Межфазная турбулентность

Направление движения растворенного вещества В (например, от капли к сплошной фазе или наоборот, от жидкости А к жидкости С или наоборот). При рассмотрении этого вопроса необходимо принять во внимание явление межфазной турбулентности, которое ускоряет массообмен, а также изменение поверхностного натяжения. Межфазная турбулентность появляется при экстракции из капли в сплошную фазу при высоких концентрациях, поэтому в случае ее появления следует ожидать, что это направление будет преобладать. Данному явлению может препятствовать [c.310]

Вращающийся поток, используемый в контактных устройствах, характеризуется отношением тангенциальной составляющей скорости к осевой. Структура потока в основном определяется профилем тангенциальной скорости, зависящей от угла подвода потока и геометрии элементов, создающих вращение. Чем выше тангенциальная составляющая скорости, тем выше межфазная турбулентность газожидкостного потока и эффективность массообмена. [c.65]

Ф у р ме р 10. В,, А к с е л ь р о д Ю. В., Д и л ьм а н В. В., Л а ш а к о в А. Л., Теор. основы хим. технол., 5, 134 (1971). Экспериментальное исследование межфазной турбулентности при абсорбции, осложненной химической реакцией. [c.276]

I Силы, возникающие в слое жидкости у поверхности толщиной менее радиуса сферы их действия, втягивают молекулы внутрь. Силы эти вызывают напряжение на поверхности. Зависит оно как от рода жидкости, так и от природы соседней с нею среды. В связи с этим рассматривают отдельно напряжение жидкости на границе с воздухом как поверхностное натяжение и на границе с другой жидкостью как межфазное натяжение [10, 116]. По закону Антонова [2], межфазное натяжение есть разность поверхностных натяжений. Непосредственные измерения показывают значительные отклонения от этого закона для ряда жидких систем [75]. Межфазное натяжение оказывает непосредственно подтвержденное в некоторых случаях влияние на интенсивность экстрагирования (спонтанная межфазная турбулентность). Кроме того, оно имеет большое влияние, на степень дробления, а значит, на величину поверхности соприкосновения фаз в экстракционных аппаратах, и на устойчивость эмульсии. [c.52]

Для нескольких систем (табл. 1-11, строки 1, 3, 6, 8, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 18) экспериментальные коэффициенты оказались выше расчетных (до 4,8 раза). Для них же установлено (капельным методом) появление отчетливой межфазной турбулентности, (см. 10, п. 2) в том же направлении. Пониженные опытные величины по сравнению с расчетными показали системы, приведенные в табл. 1-13, в которых растворенными веществами были кислоты (уксусная и бензойная), а также диэтиламин. [c.82]

По Льюису, согласованность обоих коэффициентов (экспериментального п расчетного) свидетельствует о том, что межфазное сопротивление по сравнению с сопротивлением обеих фаз исчезающе мало может быть опущено. Для этих систем механизм перемещения молекул, принятый двухпленочной теорией, может считаться справедливым. Массопередача становится энергичнее под влиянием спонтанной межфазной турбулентности и замедляется, если на поверхности фаз происходят медленные химические реакции, которые создают дополнительные сопротивления массопередаче [уравнения (1-80), (1-81)]. [c.82]

При диффузии уксусной и бензойной кислот в неполярные растворители, вероятно, происходит полимеризация, а у диэтиламина—его гидратация в водной фазе. Замедление в некоторых системах имеет место для обоих направлений массопередачи (табл. 1-13, системы 1, 2, 3,4,7, 10), в остальных оно установлено только для одного направления, что можно объяснить только возникновением каких-либо иных явлений. Так например, в системе изобутанол— вода—диэтиламин (система 6) при противоположном направлении массопередачи появляется спонтанная межфазная турбулентность, которая увеличивает коэффициент массопередачи выше расчетного [c.82]

В соответствии с теорией межфазной турбулентности предполагается, что на границе раздела фаз имеются интенсивные турбулентные пульсации, которые приводят к возникновению вихревого движения, сопровождающегося взаимным проникновением вихрей-в обе фазы. Количественный учет межфазной турбулентности может быть произведен с помощью безразмерного фактора гидродинамического состояния двухфазной системы. На основе теории межфазной турбулентности получены выражения локальных коэффициентов массоотдачи для различных гидродинамических режимов движения потоков, отличающиеся показателем степени нри коэффициенте диффузии, который изменяется от нуля в режиме развитой турбулентности до 2/3 в ламинарном режиме. Кроме того, вводятся факторы, зависящие от гидродинамической структуры и физических характеристик фаз. [c.344]

Источником межфазной турбулентности является возникновение вихрей, порождаемых нестабильностью свободной поверхности или поверхности раздела. В настоящее время представляется возможным сформулировать необходимые и достаточные условия для возникновения межфазной турбулентности [c.139]

Это может быть обусловлено неодинаковыми значениями поверхностного натяжения в близко расположенных точках поверхности, вследствие образования концентрационных и температурных градиентов на ней [21, 221. Интенсивная межфазная турбулентность наблюдается также в процессах абсорбции (рис. 84, 85) [231. [c.143]

Рис. 85. Последовательность развития межфазной турбулентности при абсорбции двуокиси углерода моноэтаноламином (1,01 г-моль/л). Продолжительность взаимодействия

Таким образом, количественный учет межфазной турбулентности может быть произведен при помощи результирующего безразмерного фактора — фактора гидродинамического состояния двух(разной системы. [c.149]

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ МАССОПЕРЕДАЧИ НА ОСНОВЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О МЕЖФАЗНОЙ ТУРБУЛЕНТНОСТИ [c.245]

Наиболее общую форму уравнений массопередачи с учетом взаимодействия потоков фаз можно получить, используя принципы межфазной турбулентности [28]. [c.245]

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]

Для количественного учета влияния межфазной турбулентности на интенсивность массопередачи между фазами вводится так называемый фактор гидродинамического состояния двухфазной системы /г. Уравнения массопередачи для двухфазных потоков с учетом фактора /г принимают вид [c.155]

В терминах диаграмм связи массоперенос через границу раздела фаз, исходя из представлений межфазной турбулентности, отображается структурой вида Т [c.155]

Скорость процесса хемосорбции определяется как скоростью химической реакции, так и величиной коэффициента массопередачи, который может быть рассчитан по одной из рассмотренных выше теорий межфазного переноса (пленочная теория, теория обновления поверхности контакта фаз, теория межфазной турбулентности и т. д.). [c.166]

Рассмотрены топологические структуры межфазных явлений в гетерофазных ФХС. Обсуждены особенности топологического описания теплового, механического и покомпонентного равновесия фаз. Дано преставление в виде топологических структур связи ряда моделей межфазного переноса двухпленочной модели, модели обновления поверхности контакта фаз, модели диффузионного пограничного слоя, модели развитой межфазной турбулентности. Показано, что диаграммы межфазного переноса с учетом условий равновесия в рамках существующих теорий структурно изоморфны и различаются между собой лишь значениями параметра проводимости и формой его зависимости от гидродинамической обстановки в системе. [c.182]

Кафаров [116] производит анализ процессов массопередачи на основе представлений о межфазной турбулентности. Взгляды Кафарова применимы к взаимодействию газов и жидкостей в пенном слое и в других современных способах интенсивной обработки газожидкостных систем в режимах турбулизации, взаимного проникновения фаз, быстрого обновления поверхности. Но необходимость учета всех влияюш,их факторов усложняет расчеты. [c.122]

Деформация границы раздела фаз связана с целым рядом эффектов, из которых к наиболее существенным можио отнести следующие дробление капель или пузырей и связанное с этим изменение площади межфазной поверхности развитие межфазной турбулентности, спонтанного эмульгирования и явления поверхностной эластичности измепение термодинамических характеристик в объеме включения. [c.107]

Перенос турбулентности использован также в модели Кафа-рова [37]. В этой модели предполагается, что вещество переносится из одной фазы в другую вихрями с осями, перпендикулярными к направлению движения потоков. Возникновение вихрей объясняется развитием турбулентности в каждой фазе это приводит к тому, что в турбулентные пульсации вовлекается поверхность раздела, которая сама становится источником турбулентности. В таком виде описанная модель (модель межфазной турбулентности) дает лишь качественную картину. [c.109]

Позднее для количественного учета межфазной турбулентности Кафаров 14, 38) ввел фактор гидродинамического состояния двухфазной системы [c.109]

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]

Коэффициент массоотдачи Кафаров находит умножением Р (определенного без учета межфазной турбулентности) на величину (1- -/). В отсутствие межфазной турбулентности (/=0) поправочный множитель (1+/) обращается в единицу. [c.109]

Количественная оценка интенсивности межфазной турбулентности может быть учтена через расход энергии, необходимой для приведения в контакт двух фаз. Этот расход энергии может быть, в свою очередь, определен через потерю напора в контактных устройствах. Кафаров вводит для этой цели гидродинамический фактор /, который определяется из следующего соотношения [c.52]

По И. М. Аношину при симметричном ударе струи о стенку на увеличение межфазной турбулентности используется только половина кинетической энергии потока, а при касательном ударе вся кинетическая энергия. [c.304]

Массоперенос в процессе жидкостной экстракции существенно ускоряется вследствие обновления поверхности контакта фаз при дроблении или коалесценции капель, что происходит практически во всех экстракционных аппаратах. Значительное влияние на массообмен оказывают поверхностные явления на границе раздела фаз. Вследствие градиента межфазного поверхностного натяжения сг возникает движение близко расположенных к границе раздела фаз слоев жидкости в направлении возрастания ст, приводящее к развитию межфазной турбулентности. Последнее приводит к ускорению массопереноса. В экстракционных аппаратах колонного типа часто большой вклад в массоперенос вносят концевые (или входные) эффекты. Входные эффекты особенно проявляются на входе в аппарат дисперсной фазы и при высокой скорости ее дробления на капли. [c.153]

В результате исследований, проведенных в последнее десятилетие, показано огромное влияние межфазной турбулентности на коэффициент массопередачи. Межфазная турбулентность вызывает увеличение коэффициентов массопередачи с ростом концентрационной движущей силы. В результате этого может наблюдаться изменение коэффициента массопереноса и величин ВЕП и ВЭТС в различных точках экстрактора. [c.19]

Особенно важна зависимость межфазной турбулентности от направления массопередачи. Как правило, скорость массопередачи выше, когда перенос происходит в направлении от сплошной к дисперсной фазе. Это важно учитывать при выборе, какую фазу лучше диспергировать. [c.19]

Деформация границы раздела фаз связана с целым рядом эффектов, из которых к наиболее существенным можно отнести следующие а) дробление капель или пузырей (ДР2) и связанное с этим изменение площади межфазной поверхности (ИПГРФ) (дуги 41, 42, 48) б) развитие межфазной турбулентности (МТУР), спонтанного эмульгирования (СПЭМ) и явления поверхностной эластичности (ПЭЛ) (дуги 43, 44, 45, 49, 50) в) изменение термодинамических характеристик в объеме включения (ИТХа) давления насыщения, температуры, состава степени отклонения от химического равновесия (Ай2) и т. п. (дуги 46, 47). Перечисленные эффекты, связанные с деформацией границы раздела фаз, интенсифицируют процессы межфазного переноса массы (ПМ1 2), энергии (ПЭ1 2) и импульса (ПИ1 2). Это влияние условно отображается обратной связью 51. При выделении эффектов третьего уровня иерархии ФХС предполагается, что межфазный перенос субстанций всех видов осуществляется в полубесконечную среду (т. е. отсутствуют эффекты стесненности). [c.29]

Сильное влияние на межфазную турбулентность оказывают поверхностно-активные вещества, поэтому их наличие сказывается на работе экстрактора. В этом одна из причин того, что результаты, полученные в исследовательских лабораториях, работающих с чистым веществом на малогабаритных экстракторах, можно с большой осторожностью переносить на операции заводского масштаба с промышленными растворами. [c.19]

Для систем жидкость—жидкость в последнее время установлено, что массопередача может происходить нетолько путем диффузии, но также и путем спонтанно проходящих перемещений, называемых спонтанной межфазной турбулентностью или спонтанной поверхностной активностью. В случае появления спонтанной турбулентности массопередача между фазами проходит значительно интенсивнее, чем это следует из законов молекулярной диффузии, но в отличие от конвективной диффузии межфазная турбулентность возникает спонтанно без малейшего перемешивания жидкости извне. [c.56]

Спонтанная межфазная турбулентность появляется у целого ряда трех компонентных систем, причем появление ее и интенсивность заметно зависят от концентрации компонента, переходящего из одной фазы в другую. Ход явлений не зависит от направления движения молекул относительно кривизны поверхности. Системы, исследованные Зигвартом и Нассенштейном, приводятся в табл. 1-10. Это различные органические жидкости в комбинации с водой, кроме того растворы солей и, между прочим, нитрат уранила. В графе 4-указано, наблюдалась ли спонтанная межфазная турбулентность, в графе 5 приведены самые низкие концентрации, при которых еще [c.57]

Линейное уравнение (3.48) с достаточной точностью описывает зависимость потока компонента через фаницу раздела фаз от движущей силы (рис. 3.10). Из фафика видно, что феноменологический коэффициент массопередачи зависит от скорости паровой фазы (w), В соответствии с теорией межфазной турбулентности для коэффициента массопередачи будет справедлива зависимость L( 2)k [c.145]

В настоящее время предложен п ра.зрабатывается механизм возникновения межфазной турбулентности, основанный на предположении, что турбулентность возникает благодаря несоответствию поверхностного сопротивления движущей силе массопереноса. Поток диффундирующего вещества производит удары но границе, вызывая колебания последней. Движение новерхности раздела передается пограничным слоям фаз. С помощью такого механизма удалось количественно объяснить ряд имеющихся в настоящее время экспериментальных факторов по возникновению и протеканию процесса межфазной турбулентности [М. В. Островский п др,, ЖПХ, 40- 1319 (1967)]. (Прим. [c.64]

Более близка к практическому приложению теория В. В. Ка-фарова [70], основанная на представлениях о межфазной турбулентности. В. В. Кафаров считает двухпленочную теорию необоснованной и неспособной объяснить явления массообмена в условиях развитой турбулентности в двухфазных системах. Турбулентность, которая возникает на поверхности раздела фаз при их движении, носит особый характер. В этих системах развивающееся вихревое движение приводит к взаимному проникновению вихрей одной фазы в другую. При этом турбулентные пульсации не гасятся. Вследствие этого образуется паро(газо)-жидкостная эмульсия, представляющая подвижную систему газо-жидкостных вихрей — этот режим Кафаров называет режимом эмульгирования. [c.51]

Высказанные выше положения основаны на гидродинамике насадочной колонны в отсутствие массопередачи. При наличии массопередачи капля может не достичь своего устойчивого размера вследствие постоянно изменяюш,егося состава фаз. В этом случае эффективная межфазная поверхность в единице объема насадки будет изменяться в широком диапазоне, что, в свою очередь, будет влиять на значения ВЕП и БЭТС в различных точках колонды. Значения ВЕП и ВЭТС зависят также от изменений коэффициентов массопередачи под действием межфазной турбулентности. Несмотря на то что проводятся весьма интенсивные исследования ВЕП и ВЭТС для различных типов насадки, их изменение внутри одного отдельного аппарата практически не изучено. При исследовании процесса экстракции толуола из н-гептана в диэтиленгликоль было показано, что обш ее межфазное сопротивление массопередаче выше при низких концентрациях толуола, чем при высоких [И]. Поэтому для получения эквивалента теоретической ступени необходима большая межфазная поверхность в части колонны, обедненной толуолом при этом число теоретических ступеней не будет прямо пропорционально увеличению длины колонны. [c.16]

Чем интенсивнее возмущения (интенсивная турбулентность и большая разница в концентрациях), тем меньше размер нестационарных ячеек. Следовательно, с ростом интенсивности турбулентности каждая отдельная эрупция во всех практических случаях будет терять свою индивидуальность, межфазная поверхность будет находиться в состоянии интенсивного перемешивания, часто обозначаемого как межфазная турбулентность. [c.228]