Массопередача от капель с циркуляцией

Формулы с учетом влияния изменения формы капли, циркуляции жидкости внутри нее, силы тяжести, вибраций, тепло- и массопередачи также можно найти в литературе [1]. [c.172]

Задача данного эксперимента состояла в определении влияния кратности обработки жидкой фазы на эффективность тарелки. В одной из работ отмечается, что при абсорбции (или десорбции) таких плохо растворимых газов, как СОг и Ог процесс массопередачи в диспергированной жидкости сильно зависит от перемешивания жидкой фазы.. Это объясняется тем, что в сформировавшейся капле циркуляция (а значит, и перемешивание) быстро затухает, и перенос массы осуществляется преимущественно благодаря молекуляр- [c.67]

Сравнивая модель Ньюмена с моделью Кронига — Бринка, можно отметить качественный переход механизма массопередачи от чисто диффузионного, характерного для случая, когда циркуляция в капле заторможена, к смешанному, когда перенос вдоль линий тока происходит чисто конвективно, а перенос в направлении ортогональном линиям тока — путем молекулярной диффузии. [c.205]

Ряд исследователей изучал поведение капель в дисперсионной среде [18—201. При определенных условиях они наблюдали циркуляцию жидкости внутри капли и нашли, что при циркуляции жидкости в капле скорость массопередачи увеличивается в 2,5—4,5 раза быстрее, чем при дроблении капель. [c.173]

Истинные числа единиц переноса с учетом продольного перемешивания рассчитаны для систем толуол — ацетон — вода и толуол — метилизобутилкетон — вода. Они сравнивались с ВЕП, рассчитанными в предположении поршневых потоков. Значения общих коэффициентов массопередачи для ацетона хорошо согласовались с представлением о каплях как твердых шариках. При переносе метилизо-бутилкетона в значениях общих коэффициентов массопередачи наблюдался значительный разброс, однако они обычно были выше, чем для ацетона. Их значения близки к рассчитанным с учетом циркуляции в каплях. [c.154]

Джонс и Бекман [75] предложили численное решение для массопередачи при всех режимах циркуляции в капле и в отсутствие сопротивления в сплошной фазе. На рис. 8.9 показаны профили концентрации при различных числах Пекле. [c.339]

Если скорость процесса в системе ж — ж полностью контролируется скоростью реакции, то она не должна зависеть от поверхности контакта фаз и, следовательно, от степени перемешивания. Однако это не всегда справедливо. Процесс, который, как кажется, не зависит от перемешивания, при скорости особенно выше средней, не будет контролироваться только химической кинетикой. Как указывалось при обсуждении нитрования ароматических соединений, любое возрастание межфазной поверхности за счет перемешивания будет сопровождаться уменьшением размеров капель. Это приведет к снижению коэффициента массопередачи в дисперсной фазе вследствие уменьшения внутренней циркуляции в каплях п взаимоде -ствия капель. Приведенные факторы могут компенсировать друг друга и тогда окажется, что процесс, контролируемый массопередачей, не зависит от интенсивности перемешивания. В результате единственно твердый вывод будет таким, если скорость процесса зависит от степени перемешивания, значит важны явления массопередачи. Принимается, что перемешивание достаточно для получения однородной дисперсии. [c.374]

Модель массопередачи, учитывающая наличие циркуляции жидкости внутри капли, была разработана в работе [48]. Авторы исходили из решения уравнения Навье — Стокса для капли, движущейся в среде инородной жидкости с отличающейся плотностью. При выводе не учитывались члены уравнения, содержащие высшие степени производных, и предполагалось, что движение капли продолжается достаточно долго и циркуляция внутри капли к начальному моменту времени ул<е установилась. [c.124]

Льюис проводя опыты в диффузионной ячейке, нашел, что неподвижная протеиновая пленка, адсорбированная на поверхности раздела фаз, заметно уменьшает скорость процесса массопередачи, в то время как подвижные пленки других поверхностно-активных веществ не оказывают подобного действия. Движение капель одной жидкости в другой обычно происходит при скоростях, более высоких, чем движение твердых сфер. Это объясняется подвижностью поверхности жидкость — жидкость, в результате которой возникает циркуляция жидкости внутри движущихся капель. Если присутствие поверхностно-активных веществ делает поверхность капли менее подвижной, можно ожидать, что в присутствии этих веществ скорость подъема (или падения) капель будет уменьшаться, достигая в пределе скорости движения твердых сфер скорость экстракции при этом должна замедляться. Такая гипотеза подтверждена экспериментально [c.202]

Экспериментальные и рассчитанные значения коэффициентов массопередачи сравнивали графически (рис. 292). Опытные точки располагаются между значениями коэффициентов массопередачи, рассчитанных при наличии циркуляции в каплях и без нее, причем положение этих точек на графике зависит от свойств системы, направления массопередачи, возможного присутствия следов загрязнений и т. п. вместе с тем опытные величины коэффициентов массопередачи практически не зависят от размера экстрактора. Таким образом, опытные данные, полученные на экстракторах малых размеров, обработанные описанным способом, можно с достаточной точностью использовать [c.580]

Уравнение (VI-144) применимо для расчета массопередачи только снаружи капли. Во многих случаях величина коэффициента массоотдачи близка к величине коэффициента массопередачи Ка, так как внутренняя циркуляция, возникающая в капле в период ее образования, обусловливает высокие коэффициенты массоотдачи внутри капли. Однако, если присутствие растворенного вещества в сплошной фазе весьма благоприятно влияет на сдвиг равновесия в сторону этой фазы, то сопротивлением массопередаче внутри капель пренебрегать нельзя. [c.460]

В процессе экстракции вещества из капли возникает разность плотностей в объеме капли, вследствие чего усиливается циркуляция жидкости в капле. Вещество переносится в основном конвекцией, и молекулярная диффузия не оказывает определяющего влияния. Поэтому прекращение диффузии в критической области не оказывает влияния на массопередачу на границе жидкость — жидкость. [c.60]

В работе [8] мы использовали уравнение Левича для потока на каплю при < 1 [15], т. е. приняли т = 0,5 и допустили, что Па = 1. Тогда п = 0, т. е. коэффициент массопередачи от радиуса капли (и в рассматриваемом приближении — от интенсивности пульсации ) не зависит. Исследование массоотдачи из капель показало, что уравнение (21) выполняется в области средних капель до Яе 300, причем т = 0,5- -0,7 (при = 0,5 и выражении Ми через скорость циркуляции в капле было найдено с = 0,24 ). В области крупных капель т 2. Однако, несмотря на большое различие между критериальными уравнениями для средних и крупных капель, значение коэффициента массоотдачи слабо зависит от радиуса капель. Таким образом, подтверждается вывод работы [8] о слабой зависимости коэффициента массоотдачи от Я, хотя все же к уменьшается при дроблении капель (Пк = 0,15ч-0,3). [c.307]

Массопередача при экстракции происходит не через плоскую, а через сферическую границу раздела фаз, поэтому гидродинамические условия внутри капли и в сплошной фазе не идентичны. Конвекция в сплошной фазе связана с режимом ее движения и степенью турбулизации, а конвекция внутри капель однозначно определяется трением, возникающим в результате относительного движения фаз и вызывающим перемешивание (циркуляцию) жидкости внутри капли. Поэтому массоперенос в пределах каждой из фаз не может быть описан идентичными уравнениями (см. гл. П1). [c.256]

Увеличение межфазной поверхности играет существенную роль в ускорении процесса массопередачи, однако уменьшение размеров капель вызывает меньшее возрастание скорости массопередачи, чем при повышении скорости циркуляции жидкости в каплях. Гидродинамический режим в аппарате необходимо выбирать таким образом, чтобы не допустить образования устойчивых эмульсий и потерь дисперсной фазы со сплошной фазой, что может привести к снижению степени извлечения вещества. [c.73]

Рис. 4-1. Система координат, используемая при решении уравнения массопередачи внутри капли с учетом циркуляции.

Следовательно, в широком интервале чисел Рейнольдса при достаточно малых диаметрах капель и частотах пульсации капля движется с пульсирующим потоком как единое целое и наличие пульсации не влияет на скорость движения капли по отношению к потоку. Иными словами, наличие пульсации не влияет на циркуляцию внутри капли и можно предположить, что массопередача в капле, двигающейся в пульсирующем потоке, не будет отличаться по своему характеру от массопередачи в капле, двигающейся в потоке без пульсации. В табл. 8-1 приведено сравнение расчетных значений степени насыщения и коэффициентов массопередачи, полученных согласно циркуляционной модели (4-48) и (4-49), с данными эксперимента на системах, в которых лимитирующим являлось сопротивление диспергированной ( )азы [40]. [c.241]

Для случая циркуляции в каплях нестационарная массопередача определяется уравнением Кронига и Бринка [7] [c.176]

Если органическая и водная фазы предварительно взаимно насыщены по всем компонентам, за исключением транспортируемого, а последний находится в достаточно малых концентрациях, чтобы не считаться с изменением объема, и сорбционные эффекты сведены к минимуму, то массопередача в этом случае будет подобна массопередаче из плоской капли с затрудненной внутренней циркуляцией. [c.120]

Уксусная кислота удаляется из падающих в слое бензола капель ее водного раствора. Начальная концентрация уксусной кислоты равна 0,01%, и ее следует снизить до 0,005%. Найти расстояние, которое должны пройти каили, если они имеют диаметр 1 мм и если а) содержимое капель неподвижно, б) внутри капель происходит циркуляция и в) содержимое капель полностью перемешано. Обе жидкие фазы имеют температуру 20° С. При этой температуре коэффициент диффузии уксусной кислоты в воде равен 0,88-Ю" см /сек, а коэффициент диффузии уксусной кислоты в бензоле 1,92 10 см /сек. Предполагается, что капли очень быстро достигают своей конечной скорости. Эту скорость можно определить, пользуясь коэффициентом трения, взятым по рис. 15. 6. В случае б можно пренебречь сопротивлением массопередаче в сплошной фазе. [c.533]

Массопередача при. лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы. Коэффициент массопередачи в каплях очень малого диаметра 0,02 см) может быть вычислен по формуле Ньюмена [25]. Формула Ньюмена (11.28) табулпровапа в работе [76] и в монографии [6]. Формула Ньюмена пригодна для расчетов в случае, когда циркуляция в капле полностью заторможена, что имеет место либо при очень малых значениях Не, либо нри высокой вязкости дисперсной фазы (р, 100ч-150). Для капель днаметром к = 0,020,05 мы формула Ньюмена дает несколько заниженные значения. Следует отметить, что рекомендация Трейбала, который предлагал для модели Ньюмена величину критерия Л и = 6,3, является досадным недоразумением. Модель Ньюмена предполагает нестационарный характер процесса и критерий Ки достигает значения 6,3 лишь при Ро 0,1. Вообще значение критерия Ми = 6,3 определяет минимальную скорость массопередачи при отсутствии внешнего сопротивления и постоянстве концентрации переходящего вещества в сплошной фазе. [c.218]

Капля без циркуляции. Этот предельный случай, который имеет место при движении мелких капель, подробно рассмотрен Ньюме- ном [66] . Массопередача происходит путем нестационарной диффузии. [c.338]

Капля с циркуляцией. Отклонение от закономерностей массопередачи нециркулирующей капли может быть вызвано также коле- баниями. Крупные капли сильно отличаются по форме от сферических. В последнее время достигнут заметный прогресс в описании массопередачи в циркулирующих и колеблющихся каплях. > [c.338]

Для описания массопередачи в каплях с турбулентной циркуляцией наибольшее внимание заслужила модель Хандлоса и Барона [76], согласно которой циркуляционные линии токов — круговые и концентрические. Между ними происходит перемешивание. Среднее время циркуляции может быть оценено на основе положений Адамара — Рыбчинского. [c.339]

Вместе с тем следует отметить, что в практических условиях растворы нередко содержат ПАВ, которые, адсорбируясь на каплях, тормозят циркуляцию в них жидкости. Тогда капли движутся как жесткие сферы, массопередача замедляется и становится нестационарной. Если учесть, что ускорение массопередачи по Кронигу — Бринку эквивалентно увеличению коэффициента диффузии всего лишь в 2,24 раза [134], тогда как коэффициенты диффузии в жидкостях часто известны с точностью только до порядка, становится ясным, что замедление массопередачи в присутствии ПАВ нетрудно принять за подтверждение уравнений Кронига. [c.351]

