]

Для третьей группы назначение фильтрующего слоя принципиально меняется если в обычных фильтрах он выполняет функцию удерживающей среды, то назначение нефильтрующей загрузки в коалесцирующих фильтрах заключается в укрупнении мелких эмульгированных капель нефтепродуктов. Конструктивно коалесцирующие фильтры практически всегда объединяют с отстойником или в отстойники встраивают коалесцирующие элементы (насадки). В результате коалесценции (слияния частиц) образуются капли нефтепродуктов значительных размеров (до 5— 7 мм), и для их вьщеления из потока отстойник используют как вспомогательное устройство. [c.235]

Если образующиеся на выходе из распределителя капли имеют размер, меньший стабильного в данных условиях, то при прохождении через насадку размер капель постепенно увеличивается (в результате коалесценции) до устойчивой величины при этом может наступить преждевременное захлебывание колонны. Поэтому целесообразнее диспергировать фазу таким образом, чтобы образующиеся капли имели первоначальный размер несколько больший того, который получается расчетом по уравнению (XI, 28) при этом капли быстро (на расстоянии около 1 м от распределителя) разрушаются, достигая характерного размера. Диаметры сопел распределителя необходимо выбирать в соответствии с вышеизложенным. [c.552]

Вна садочных экстракторах насадка обычно располагается на опорных колосниковых решетках слоями высотой от 2 до 10 диаметров колонны. При таком размещении насадки жидкости дополнительно перемешиваются в пространстве между ее слоями. Одна из фаз диспергируется с помощью распределительного устройства и движется в колонне противотоком к сплошной фазе. Проходя через насадку, капли многократно коалесцируют и вновь дробятся. Их окончательная коалесценция и образование слоя диспергируемой фазы происходят в отстойной зоне колонны по выходе из слоя насадки. Соответственно в одной из отстойных зон (верхней или нижней) поддерживается уровень поверхности раздела фаз. [c.542]

С учетом сделанных замечаний характер нагрузочной кривой можно объяснить следующим образом начальное уменьшение ВЭТС (сравнительно небольшое для колонн малого диаметра и более значительное для колонн большого диаметра) — результат устранения начальной поперечной неравномерности с увеличением нагрузки последующий рост ВЭТС вызван заметной визуально коалесценцией капель, вызванной увеличением числа столкновений при повышении нагрузки. При частично смачиваемой насадке одновременно увеличивается доля органического раствора, движущегося не каплями, а пленкой по поверхности насадки (при этом увеличение нагрузки не приводит к соответствующему увеличению поверхности контакта). Чтобы установить, снижается ли также коэффициент массопередачи при движении капель цепочками ( блокирование по Пратту), необходимы точные измерения размеров капель. [c.334]

При йн.кр средний поверхностно-объемный диаметр капель равен среднему размеру пустот между элементами насадки. При н> н.кр капли свободно движутся в пустотах. В этом случае значения 3,2 соответствуют равновесию между силами инерции, под действием которых капли измельчаются, ударяясь о насадку (эти силы пропорциональны Ар ), и поверхностными силами, способствующими коалесценции и пропорциональными о. [c.277]

Эффективность первой стадии коалесценции (сбор) возрастает по мере приближения размеров структуры поверхности контакта к размерам капли [21]. Поэтому эффективность коалесценции капель вторичных дисперсий (d < 50 мкм) возрастает при уменьшении диаметра волокна насадки. [c.105]

Эти результаты были объяснены иа основе предположения, что при размере насадки меньше критического капли попадают в пустоты и перемещаются только при ударах со стороны последующих капель. Поэтому происходит коалесценция капель, и капли получаются сравнительно большими. Если же размер насадки больше критического, капли свободно движутся в пустотах. Тогда равновесный размер капель определяется равновесием между силами инерции, пропорциональными Apg и вызывающими измельчение капель при столкновениях с элементами насадки, и поверхностными силами, зависящими от у и вызывающими коалесценцию. При критическом размере насадки движение капель внутри пустот замедляется, но полностью не приостанавливается. Таким образом, при низких значениях капли сами освобождаются при больших же значениях возрастает вероятность удара до освобождения капли. В результате средний размер капель с увеличением возрастает. [c.96]

Если размер насадки меньше критического, в аппаратуре суш,ест-вует значительный объем дисперсной фазы, которая задерживается насадкой. Кроме того, столкновение капель дисперсной фазы, которые движутся с каплями, застрявшими в насадке, увеличивает вероятность коалесценции. Эффект такого рода взаимодействий не позволяет использовать диффузионную модель в ее обычной форме для описания движения дисперсной фазы. [c.373]

Ряд авторов предполагают, что в пористой среде коалесцирующих фильтров возможно взаимодействие как между каплей и поверхностью загрузки, так и между каплями эмульсии. При этом коалесцирующие фильтры (насадки) подразделяют на два типа — гидродинамические и контактные [2, 15, 23]. Принцип действия гидродинамических фильтров объясняется принудительным сближением и коалесценцией диспергированных в воде капелек нефтепродуктов между собой при фильтровании эмульсии через пористую среду. В контактных фильтрах протекают сложные физикохимические и гидродинамические явления, в результате которых частицы нефтепродуктов контактируют с поверхностью загрузочного материала и образуют на ней пленку. По мере накопления нефтепродуктов под действием потока жидкости пленка отрывается с образованием крупной капли, выделение которой из потока жидкости не представляет сложности. [c.145]

Гидродинамические насадки действуют как механические структуры, удерживающие капли в тесном контакте. Процесс и эффект коалесценции в таких насадках в значительной степени зависят от режима течения эмульсии по норовым каналам и их размеров. Применение этого типа насадок ограничено из-за сложности обеспечения оптимальных гидродинамических условий в промышленных установках. [c.104]

Структура такой насадки определяет толщину пористого слоя. Эти слои плотнее применяемых для коалесценции крупных капель. При толщине слоя более 25...50 мм наблюдается резкое снижение эффективности коалесценции. Это объясняется тем, что внутри слоя происходят разрыв и коалесценция, и по мере увеличения толщины слоя начинает превалировать разрыв. Капли микронного размера в таких насадках укрупняются в несколько раз (например, от 10 до 50 мкм) [15], пропускная способность не превышает 5 м /(м ч)[9, 12, 15]. [c.106]

В контактном теплообменном аппарате диспергирование одной из фаз производится при помощи распылителя той или иной конструкции (сопла, перфорированные тарелки и т.п.). На выходе из распылительного устройства происходит дробление струи на множество капель. При этом в барботажном слое создается развитая поверхность контакта фаз. На струю жидкости, вытекающую из отверстия или насадки, действуют силы инерции и гравитации, силы вязкости, поверхностного натяжения, а также турбулентные пульсации в струе и в самой среде. Капли, образующиеся при распаде струи, в процессе движения соударяются между собой п со стенками аппарата. Таким образом, конечная величина частиц диспергируемой фазы определяется суммарным эффектом трех процессов диспергирования, дробления и коалесценции. Определение этой величины расчетным путем пока еще невозможно из-за недостаточной изученности вопроса. Однако для ряда частных случаев решения уже получены и содержатся в работах Колдер-бенка, Фудзияма, Хейфорта и Тройбэла, Сиемса и др. [3]. [c.66]

Необходимость быстрого разделения фаз стимулирует также конструирование приспособлений для ускорения расслаивания. Для этой. цели испоЬьзуют отбойные перегородки или насадки, хотя принцип их действия полностью не выяснен. Отчасти такие приспособления препятствуют распространению эмульсии в нижнюю часть отстойника и таким образом создают благоприятные условия для межкапельной коалесценции, которая в большинстве случаев является первой стадией расслоения фаз. Кроме этого, если материал насадки предпочтительно смачивается дисперсной фазой, капли этой фазы будут собираться на насадке, что обусловит коалесценцию смежных капель с выделением больших капель, способных легко коалесцировать с образованием поверхности раздела фаз. [c.21]

По второму типу дисперсная фаза не смачивает насадку, поэтому происходит межкапельная коалесценция в свободном пространстве насадки. В этом случае насадка действует лишь как механическая структура, удерживающая капли в тесном контакте и тем самым усиливающая межкапельную коалесценцию. Степень разделения, выраженная через изменение среднего размера капли внутри насадки, обычно больше, когда дисперсная фаза смачивает насадку. [c.302]

Если же дисперсной фазой была водная, то наиболее эффективно коалесценция протекала на насадке из нержавеющей стали. Для насадок из материала, полностью или частично смачивающегося, отношение поверхности к объему (в пределах 2—8 см /см ) не оказывало существенного влияния, в то время как для несмачивающейся насадки доля свободного объема была важна. В этом случае капли должны удерживаться против гидродинамических сил так долго, чтобы стало возможно их сближение и коалесценция. Не отмечалась межкапельная коалесценция и тогда, когда капли двигались свободно с жидкостью [701. Такгоу образом, конструкция несмачивающейся насадки очень важный критерий, определяющий ее эффективность. Этот вопрос требует дополнительных исследований. В некоторых случаях наблюдалось дробление капель [68, 71] вследствие прямых столкновений, особенно на входе. Это также следует учитывать в исследованиях, чтобы иск.пючить влияние дробления на разделительную способность данной насадки. [c.303]

Чтобы облегчить расслаивание, часто используют слои из волокнистых материалов. Такие примеры можно найти во многих областях, начиная от удаления водяного тумана из топлива для реактивных двигателей до удаления нефтяных и масляных дисперсий из сточных вод. При этом основное требование. заключается в усилении межкапельной коалесценции, чтобы образующиеся капли моглп быть отделены простым отстаиванием, как первичные дисперсии. Хотя слои насадки используются уже давно, сущность этого метода еще не совсем ясна. [c.303]

Методом фотографирования подтверждено, что капли при коалесценции на поверхности насадки увеличиваются в размере. Снова, как и для первичных дисперсий, не наблюдалась межкапельная коалесценция в объеме жидкости [68, 76]. Высокая разделяющая способность могла быть достигнута лишь тогда, когда капли прилипали к поверхности насадки и находились на ней в течение [c.303]

Желательно также, чтобы сопла, используемые для диспергирования одной из фаз, входили вглубь слоя насадки не менее чем на 25—50 так как капли, образуемые в слое светлой сплошной фазы, неизбежно сталкиваются друг с другом и. коалесцируют до достижения насадки. Капли, образующиеся на перфорированной тарелке и смачивающие материал тарелки, вследствие коалесценции имеют большие размеры. Если для насадочной колоины используют обечайку колонны Элджина (рис. 266), то необходимо, чтобы распределитель для дисперсной фазы находился в слое насадки насадку загружают на решетку из металлических колосников, которые располагают на возможно большем расстоянии друг от друга. Однако расширения корпуса яа концах насадочных экстракционных КОЛОШ пе имеют такого важного значения, как в распылительных колоннах , В колоннах с цилиндрическим корпусом уста- [c.548]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология