Массопередача пульсаций

В ряде работ исследовали влияние на массопередачу пульсаций потоков, вибраций и звуковых колебаний. Эти работы интересны как с точки зрения изучения механизма массопередачи, так и выяснения возможностей и целесообразности применения подобного воздействия в промышленных аппаратах. Однако рассматриваемые работы применительно к процессам абсорбции пока не вышли из поисковой стадии. [c.99]

Физические модели массопередачи в осциллирующих каплях получены также и другими исследователями [48, 55, 56]. Однако эти модели [48, 53—56] нельзя рекомендовать для практических расчетов, для которых они, кстати сказать, мало пригодны, поскольку расчетные формулы громоздки и содержат такие трудно определяемые величины, как амплитуда и частота пульсации капель. [c.207]

Массообмен. Массопередача при пульсации происходит гораздо интенсивнее и в несколько раз скорее, чем в насадочных колоннах [61. 76, 130, 1421 и без пульсации [32, 38, 117, 1291. Вы- [c.359]

Теория межфазной турбулентности. Наиболее общую форму уравнений массопередачи с учетом взаимодействия потоков фаз можно получить, используя принцип межфазной турбулентности, согласно которому на свободных поверхностях раздела не происходит гашение турбулентных пульсаций [10]. [c.155]

Пульсационные экстракторы. Ввод дополнительной энергии в двухфазный поток может быть осуществлен также приданием возвратно-поступательного движения (пульсации) жидкостям в экстракторах, называемых пульсационными. Пульсация кидкостей увеличивает турбулизацию потоков и степепь дисперсности фаз, повышая тем самым эффективность массопередачи в насадочных экстракторах или экстракторах с ситчатыми тарелками, [c.381]

Сложность гидродинамической обстановки в газожидкостных реакторах не позволяет пока достаточно строгим анализом получить уравнения для расчета коэффициентов массопереноса как в газовой, так и жидкой фазах, и затруднения, прежде всего, обусловлены подвижностью границы раздела фаз, что осложняет математическое описание проникновения турбулентных пульсаций в пограничный диффузионный слой. Поэтому в настоящее время при расчетах массопередачи в промышленных аппаратах приходится пользоваться эмпирическими уравнениями, ориентируясь на надежность результатов только в условиях, близких к экспериментальным. [c.42]

Обычно в экстракторах для создания возможно большей поверхности контакта фаз и, соответственно, для увеличения скорости массопередачи одна из жидкостей (дисперсная фаза) распределяется в другой жидкости (сплошная фаза) в виде капель. В зависимости от источника энергии, используемой для диспергирования одной фазы в другой и перемешивания фаз, экстракторы каждой из указанных выше групп могут быть подразделены на аппараты, в которых диспергирование осу-н ествляется за счет собственной энергии потоков (без введения дополнительной энергии извне), и аппараты с введением внешней энергии во взаимодействующие жидкости. Эта энергия подводится посредством механических мешалок, сообщения колебаний определенной амплитуды и частоты (пульсаций или вибраций), путем проведения экстракции в поле центробежных сил и другими способами. [c.538]

Ряд исследований показал, что возрастание эффективности под действием пульсаций достигается благодаря увеличению поверхности контакта фаз, в то время как коэффициент массопередачи несколько уменьшается из-за продольного перемешивания. [c.544]

Удельная скорость роста , Коэффициент массопередачи , Масштаб пульсаций [c.29]

К механическим пленочным абсорберам можно отнести также аппараты с наложенными пульсационными колебаниями [74—761. В них при помощи специальных устройств (пульсаторов) осуществляется пульсирующая подача газа. Исследования проводились в аппаратах с течением жидкости по вертикальной поверхности [74, 761 или по насадке 175, 761. В случае абсорбции NHg водой 174] коэффициент массопередачи К достигал максимума при частоте пульсаций 9,3 гц и возрастал с увеличением амплитуды пульсаций максимально полученное значение К (при амплитуде 0,3 м) в 2,5 раза превышало К, полученное без пульсаций. [c.374]

Примерами могут служить технологические процессы в гидрометаллургии (извлечение золота из руды в цианистый раствор, растворение серной кислотой алюминия, содержащегося в бокситах, и др.), в сахарном производстве, в процессах гидрирования жиров и т.д. Основной задачей расчета таких процессов является оценка скорости массопередачи к поверхности мелких частиц, обтекаемых жидкостью, движение которой определяется случайными пульсациями и характеризуется статистическими параметрами турбулентного потока. [c.104]

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]

Скорость растворения (массопередачи) зависит от превалирующего механизма переноса вещества между жидкой и газообразной фазами. В неподвижной среде основным механизмом массо-переноса является очень медленный процесс молекулярной диффузии. В движущейся среде процесс массопереноса интенсифицируется за счет переноса массы в направлении движения среды (конвекция) в турбулентных потоках добавляется влияние пульсаций, вызывающих турбулентную диффузию. Поэтому в аппаратах для растворения газа в жидкости кроме повышения давления и снижения температуры жидкости применяют интенсивное перемешивание жидкости и газа путем барботажа воздуха через жидкость или с помощью так называемой струйной аэрации [66]. Воздух в жидкость во многих случаях вводится с помощью эжекторов, включенных непосредственно перед барботером или резервуаром для струйной аэрации. Но такая схема существенно снижает экономичность работы установки. [c.239]

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]

Однако наиболее строгое описание процесса массопередачи возможно лишь при учете реальной структуры потоков возле границы раздела фаз. Такой подход обеспечивает физико-химическая гидродинамика. Массопередача полностью определяется законом затухания турбулентных пульсаций в вязком подслое. [c.199]

Использование закона затухания турбулентных пульсаций для учета влияния турбулентности на скорость массопередачи с химической реакцией [c.46]

Рассмотрим конкретный пример. По данным для стекающей пленки (см. табл. 1.1) при Кеж = 2400 т = 0,56 с, тогда а = 37 и второе слагаемое в подкоренном выражении уравнения (2.79) заметно больше 1. Это свидетельствует о необходимости учета влияния турбулентных пульсаций на скорость массопередачи. При толщине пограничного слоя бж = 0,027 мм коэффициент турбулентной диффузии О- , рассчитанный по уравнению (2.77), в точке у = бж более чем на порядок выше Оа. Однако для быстрых реакций толщина диффузионного подслоя значительно меньше (как правило на порядок и более), и влияние турбулентного характера течения на массопередачу проявляется слабее. Действительно, при больших г из уравнения (2.78) следует известное выражение р ж = У п л. [c.47]

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что в данных условиях не только увеличивается скорость переноса вещества, но и коренным образом изменяется механизм переноса. Молекулярная диффузия не оказывает существенного влияния на скорость массоотдачи в жидкой фазе при определенных условиях диффузионное торможение в жидкой фазе вблизи границы раздела фаз полностью снимается. Это свидетельствует о конвективном механизме переноса вещества в зоне, примыкающей к поверхности раздела фаз. Возникновение поверхностной конвекции не связано с турбулентными пульсациями потока, которые в условиях опытов также не оказывают при Неж<1600 заметного влияния на процесс массопередачи. При Кеж>1600 перенос вещества обеспечивается конкурирующей поверхностной конвекцией и турбулентностью потока. [c.116]

Методами статистической механики в теории массопередачи изучают физико-химические свойства потоков, процессы переноса тепла и массы, а также динамическое состояние подвижных гетерогенных систем в условиях турбулентных течений. Применение методов статистической механики позволило за последние годы получить качественно новые теоретические и экспериментальные результаты в изучении турбулентных потоков, установить широкий спектр турбулентных пульсаций в подвижных газожидкостных потоках, выявить решающую роль мелкомасштабных пульсаций при массопередаче и крупномасштабных пульсаций при движении потоков, изучить характер и структуру турбулентности вязкого подслоя, макротурбулентную вязкость гетерогенных потоков и т. д. [c.11]

Массопередача в жидкой фазе от пузыря в турбулентном потоке газ — жидкость рассмотрена в работе [16]. Используя основные положения теории локальной изотропной турбулентности [17] и уравнение баланса турбулентной энергии при допущении о полной диссипации ее в л идкости с подводимым газом, получаем следующее выражение для максимальной скорости пульсаций жидкости, обтекающей газовый пузырь в турбулентном потоке [c.80]

Принимая, что для турбулентного потока общий вид зависимости коэффициента массопередачи от критерия Ret остается таким же, как и для ламинарного потока, и подставляя значение (г о -)макс из уравнения (3.45) в зависимость (3.43), а также заменяя масштаб и скорость крупномасштабных пульсаций в соответствии с высказанными выше соображениями, получаем следующее выражение для коэффициента массопередачи с точностью до постоянной [c.81]

Аналогия Рейнольдса применима также и к турбулентному ядру потока при любых значениях критериев Рг и 5с, поскольку коэффициенты турбулентного обмена определяются одинаковым масштабом турбулентных пульсаций, значительно превышающим длину свободного пробега молекул. В турбулентных потоках аналогии тепло- и массопередачи рассматривается в приближении гидродинамического и диффузионного пограничных слоев. [c.101]

Межфазовая, или поверхностная, турбулентность — это интенсивная, спонтанная турбулентность поверхности, в результате которой вещество передается из одной фазы в другую крупномасштабными вихрями, извержениями. Межфазовая турбулентность сопровождается пульсациями потоков, приводящими, естественно, к значительному увеличению интенсивности массопередачи. При наличии межфазовой турбулентности интенсивность массопередачи практически не зависит от молекулярной диффузии и определяется главным образом концентрацией компонентов на границе раздела фаз и их физико-химическими свойствами. [c.105]

Роуз и Кинтер [54] разработали теорию массопередачи в осциллирующую каплю, исходя из предположения, что за время одной пульсации происходит полное перемешивание объема капли, а все сопротивление переносу сосредоточено в тонкой пленке постоянного об ьема, толщина которой является функцией амплитуды й частоты пульсации капли. [c.207]

Установлено влияние пульсации на массопередачу. Применяя в качестве привода пульсатооа кулачок, сконструированный с расчетом получения большего ускорения, чем при кривошипном приводе, можно достигнуть лучшего массопереноса. В этом случае [1421 для той же величины произведения а/получаются более низкие значения [c.361]

Процесс массопередачи теснейшим образом связан со структурой турбулентного потока в каждой фазе. Как известно из гидродинамики (см. стр. 47), при турбулентном движении потока у твердой стенки образуется пограничный слой. Аналогично в каждой фазе различают ядро, пли основную массу фазы, и пограничный слой у границы фазы. В я д р е вещество переносится преимущественно турбулентными пульсациями и концентрация распределяемого вещества, как показано на рнс. Х-5, в ядре практически постоянна. В пограничном слое происходит постепенное затухание турбулентности. Это выражается все более резким изменением концентрации по мере приближения к поверхности раздела. Непосредственно у поверхности перенос сильно замедляется, так как его скорость уже определяется скоростью молекулярной диф4)узии. В этой области наблюдается наиболее резкое, близкое к линейному, изменение концентрации вплоть до границы раздела фаз (см. рис. Х-5). [c.395]

На более низких уровнях иерархии могут быть использованы в качестве критериев показатели отдельных сторон процесса, например показатели процесса биосинтеза, такие, как коэффициент дыхания клеток— дых = а °7ао —удельный расход элемента питания на единицу образованного в процессе биосинтеза продукта— М = аУ dXldt), или с учетом стоимости элементов питания — а ps dX dt) степень утилизации субстрата — ф = = (5о—S)/Sq. Показателями процесса аэрации и перемешивания среды являются газосодержание фг коэффициент массопередачи кислорода KlO., удельные энергозатраты на аэрацию Nrl Klu )-, удельная, вкладываемая на перемешивание мощность V, масштаб турбулентных пульсаций X = и др. Эффективно использование комплексных показателей, охватывающих различные стороны процесса. Так, учитывая, что в биохимическом реакторе передача компонентов питательной среды к клеткам осуществляется посредством их транспорта из газовой фазы через жидкую либо непосредственно из жидкой фазы, для оценки эффективности данных процессов можно использовать в качестве критериев следующие показатели [11] Г—показатель, характеризующий процессы перехода из газовой фазы в жидкую L — показатель, характеризующий процессы передачи в жидкой фазе [c.28]

Наиб, перспективные пути интенсификации массообменных процессов-использование явлений самоорганизации на межфазной пов-сти (напр., в результате возникновения локальных градиентов поверхностного натяжения), организованная нестациопарность массопередачи, воздействие пульсаций и вибраций, звуковых и ультразвуковых колебаний, электрич. и магн. полей, разработка новых гидродинамич. режимов и направленное совмещение хим. и массообменных процессов. [c.658]

Интенсификация процесса с помощью пульсаций, вращающихся дисков и другими способами приводит к уменьшению среднего диаметра капли d. Поскольку У снижается скорость движения капель. Соответственно возрастает удерживающая способность х поверхность контакта фаз (3 = 6xjd), а составляющая ВЕП, обусловленная массопередачей (ВЕП = У1К8), уменьшается. Однако вследствие снижения скорости капель уменьшается и нагрузка захлебывания, т. е. производительность колонны [Vf — У , см. уравнения (14) —(15)]. Одновременно возрастает продольное перемешивание [65] и суммарное значение ВЕП., Эти противоположно действующие факторы приводят к появлению оптимального критерия Ф [66]. [c.118]

Многочисленные исследователи определяли увеличение скорости массопередачи в результате пульсаций. Они установили, что эффективность увеличивается более чем в три раза но сравнению с обычной насадочной колонной. Однако пульсации одновременно усиливали продольную дисперсию в колонне из-за возникающих дополнительных эффектов вынужденного обратного перемешивания. Такйм образом, пульсации приносят пользу только тогда, когда эффект от увеличения межфазной поверхности превалирует над отрицательными эффектами продольного перемешивания. [c.136]

Хьюмарк [135] собрал данные о тепло- и массопередаче в твердые сферы при различных условиях. Результаты свидетельствуют о том, что показатель степени числа Зс возрастает с повышением числа Рейнольдса. Показатель степени для числа Рейнольдса указывает на вклад турбулентных пульсаций в кормовой части капли при Ке >450. [c.343]

В насадочных пульсационных колоннах может применяться любая насадка. Однако стабильная работа насьшной насадки достигается только после ее предварительного уплотнения. Интенсификация процесса массопередачи достигается за счет редиспергирования, многократных соударениий капель с насадкой и нового запуска процесса диффузии после встряхивания капель. Наиболее эффективна специально разработанная для пульсационных колонн пакетная насадка КРИМЗ с высоким проходным сечением прямоугольных отверстий. Отверстия имеют отбортовку, которая способствует закрутке потока проходящей жидкости. За счет этого достигается высокая равномерность распределения дисперсной фазы по сечению аппарата и уменьшается продольное перемешивание. Применение пульсаций в насадочных и тарельчатых аппаратах позволяет в 3-10 раз повысить их эффективность. Производительность пульсационных экстракторов примерно на 30 % превышает производительность роторных аппаратов. [c.38]

Практическое использование описываемого в этом разделе метода расчета коэффициента ускорения массопередачи затруднено сложностью определения закона затухания турбулентных пульсаций вблизи границы раздела жидкость — газ. Так, для аппаратов пленочного типа функцию типа (2.77) рекомендуется находить из опытных данных по физической массоотдаче, однако величина и, соответственно, распределение Ог(у) в условиях протекания хемосорбционного процесса могут быть в ряде случаев существенно иными, например при возникновении поверхностной конвекции (см. гл. 4). Поэтому расчетные зависимости типа (2.77) следует рассматривать как первое приближение. Чтобы реализовать метод на практике, необходимо накопление данных по виду функции Вт (у) для аппаратов различных типов. [c.49]

Предполагается постоянство продольной составляющей скорости жидкости вблизи поверхности раздела фаз. Введением эффективной скорости переноса, а в конечном итоге использованием физического коэффициента массоотдачи в жидкой фазе, который определяют экспериментально или рассчитывают с помощью нолуэмппрических зависимостей. Предлагается учитывать увеличение скорости массопередачи с химической реакцией произвольной скорости за счет турбулентности потока (турбулентных пульсаций) в одномерном приближении. [c.221]

Показатель степени при критерии 5с в уравнении (3.62), так же как и в элементарных актах массопередачи, определяет закон затухания турбулентных пульсаций на границе раздела фаз. Многочисленными исследованиями, в том числе и целенаправленного характера, установлено, что вблизи твердой поверхности этот показатель равен трем [50], а вблизи по цвижной поверхности— двум [51], при этом показатель степени n принимает значения 0,33 и 0,5 соответственно. [c.89]

Изучение большинства гидродинамических характеристик газожидкостных течений в массообменных аппаратах в настоящее время осуществляется еще в основном эмпирическими методами, в лучшем случае — с использованием теории подобия и анализа размерностей. Сложность теоретического рассмотрения проблем гидродинамики двухфазных систем объясняется тем, что газожидкостные течения в массообменных аппаратах, представляющие практический интерес, чаще всего являются турбулентными или соответствуют переходным режимам течения от ламинарного к турбулентному. В то же время известно, что теория турбулентности даже для однофазных потоков пока далека от заверщения. Изучение турбулентных газожидкостных течений в массообменных аппаратах осложняется еще и тем, что кроме пульсаций скорости потоков здесь следует рассматривать также пульсации газосодержания и давления. Тем не менее, развитие идей и методов классической гидродинамики однофазного потока и, в частности, теории пограиичного слоя позволило успешно решить ряд задач. диффузионной кинетики, связанных с элементарными актами массопередачи. Такие задачи достаточно подробно рассмотрены в гл. 3, [c.124]

Из математических моделей гидродинамических структур потоков наибольшее распространение в расчетной практике и при изучении массопередачи получили диффузионная и секционная модели, подробно рассмотренные в гл. 4. При наличии массопередачи в потоках принципиальное содержание и физический смысл математических моделей гидродинамических структур потоков не меняется в диффузионной модели изменений концентраций компонентов в потокак рассматривается как следствие конвективной, турбулентной и молекулярной диффузий частиц в потоках. При этом под турбулентной диффузией понимается перенос массы, обусловленный крупномасштабными пульсациями и флуктуациями скоростей потоков. В секционной модели вместо непрерывного профиля изменения концентраций компонентов в потоке рассматривается ступенчатый профиль, каждая ступень которого соответствует одной секции полного перемешивания частиц потока в пределах определенного объема аппарата. [c.177]