Для пузырей с 8 > 0,5 мм (Ке > 30) циркуляционное движение внутри пузыря может влиять на коэффициент сопротивления и, соответственно, на скорость всплытия. По-видимому, циркуляция должна сказываться и на массопереносе внутри пузыря. Однако влияние внутреннего движения на массопередачу в пузыре должно быть значительно менее выражено, чем в капле. Так, для достаточно крупных пузьфей с 8 4н-5 мм число Ре, характеризующее относительный вклад конвективного массопереноса в сравнениии с диффузионным, составляет всего 20-25. Основываясь на результатах численных расчетов по уравнению (5.3.1.1), проведенных Джонсом и Бекманом, в которых использованы скорости циркуляции Адамара и Рыбчинского, можно заключить, что для пузырей диаметром 4—5 мм следует [c.285]

Механизм такого снижения коэффициентов массоотдачи в газовой фазе по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией конвективного массопереноса, еще не достаточно изучен. Можно предположить, что это является следствием образования на границе раздела фаз энергетического или механического барьера из адсорбированного слоя молекул растворимых или нерастворимых веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), специально вносимых в жидкую фазу в небольших количествах, на скорость массопередачи исследовалось неоднократно [5]. Такое влияние в основном является негативным, однако при некоторых видах ПАВ может приводить и к ускорению массопередачи. Уменьшение скорости массопереноса при добавках ПАВ происходит не только вледствие изменения гидродинамических условий, в частности подавления циркуляции внутри капли или пузыря. Разработана модель [16], согласно которой растворимые ПАВ адсорбируются поверхностью капли или пузыря и накапливаются в кормовой ее части в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления или барьера. Присутствие не растворимых в воде веществ также может способствовать уменьшению скорости массопереноса. В [48] отмечается, что скорость испарения воды в пузырек падала в несколько раз, когда в воде присутствовали капельки не растворимого в ней ундекана, которые могли захватываться всплывающим пузырьком и экранировать его поверхность. Однако в настоящее время нет ответов на вопросы о том, могут ли незначительные количества ПАВ или загрязнений, содержащихся в обычных жидкостях, создать на поверхности [c.286]

Таким образом, достаточно обоснованный расчет коэффищ1ентов массопередачи в системе капля — сплошная среда возможен лишь для неосциллирующих капель, которые ведут себя подобно твердым сферам, либо для неосциллируюи91х капель с полной внутренней циркуляцией. Осцилляция капель и межфазовая турбулентность значительно увеличивают коэффициенты массопередачи, причем степень увеличения последних трудно поддается учету. [c.308]

Шарообразные капли с внутренней циркуляцией. Крониг и Бринкиспользовав линии тока Адамара, подобные показанным на рис. 99, но с центром циркуляции, совпадающим с центром большого круга сферы, решили уравнение диффузии для сферы при отсутствии сопротивления массопередаче в сплошной фазе. Строго это решение применимо лишь при Ре<1, однако Спеллс наблюдал линии тока Адамара и при больших значениях критерия Рейнольдса. Уравнение Кронига — Бринка имеет вид [c.211]

Бауман и др. рассчитали скорость массопередачи для капель при Reиспользованием линий тока Адамара, но без учета естественной конвекции. Элцинга и Банчеро предложили эмпирическую корреляцию по тепло- и массопередаче для капли с внутренней циркуляцией (при 3600<Ре<22 500) [c.214]

Ухудшение же внутренней циркуляции приведет к некоторому уменьшению скорости всплывания капель и к заметному ухудшению массопередачи. В предельном случае большой адсорбции и сильного торможения капля будет двигаться как твердая сфера. При этом скорость подъема снизится в 1+р,с/(3[Хд+2р,с) раз, т. е. в 1,1—1,3 раза, диффузионный же поток на каплю уменьшится в отношении Л капли/Л Мсферы = 0,4 ИЛИ при 10 — [c.313]

В другом предельном случае больших значений Ре Крониг и Бринк [49], используя адамаровскую функцию тока, построили приближенное решение, исходя из предположения, что концентрация вдоль линий тока постоянна и массопередача осуществляется т1утем молекулярной диффузии в направлении, перпендикулярном линиям тока (рис. 2.12). Принятое допущение авторы обосновали оценкой, согласно которой время циркуляции вдоль замкнутой линии тока много меньше времени, в течение которого общее количество растворенного в капле вещества уменьшается в е раз при молекулярной диффузии. Это условие, по оценке самих авторов, не выполняется лишь в весьма тонком слое у поверхности капли. Так, по численным расчетам Кронига и Бринка, для капли радиусом [c.76]

Одним из главных вопросов работы явилось изучение влия ния внутренней жидкости на поведение внешнего потока. Авто- -рами установлено, что Wo остается неизменной в широкой об- -ласти значений числа Re, и следовательно изменение Ret не оказывает существенного влияния на коэффициент трения. Однако изменение Re, заметно влияет на функцию тока внутри капли, что важно при изучении массопередачи внутри жидкой сферы. На рис. 4 показано изменение линий тока при возрастании Re,-. Функция тока для внутреннего потока, найденная Накано и Тиеном [14], способствует менее интенсивной циркуляции, чем аналогичная функция тока, определенная в работе Хамилека й Джонсона [6]. [c.29]

Модель массопередачи, учитывающая наличие циркуляции жидкости внутри капли была разработана Кронигом и Бринком [41]. Авторы исходили из решения уравнения Навье — Стокса для жидкой капли, движущейся в среде инородной жидкости с отличающимся удельным весом, которое получили Адамар [25] и Рыб-чинский [42]. Адамар и Рыбчинский пренебрегли членами, содержавшими высшие степени производных и предположили, что движение капли продолжается достаточно долго и циркуляция внутри капли к начальному моменту времени уже установилась. Для стоксовой функции тока было получено выражение в сферических координатах [c.89]

Наличие циркуляции в объеме капли приводит к увеличению скорости экстракции. Эхспери1 ентальные значения коэффициентов массопередачи значительно больше коэффициентов массопередач . вычисленных в предположении, что циркуляция жидкости 3 объеме капли отсутствует (см., например, [c.163]

Значения А в функции от Wt/dp приведены в табл. 3.2. Предполагается, что это уравнение применимо к процессу массопередачи в тех случаях, когда отсутствует поверхностное сопротивление ( барьер ), а сопротивление в сплошной фазе незначительно. Уравнение содержит ограничение в том смысле, что колебания формы капли и внутренняя циркуляция всегда сопровождаются ростом скорости диффузии в сравнении со скоростью ее в невозмущенной капле. Верхняя пунктирная кривая, показанная на рис. 6.12, характеризует уравнение (6.22) для условий опытов по растворению капель уксусной кислоты в воде, о которых сообщают Личт и Пэнсинг. Видно, что скорость экстракции в реальных условиях в несколько раз превышала скорость, рассчитанную указанным способом, и она типична для всей совокупности капель, исключая самые маленькие. [c.260]

Изучение массопередачи в каплях, внутри которых происходит циркуляция, было проведено Кронигом и Бринком [88] в предположении, что линии тока, показанные на рис. 36. 6, являются линиями ностоянной концентрации, и что процесс неустановившейся диффузии происходит в направлении, перпеЬдикулярном линиям тока. Их решение графически показано пунктирной линией [c.532]

Другой возможный механизм массопередачи внутри капли включает естественную конвекцию под действием разности концентраций, Этот механизм может накладываться на описанный выше циркуляционный механизм. На циркуляцию оказывают влияние загрязнения или другие инородные вещества, накапливающиеся на границе раздела между каплей и сплошной фазой. И, наконец, не исключена возможность возникновения внутри капли состояния турбулентного перемешивания, так что концентрация во всех точках капли будет одинаковой для любого момента. Это эквивалентно допущению о незначительном сопротивлении массопередаче внутри капли. Возможно, что такие условия создаются в большинстве крупных пузырьков газа и тогда почти все сопротивление массопередаче сосредоточено в сплошной фазе. Каплп жидкости только на коротких дистанциях могут приблизиться к условию полного перемешивания. В момент образования и непосредственно после образования капли подвержены значительной осцилляции, которая вызывает перемешивание. Если Бремя подъема капли мало, то эта осцилляция может продолжаться на всем пути капли, в результате чего дисперсная фаза будет оказывать незначительное сопротивление массопередаче. В этих условиях сопротивление сплошной фазы также станет меньше величины, рассчитанной для идеального шарика по уравнению (36. 13). [c.532]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология