Скорость физической массопередачи

Многие промышленные процессы основаны на реакциях между реагентами, находящимися в различных фазах. Подобные реакции осложняются тем, что реагенты до начала взаимодействия должны переместиться по крайней мере к поверхности раздела фаз. Следовательно, скорость гетерогенной реакции, кроме химических факторов, зависит также от физических факторов, влияющих на скорость массопередачи между фазами. К физическим факторам относятся [c.173]

Исходя из общих представлений о скорости массопере-дачи А при гомогенной реакции второго порядка в пленке, удобно ввести множитель, отражающий увеличение скорости максимальной физической массопередачи в результате химической реакции. Это фактор химического ускорения Р , который, по определению, равен [c.167]

Скорость массопередачи увеличивается благодаря химической реакции на рис. У-З, например, градиенты концентраций компонента А на границе раздела фаз возрастают в направлении 1—2—3 так же, как увеличивается скорость реакции. Многие исследования в этом направлении показывают, что отношение скорости массопередачи в системах, где протекает химическая реакция, к скорости физической массопередачи не зависит от механизма собственно массопередачи. Это дает возможность почти количественно исследовать влияние химической реакции на массопередачу, основываясь на простейшей, но нереальной модели стационарной диффузии через ламинарную пленку. [c.162]

Обобщение опытных данных по скорости физической массопередачи [c.124]

Экспериментальное исследование поверхностной конвекции выполнено на лабораторных установках с различной организацией контакта газа и жидкости (течение жидкой пленки по вертикальной и горизонтальной поверхности течение жидкости по насадке, состоящей из ряда последовательных элементов вертикальное или горизонтальное струйное движение жидкости в газе, барботаж газа). Показано, что в аппаратах пленочного типа в результате поверхностной конвекции скорость физической массопередачи может увеличиться более чем на порядок. [c.223]

Как это ни парадоксально, но при расчете химических реакторов жидкость — жидкость или жидкость — газ гораздо чаще приходится сталкиваться с обычной физической массопередачей, чем с массопередачей, осложненной химической реакцией. Этот факт является следствием физической природы и механизма влияния химической реакции на скорость процессов переноса. [c.226]

Экспериментальные данные по ускорению физической массопередачи обработаны в зависимости от величины продольного градиента поверхностного натяжения. Методика одновременного исследования в осциллирующей струе интенсивности массопередачи и динамического поверхностного натяжения может быть рекомендована для научно обоснованного поиска эффективных хемосорбентов. Указанная методика позволяет также сформулировать условие ( а/ л <0,7 дин/см ), при котором можно существенно упростить моделирование хемосорбционных процессов без постановки опыта по измерению скорости [c.223]

Протекание химической реакции приводит к изменению поля концентраций, что существенным образом влияет на величину коэффициентов массопередачи. Химическая реакция оказывает влияние на скорость процесса массопередачи в том случае, когда скорость массопередачи лимитируется сопротивлением дисперсной фазы. На практике гораздо чаще приходится сталкиваться с обычной физической массопередачей, чем с массопередачей, осложненной химической реакцией. В системе жидкость — жидкость лимитирующее сопротивление дисперсной [c.83]

Определение коэффициентов тенло-и массопередачи в уравнениях (II.1)—(П.З) является главной задачей исследования кинетики этих процессов. В основу исследования положен метод аналогии процессов массо- и теплопередачи при их совместном протекании (см. табл. II.1) и анализ кинетических уравнений, характеризующих теплообмен в двухфазной системе Ж—Г [30, 38, 173 и др.]. Коэффициенты теплопередачи и массопередачи при теплообмене р учитывают влияние гидродинамических, физических, физико-химических и геометрических факторов на скорость процессов тепло- и массообмена, выражаемую уравнениями (II.1) и (П.З). В общем случае для теплопередачи при пенном режиме [c.95]

Результаты тех же оценок можно использовать, когда происходит химическое взаимодействие, поскольку факт протекания реакции в движущейся среде оказывает лишь незначительное влияние на характер движения потоков, если вообще сказывается. Очевидно, что при применении перечисленных трех теорий к чисто физической массопередаче не играет роли, какая из них дает наилучший результат, поскольку все равно приходится использовать экспериментальное значение к1 для оценки соответствующих констант (сказанное не распространяется на предсказание эффекта от изменения О). Однако, подходя к оценке воздействия реакции, следует выбрать какую-либо одну теорию и определять соответствующие параметры, применяя одно из уравнений (8.8). Это обусловлено тем, что любая константа (г/о, i или з) фигурирует в теориях в сочетании с константами скоростей реакций. В таком случае при раздельных и независимых временных масштабах как диффузии, так и химического взаимодействия (причем послед- [c.343]

Проблема скорости массопередачи в неподвижном слое широко исследовалась первоначально в области абсорбции, адсорбции, дистилляции и экстракции. В реакционных системах твердые гранулы обычно имеют меньшие размеры, чем частицы твердых веществ в упомянутых физических процессах, но аналогичные соотношения, по-видимому, применимы и здесь. Псевдоожиженный слой используется в таких физических процессах, как осушка газов или фракционированная адсорбция углеводородов, но его главное применение—в каталитических реакциях. [c.283]

Основные цели, преследуемые дальнейшим обсуждением, заключаются в анализе механизма хемосорбции, в рассмотрении влияния химических и физических свойств систем на скорость абсорбции и в расчете этой скорости для различных условий. Ниже будет также показано, как результаты измерения скорости абсорбции могут быть использованы для определения таких физико-химических параметров, как константы скорости реакции и коэффициенты диффузии, а также для нахождения коэффициентов массопередачи и поверхности контакта фаз. [c.16]

В первой и третьей зонах реактора протекают физические процессы подвода и отвода веществ, подчиняющиеся общим законам массопередачи. Закономерности массопередачи определяются законами фазового равновесия, движущей силой процесса и коэффициентами скорости массообменных процессов. Массопередача осуществляется путем молекулярной диффузии, конвекции, испарения, абсорбции и десорбции. [c.95]

Скорость массопередачи в стесненном потоке частиц являлась объектом многочисленных исследований [10—15]. Однако изучение массообмена проводилось, как правило, без учета конкретных физических моделей процесса, без учета лимитирующего сопротивления одной пз фаз и, естественно, не могло дать положительных результатов. [c.246]

Применительно к процессам массопередачи создание геометрической модели для различных физических систем производится на основании установленных закономерностей а) между гидродинамическими параметрами и линейной скоростью потока, определяющей сечение аппарата б) между гидродинамическими и физико-химическими параметрами, определяющими скорость протекания процесса и соответственно длину или высоту аппарата. [c.130]

В случае применения концентрированных растворов неорганических веществ сказывается влияние физических свойств жидкости на характеристики газожидкостного пенного слоя [234, 250, 280]. Например, происходит менее активное обновление межфазной поверхности вследствие увеличения вязкости и поверхностного натяжения жидкости и связанного с этим изменения гидродинамической обстановки в пенном слое (см. гл. I). Однако при скоростях газа, превышающих 2,5—3 м/с, высокая турбулентность фаз в значительной степени превалирует над влиянием физических свойств жидкости. При скоростях газа, меньших 2 м/с, влияние физических свойств становится ощутимым [234, 250, 280]. Значения кинетических показателей тепло- и массопередачи для слоя пены, образованного концентрированными растворами, меньше, чем для воды и разбавленных растворов (при тех же условиях технологического режима). В качестве примера можно привести результаты опытов по теплопередаче в слое пены для некоторых производственных растворов [232, 234] — для так называемой слабой жидкости производства соды и для концентрированных растворов поваренной соли. [c.110]

Такое положение наблюдается также для умеренно быстрых реакций, когда достаточно интенсивна наружная массопередача (при высокой скорости движения жидкости через частицы), а сопротивление диффузии внутри частицы довольно мало (при высокой внутренней пористости и малом диаметре частицы). Если скорость химической реакции велика по сравнению с физическим транспортом вещества, то реакция будет происходить во внешнем слое частицы. В предельном случае, когда реакция мгновенна, она протекает только на наружной поверхности частицы при этом внутренняя поверхность никакой роли не играет и как бы отсутствует. [c.172]

Кривые показывают, что степень использования внутренней поверхности катализатора снижается по мере увеличения скорости химической реакции и физического сопротивления движению реагента. Кроме того, видно, что в данной системе реагенты — катализатор увеличение фактора эффективности связано с размером частицы и в меньшей степени — с коэффициентом массопередачи р [последний приблизительно нронорционален Изменение этих двух параметров в опытах по исследованию превращения позволило установить, что физический перенос влияет на полную скорость превращения. Таким образом, если на скорость превращения не влияет скорость движения жидкости, то можно утверждать, что торможение внешней массопередачей отсутствует внутренняя диффузия, однако, может быть ограничивающим фактором. Чтобы получить окончательное решение, исследуют влияние диаметра частиц. [c.177]

Основным показателем при оценке работы реактора является его производительность, выражаемая количеством продукта, образованным в единице объема реактора за единицу времени. Производительность определяется прежде всего скоростью, с которой развивается процесс. Обычно химическая реакция, проводимая в реакторе, сопровождается физическими явлениями массопередачи. Поэтому в отличие от скорост химической реакции пользуются понятием общей (глобальной) скорости процесса. Общую скорость получают суммированием скоростей всех химических и физических этапов процесса по определенным законам. Скорость реакции, общая скорость процесса и производительность реактора могут иметь одинаковые единицы измерения. [c.17]

Уравнение (6.268) не вскрывает сложный механизм переноса вещества, а лишь отражает соотношение между потоком вещества, поверхностью контакта фаз Р и движущей силой процесса ДС, В данном случае механизм переноса заложен, в вели шне 3, назьшаемой коэффициентом массоотдачи. Исходя из различных моделей массопередачи (пленочной, проннцания, обновления поверхности) получены выражения для коэффициента массоотдачи /3, как функции гидродинамической обстановки и свойств фаз. Следовательно, скорость физической абсорбции зависит не только от 280 [c.280]

Фактический выход продукта зависит от множества факторов — как химических, влияющих на скорость химических реакций, так и физических и гидродинамических, влияющих на скорость массопередачи. [c.157]

При изучении хемосорбционных процессов следует совместно рассматривать закономерности массопередачи и химической кинетики, так как скорости диффузионных этапов и химических стадий могут быть сопоставимы. Поэтому количественная характеристика хемосорбционных процессов связана со многими дополнительными факторами. Реакция в жидкой фазе понижает концентрацию поглощаемого газового компонента в жидкости, что увеличивает движущую силу процесса и ускоряет его по сравнению с физической абсорбцией. Увеличение общей скорости процесса тем больше, чем выше скорость реакции в жидкой фазе. В соответствии с этими особенностями при количественном выражении хемосорбционных процессов обычно вводятся поправки к величине движущей силы или коэффициента массопередачи, которые характеризуют равновесие и скорость реакции в жидкой фазе. При значительных скоростях реакции сопротивление жидкой фазы становится пренебрежимо малым. Наоборот, при медленной реакции ускорение процесса также мало и им можно пренебречь, рассматривая процесс как физическую абсорбцию. Движущую силу абсорбционных процессов наиболее точно можно выразить следующим образом [см. формулу (VI.14)] [c.161]

Изменение скорости хемосорбции по сравнению с физической абсорбцией может быть учтено и другим способом — по увеличению коэффициента массопередачи в жидкой фазе прн условии, что движущая сила эквивалентна движущей силе физической абсорбции. Тогда [c.160]

В кинетической области скорость собственно химического взаимодействия меньше скорости массопередачи и поэтому лимитирует скорость всего процесса. В диффузионной области лимитирующей является скорость диффузии компонентов в зоне реакции, которая зависит от гидродинамики и физических свойств фаз и определяется по общему уравнению массопередачи. [c.441]

Числовое значение коэффициента массопередачи зависит от болт>того числа переменных величин, как-то от природы поглощаемого вещества и адсорбента и их физических свойств, от режима газового потока и его скорости и т. д. Коэффициент массопередачи находят опытным путем, обобщая опытные данные, на основе принципов теории подобия и моделирования. В данном случае, так же как и при абсорбции, теория подобия приводит к критериальному уравнению [c.530]

Таким образом, в общем случае при одновременном влиянии вынужденной и поверхностной конвекции, инпциированпой протеканием хемосорбции, скорость физической массопередачи описывается уравнением с обобщенными переменными [c.126]

Теоретический анализ, выполненный, например, в работах Стернлинга и Скривена, Линде, а также в работах [112, 115— 119], способен объяснить возникновение поверхностной конвекции при физической массопередаче, но он не дает, как правило, никакой информации об интенсивности стационарной поверхностной конвекции и о ее влиянии на скорость массопередачи. [c.96]

Химическая реакция, изменяя концентрации реагирующих веществ и температуру поверхности, влияет тем самым на величину поверхностного натяжения. Увеличивается вероятность возникновения флуктуаций состава и температуры на поверхности жидкости, поскольку в этом случае поверхность формируется из нескольких компонентов, число которых может заметно превышать число компонентов при физической массопередаче. Учитывая также высокую скорость протекания массообменных процессов с химической реакцией, следует ожидать при хемосорбции весьма специфичного проявления эффекта поверхностной конвекции по сравнению с физической массопередачей. Особенно это касается процессов массопередачи с необратимой химической реакцией. Как правило, такие процессы существенно неравновесны это позволяет высказать предположение о том, что отклонение подобных систем от равновесия во многих случаях превышает критическую величину. По Эбелингу [104] это является одним из необходимых условий для возникновения и развития упорядоченных конвективных структур вблизи границы раздела фаз. [c.99]

Теория возникновения и развития поверхностной конвекции и практический опыт свидетельствуют о значительной роли величины продольного градиента поверхностного натяжения. Поскольку теория кратковременного контакта фаз рассматривает массопередачу на начальном участке, механизм поверхностной конвекции целесообразно исследовать именно в этих условиях. Специфика процесса хемосорбцип, связанная с существенно большей скоростью переноса по сравнению со скоростью при физической массопередаче, предполагает возможность значительного изменения величины поверхностного натяжения. [c.102]

Интенсивность поверхностной конвекции, или, что то же самое, ускоряющий фактор массопередачи, обусловленный поверхностной конвекцией, рекомендуется оценивать, сравнивая экспериментальные значения Рж или скорости физической массопереда- [c.109]

Теоретический анализ, выполненный В. В. Дильманом и Л. М. Рабиновичем [168], подтвердил возможность интенсификации физической массопередачи при ламинарном течении вертикальной пленки жидкости, если в жидкость добавляют растворимые ПАВ при этом конвективная диффузия и растворение ПАВ определяют условия поверхностной конвекции. При указанных условиях и установлении предельной толщины пленки по длине аппарата добавление ПАВ позволяет увеличить поверхностную скорость пленки на 33%, а диффузионный поток передаваемого вещества — на 15%- Однако, если ПАВ является нерастворимым и диффундирует только на поверхности пленки, то скорость массопередачи, как теоретически показано в работе [169], может увеличиться или уменьшиться в зависимости от величины начальной толщины пленки. [c.124]

Зависимость (4.17) устанавливает связь между ускорением физической массопередачи и продольным градиентом поверхностного натяжения, но не позволяет выявить влияние других определяющих параметров на скорость процессов переноса. Такую задачу в форме обобщения опытных данных по массоотдаче в жидкой фазе пленочных колонн в условиях развитой поверхностной конвекции решили Ю. В. Аксельрод и В. В. Дильман [c.124]

Кинетическая м диффузионная область. Очень важно правильно определить, протекает процесс в диффузионной области или кинетической, т. е. что является определяющей—скорость массопередачи или скорость химической реакции. Основными переменными, позволяющими это oбнapyжиtь, служат скорость потока и температура. Уравнение (VI, 2) показывает, что скорость массопередачи почти прямо пропорциональна скорости потока. С другой стороны, такое изменение рабочих условий совершенно не сказывается на скорости химической реакции. Влияние температуры на массопередачу выражено только в изменении физических свойств веществ в критериях подобия. Однако суммарное влияние температуры на скорость массопередачи весьма незначитель- [c.181]

В принципе возможен следующий путь масштабирования колонных аппаратов. На основе физической модели структуры потоков в аппарате данной (конструкции и результатов зкаперименталь-ного исследования его ла(бораторного или укрупненного образца получают зависимости для оценки Еп в промышленном аппарате. Расчет аппарата с учетом кинетических (коэффициенты массопередачи, константы скорости реакции) и найденных гидродинамических ( п) параметров процесса является достаточно надежным. [c.253]

Здесь А — концентрация растворенного газа у поверхности раздела между жидкостью и газом, соответствующая условиям равновесия с парциальным давлением газа в газовой фазе. Пока будем считать, что парциальное давление газа одинаково во всех точках рассматриваемого элемента пространства. Влияние на это парциальное давление других газов, обладающих низкой растворимостью, будет рассмотрено в разделеУ-13. Символом а обозначена поверхность контакта между газом и жидкостью, заключенная в единице объема системы, — коэффициент физической массоотдачи в жидкой фазе. Величина Н представляет собой среднюю скорость переноса газа через единицу поверхности действительная же скорость массопередачи может меняться как от точки к точке, так и со временем. Значение Л соответствует средней концентрации растворенного газа в массе жидкости. [c.99]

Коэффициенты массоотдач , рассчитанные по средним значениям скоростей л физических свойств паровой и жидкой фаз, постсянны для верхней и нижней частей колонны. В то же время коэффициент массопередачи — величина переменная, зависящая от кривизны линии равновесия, т. е. от коэффициента распределения. Поэтому для определения данных, по которым строится кинетическая линия, необходимо вычислить несколько значений коэффициентов массопередачи в интервале изменения состава жидкости от д v7 ДС Хр. Ниже дан пример расчета для определения координат одной точки кинетической линии. [c.133]

Следует подчеркнуть, что в обш ем случае формулы, полученные для расчета скорости массопередачи, пригодны и для расчета скорости теплопередачи. Естественно, что в этом случае коэффициент молекулярной диффузии должен быть заменен коэффициентом молекулярной температуропроводности. Однако величина последнего намного выше величины коэффициента молекулярной диффузии. Это изменяет соотношение между величиной диффузионных и конвективных потоков и, как следствие, меняет границы применимости физических моделей переноса. Так, чисто диффузионный механизм теплопередачи имеет место в каплях диаметром до 0,1 см. Формула для расчета скорости теплопередачи, аналогичная формуле Ньюмена для массопередачи, была получена Гробером [116]. Формула Кронига [c.221]

Элементы расчета абсорбционных и хемосорбциониых процессов и типы применяемых реакторов рассмотрены в ч. I, гл. VI. Основные технологические показатели абсорбционной очистки степень очистки (КПД) г) и коэффициент массопередачи А определяются растворимостью газа, гидродинамическим режимом в реакторе Т, Р,ю) и другими факторами, в частности равновесием и скоростью реакции при хемосорбции. При протекании реакции в жидкой фазе величина к выше, чем при физической абсорбции. При хемосорбции резко меняются равновесные соотношения, в частности влияние равновесия на движущую силу абсорбции. В предельном случае для необратимых реакций в жидкой фазе (нейтрализация) образующееся соединение и еет практически нулевое давление паров над раствором. Однако такие хемосорбционные процессы нецикличны (поглотительный раствор не может быть вновь возвращен на очистку) и целесообразны лишь при возможности использования полученных растворов иным путем. Большинство хемосорбциониых процессов, применяемых в промышленности, обратимы и экзотермичны, поэтому при повышении температуры раствора новое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклической схеме, тем более, что их химическая емкость мало зависит от давления. Хемосорбционные процессы особенно целесообразны таким образом для тонкой очистки газов, содержащих сравнительно малые концентрации примесей. [c.234]

Скорость массопередачи. Любой физический п роцесс протекает во времени с той или иной скоростью, причем в обшем случае скорость процесса п ропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна со п "о1ТГв1ГеТГГтпг 1<> ходя из этого положения, скорость передачи распределяемого между фазами компонента пропорциональна движущей силе массообмена или Дл- и обратно пропорциональна сопротивлению R , или R [c.464]

Массопередача при экстрагировании. Физическая сущность процесса экстрагирования состоит в переходе распределяемого между фазами вещества из одной жидкой фазы в другуго. Поэтому эффективност , работы экстракционных аппаратов определяется скоростью массопередачин может быть выражена уравнениями массопередачи, которые были приведены в главе X. [c.626]

Скорость гетерогенных процессов характеризуется фактическим выходом продукта или коэффициентом скорости процесса в кинетическом уравнении. Фактический выход продукта зависит от множества факторов, как химических, влияющих на скорость реакций, так и физических и гидродинамических, влияющих на скорость массопередачи. Химическими факторами являются константы скоростей реакций. К физическим и гидродинамическим относятся величина хмежфазной поверхности, коэффициент диффузии и другие физические свойства реагентов и продуктов реакции, геометрические параметры аппаратов, факторы, влияющие на турбулентность системы. Вид общего кинетического уравнения зависит от того, в какой области — кинетической, диффузионной или переходной — идет процесс, т. е. соотношения констант скоростей его диффузионных и химических стадий, а также от режима движения фаз. [c.152]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология