Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Массопередача газовых пузырей

    Хигби [227] усовершенствовал пленочную теорию, предложив модель массопередачи, согласно которой при обтекании газового пузыря набегающим потоком внешняя поверхность пленки приходит в соприкосновение со все новыми ненасыщенными участками потока. Поверхность как бы обновляется. Непрерывный процесс обновления Хигби заменил ступенчатым, назвав временной интервал между двумя последующими обновлениями временем обновления 1 . Для газового пузырька Хигби определил как время, в течение которого пузырек проходит расстояние, равное его диаметру. [c.173]


    Здесь С ф — концентрация вещества в плотной фазе Сг. п — концентрация вещества в газовом пузыре и р — объемный коэффициент массопередачи между фазами — коэффициент массопередачи к поверхности катализатора а и Сн — соответственно полная и внешняя удельная поверхность твердых частиц, отнесенная к единице объема всего слоя р — скорость образования данного вещества, отнесенная к единице поверхности катализатора С ат — двухмерная концентрация вещества на катализаторе кат — коэффициент перемешивания твердых частиц. [c.312]

    Иногда предпринимаются попытки разработать методику расчета барботажных реакторов на основе закономерностей массопередачи из одиночного газового пузыря, поднимающегося в слое жидкости с определенной скоростью. Процесс массопередачи из недеформированных пузырей малых размеров нетрудно организовать при продувании газа в жидкость с малыми скоростями через тонкие отверстия (например, через пористую керамическую перегородку). Однако результаты исследований, полученные в таких условиях, не всегда можно использовать при расчете промышленных аппаратов, заполненных сильно турбулизованной газожидкостной смесью, для которой такие понятия, как диаметр газового пузыря и скорость его подъема, становятся весьма условными. [c.38]

    Анализируя уравнение (11.68), следует отметить вытекающую из него независимость коэффициента массопереноса от размеров газового пузыря, что подтверждается и экспериментальными данными. Это положение несколько облегчает задачу расчета массообмена в барботажных реакторах, однако остается неопределенность относительно поверхности контакта фаз, для нахождения которой до сих пор нет надежных рекомендаций. Поэтому при описании кинетики газожидкостных реакций часто пользуются объемным коэффициентом массопередачи характеризующим собой количество вещества В, прореагировавшего в 1 м реакционного объема аппарата. В связи с этим следует вернуться к уравнению (И.55), в котором скорость реакции зависит от газосодержания системы. Появление в нем объясняется тем, что удельная поверхность а отнесена к реакционному объему аппарата Ур, т. е. к объему газожидкостной смеси. Если отнести поверхность контакта фаз к объему жидкости, участвующей в массообмене, то уравнение (И.55) не будет содержать параметра 1 — фр. Из этого следует, что для исключения 1 — ф из эмпирических уравнений, характеризующих объемный коэ ициент массопередачи, его нужно относить к объему жидкости, находящейся в реакционной зоне аппарата. [c.41]


    Основной причиной такого расхождения является удельная межфазная поверхность, которая в основном и зависит от условий перемешивания. Исследования [106, 1081 показывают, что поверхностный коэффициент массопередачи не зависит ни от частоты вращения мешалки, ни от газосодержания. Однако и здесь наблюдается большое различие коэффициентов Р. При оценке поверхности массообмена химическим методом [1061 было получено Рж = (4-I-7) 10 м/с а при ее расчете [108] по газосодержанию и среднему размеру пузырей = (4 ч-5) 10 м/с, причем в последнем случае диаметры газовых пузырей d = 0,07 -ьО,35 мм было явно заниженными. Значения Pj , полученные химическим методом, вероятно, наиболее реальны. Использование этого метода позволило обобщить коэффициенты массопередачи для различных систем одним уравнением [811 [c.126]

    Высота КС адсорбента на каждой секции принимается из условия отсутствия проскока газовых пузырей в пределах 0,05—0,10 м. Коэффициент массопередачи определяется из корреляционных соотношений, как это было и при расчете односекционного аппарата. [c.302]

    Экспериментальные результаты, существенно отличающиеся от предсказываемых диффузионной теорией массопередачи, получены и для процесса испарения воды в газовый пузырь. В [48] скорость массопередачи в пузыре рассчитывалась по экспериментально определенным значениям диаметра пузыря и концентрации водяного пара в газе, выходящем из пузырьковой колонны. Для пузыря диаметром 5 мм экспериментальное значение критерия Шервуда составило = 1. При этом величина степени насыщения в момент отрыва пузыря составляла 31,5 %. В неопубликованной работе автора испарение воды исследовалось с использованием специальной тарелки со 100 отверстиями, позволяющей получать пузыри одинакового размера. Скорость массопереноса в пузырях рассчитывалась из экспериментально определяемой скорости охлаждения воды в пузырьковой колонне. Для пузырей диаметром э = 4 мм при проведении экспериментов с водопроводной и дистиллированной водой получено 8Ь = 0,7. Степень насыщения пузырей к моменту отрыва составляла -57%. [c.286]

    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]

    Здесь а —величина адсорбции. В качестве уравнения (6.6-1) может быть использовано, например, уравнение массопередачи. Будем использовать следующие допущения о перемешивании.газа и твердых частиц газ в газовых пузырях движется в режиме идеального вытеснения, перемешивания газа в плотной фазе слоя и перемешивание твердых частиц идеально.. Математическая модель процесса адсорбции в псевдоожиженном слое сорбента должна включать уравнения для величин и с, и уравнение для функции распределения частиц сорбента по величинам адсорбции. Для опи сания массообмена между газовыми пузырями и плотной фазой слоя будем использовать модель Дэвидсона. Поэтому массообмен [c.240]

    Массопередача от газовых пузырей [c.118]

    Очевидно, что протекание реакции в условиях существенных ограничений массопередачи между газовыми пузырями и жидкостью эквивалентно случаю работы катализатора при определяющей роли истинной кинетики, но при пониженном давлении газа. Поэтому влияние этого вида ограничений массопереноса на селективность реакции аналогично влиянию концентрации водорода в жидкости на истинную селективность реакции. Однако если определяющей стадией является перенос от жидкости к катализатору, то наблюдаемая селективность зависит от диффузионных характеристик реагентов и продуктов. [c.122]

    Таким образом, скорость массопередачи от газового пузыря к жидкости может быть близка к максимальному значению скорости массопередачи от жидкости к поверхности катализатора. [c.126]

    Изучение физической массопередачи в сферические капли и газовые пузыри, а также массопередачи, осложненной химической реакцией, представляет большой практический интерес при исследовании режимов работы и расчета ряда массообмен-. ных аппаратов (высокоэффективные экстракторы, абсорберы, ректификационные колонны и др.). [c.5]

    Коэффициент массопередачи Kf, отнесенный к единице межфазной поверхности, не зависит от приведенной скорости газа, барботирующего через смеситель. Это объясняется тем, что перенос вещества в объеме капли и к поверхпости раздела фаз определяется турбулентными пульса-ци> ми в масштабе капли, скорости которых не зависят от скоростей деформаций более крупных газовых пузырей, а следовательно, и от расходной скорости барботирующего газа. [c.207]


    Интерес к коническим реакторам объясняется тем, что они пригодны для переработки полидисперсных порошкообразных систем. В этом случае по оси реактора должен создаваться значительный градиент скоростей, т. е. угол конусности должен составлять не меньше 10°. Кроме того, конические реакторы, рассчитанные так, чтобы скорость газа по высоте псевдоожиженного слоя оставалась постоянной, при малых числах псевдоожижения (до 1,3) могут совмещать достоинства аппаратов кипящего и движущегося слоя, поскольку для конических слоев коэффициент смещения (диффузии) в 10 раз ниже, чем для цилиндрических слоев. Уменьшение эффективности перемешивания в конических реакторах можно объяснить следующим образом. В обычном реакторе по мере прохождения через слой газ расширяется, его давление падает, а скорость увеличивается. С ростом скорости увеличивается вероятность образования газовых пузырей, роль которых в интенсификации перемешивания, по-видимому, очень велика. При постоянстве скорости газа по высоте слоя и низких числах псевдоожижения условия для образования пузырей отсутствуют. При этом процессы тепло- и массопередачи идут с такой же интенсивностью, как и в хорошо перемешиваемом псевдоожиженном слое. [c.284]

    Массопередача в газовой фазе от пузыря в поток жидкости практически не рассматривалась. Однако в литературе опубликовано немало работ, посвященных исследованию массопередачи в капле жидкости как в сплошной, так и в дисперсной фазах [14, 19]. Учитывая одинаковый механизм массопередачи в дисперсной фазе при движении пузырей и капель жидкости, можно воспользоваться последними работами для расчета массопередачи в газовой фазе от пузыря в поток жидкости. [c.82]

    Для насадочных колонн аналогичный анализ приведенных в табл. 3.1 уравнений дает основание считать наиболее надежными расчетными зависимостями для массопередачи в газовой фазе уравнение Жаворонкова, Гильденблата, Рамма [41] и в жидкой фазе — уравнение Гриневича и Большакова [39]. Значительное влияние силы тяжести по уравнению Онда и др. [42], такое же, как и в барботажном слое при свободном всплытии пузырей [27], едва ли возможно. [c.96]

    Поведение скоплений газовых пузырьков малого диаметра (менее 2,5 мм) аналогично поведению твердых сферических частиц. Коэффициент массопередачи для этого случая описывается такими же соотношениями, как и для твердых частиц. Для крупных пузырей значение коэффициента массопередачи несколько выше. Это обусловлено внутренней циркуляцией газа в таких пузырях и деформацией их при движении в жидкости. Предложенная в [56] корреляция для крупных пузырей основана на обширном экспериментальном материале и имеет вид (как и в предыдущем разделе, критерий Прандтля относится к жидкости)  [c.118]

    Дополнительным фактором, способствующим увеличению поверхности раздела вода — газовая фаза, является турбулизация пристеночного слоя воды за счет отрывающихся от поверхности пузырей. При объемном кипении возрастает не только общая поверхность раздела между водой и газовой фазой, но и увеличивается коэффициент массопередачи между этими фазами. [c.171]

    Необходимо отметить, что расчетные формулы, приведенные в этой главе, в равной мере примепимы для расчета массопередачи и теплопередачи между частицей дисперсной фазы и сплошной фазой как в системе жидкость — жидкость, так и в системе жидкость — газ. Хотя в ходе изложения мы пспользовалп различные термины (капля, пузырь, частпца), одпако тот илп иной термин означает лишь, что донная формула на практике чаще может быть применена для расчета процессов переноса в той плп иной системе. Так, например, формула Кронига и Бринка (11.38) чаще используется для расчета переноса в жпдкой капле, хотя она с таклм же успехом может служить и для расчета процессов, протекающих внутри газового пузыря. Аналогичным образом формула (11.77) применима для [c.222]

    Джонсон, Хамелек и Хотон [46, 47] изучали массопередачу, сопровождающуюся реакцией первого или второго порядка в сплошной фазе, при средних значениях Ке. Для случая газовых пузырей с развитой циркуляцией авторы использовали распределение скоростей по Кавагути [48], а для более высоких значений Ке — профиль скоростей потенциального потока. Система уравнений конвективной диффузии была решена авторами вплоть до значения Ке = = 200. Полученные результаты оказались очень близкими к результатам, которые дает использование пенетрационной теории. [c.233]

    Однако не все имеющиеся экспериментальные данные подтверждают указанные рассуждения. Имеется только одна работа [45], в которой было показано, что процесс абсорбции аммиака водой в пузырьковой колонне при лимитирующем сопротивлении газовой фазы описывается моделью Кронига и Бринка [36]. Это означает, что безразмерный коэффициент массоотдачи должен быть близок к Sh = 17,9 и значительно выше значения Sh =6,56, вытекающего из модели чистого молекулярного переноса. По данным [46], так же быстро протекает процесс водной абсорбции хлороводорода. На пузырьках с 8, = 4 мм почти полное извлечение ( 99,5 %) достигалось при Fo = 0,25 (высота слоя жидкости 2 см). Если предположить, что степень извлечения в момент образования пузыря составляла 30-50 %, то эти данные дают значение Shoo = 12,3 13,2. При абсорбции уксусной кислоты дистиллгфованной водой [46] пузырями с 8э = 4 мм получено значение Sh = 6. В то же время добавление в воду щелочи в количестве 0,5 масс. % приводило к существенному ускорению массопередачи в пузыре. Практически полное извлечение достигалось так же, как и в случае водной абсорбции НС1, на высоте 2 см. [c.285]

    Мы не будем рассматривать здесь многочисленные работы, посвященные массопередаче от газовых пузырей к жидкости, так как они упоминаются в недавнем обзоре Кальдербанка [56]. Подробный анализ проблемы содержится в книгах Шервуда и Пигфорда [319], Валентайна [341] и Хоблера [152]. Однако целесообразно дать некоторые общие сведения с тем, чтобы облегчить понимание вопроса. [c.118]

    Рассматривая изменение показателей массопередачи в аппарате ВН с увеличением линейной скорости газа, можно несколько иначе подойти к определению режимов работы слоя насадки. Стационарное состояние и начальное взвешивание насадки могут-быть объединены в один режим, характеризующийся падением степени абсорбции. Коитакт газа с жидкостью в этом режиме происходит по смоченной поверхности элементов насадки. В следующем режиме, совпадающем в основном с гидродинамическим режимом развитого взвешивания насадки, степень абсорбции возрастает. Нижняя граница второго режима по данным экспериментов соответствует значению линейной скорости газа = 1>2—1,4 Шр.в.ор.н- Для третьего режима, наступающего при далвнейщек увеличении линейной скорости газа, характерно интенсивное накопление жидкости в слое, увеличение порозности, образование газовых пузырей. Э4)фективность абсорбции в третьем режиме с увеличением гог падает. Оптимальным для осуществления процессов массопередачи является второй режим. Для расчета коэффициента абсорбции в этом режиМе получено выражение [c.165]

    Развитие поверхности взаимодействия реагирующих фаз за счет диспергирования газа в объеме жидкости. Этот метод увеличения поверхности называется барбота-жем, так как в этом случае газ барботирует (пробулькивает) в виде пузырей через слой жидкости в аппаратах с ситчатыми полками или колпачковыми тарелками. Иногда такие аппараты называют барботерами. Поверхность раздела фаз здесь равна поверхности всех пузырьков и определяется периметром барботажа или площадью всех отверстий в решетках или тарелках. Массообмен в таких аппаратах происходит на поверхности газовых пузырей и поэтому массопередачу называют пузырьковой. [c.68]

    Решение. (Анализ, который проводится ниже, следует изложению теории полярографа [39]. Случай растворения в жидкости газового пузырька при отсутствии подвода газа анализируется Дудой и Врентасом [21 ]. Более подробно массопередача от пузырей обсуждается в главе 6.) [c.88]

    Рассмотренные выше модели коалесценции, наряду с более ранними совершенно игнорируют наличие газового облака вокруг пузырей в псевдоожиженном слое. Общая интенсивность межфазного обмена газом между пузырем и непрерывной фазой, исходя из этих моделей, обусловлена газовым потоком через пузырь и массопередачей внутри его. Однако нигде не учитывается взаимосвязь между этими двумя составляющими, а их количественная оценка экснериментально не подтверждена. В выбранном экспериментальном диапазоне изменения рабочих условий соотношение между скоростями поднимающегося пузыря и газа в просветах между частицами было благоприятным для образования газового облака вокруг пyзыJ)eй. В этих условиях, как будет показано позже, упомянутые обменные характеристики весьма важны, хотя точно и неизвестны. [c.359]

    Массоперенос в пузыре. Вследствие того, что коэффициенты диффузии в газе на 4 порядка выше, чем в жидкости, процесс массопереноса в пузыре протекает значительно быстрее, чем в каплях. Степень извлечения различных газов и паров из пузыря диаметром 4 мм, равная 99 %, может достетаться уже на высоте слоя жидкости от 2 до 10-12 см. Такая высокая скорость массопереноса в пузырях приводит к значительным трудностям при экспериментальном исследовании этого процесса. Трудности эти связаны с очень большим вкладом так называемых концевых эффектов в общее количество вещества, поступающего в пузырек в процессе его существования. Разделить стадии, из которых складывается общий процесс массопереноса в пузырьке (массоперенос во время образования, собственно движения и коалесценции на поверхности жидкости) практически невозможно. При этом степень поглощения в процессе образования пузыря и выхода его на поверхность жидкости может составлять до 50 % и выше. Кроме того, в связи с очень большой скоростью массопереноса в процессе движения становится заметным влияние так называемого поверхностного сопротивления. По-видимому, этим объясняется тот факт, что в настоящее время механизм массопередачи в пузырьке до конца не выяснен, а имеющиеся экспериментальные результаты по определению коэффициентов массоотдачи достаточно противоречивы. Многочисленные результаты по определению коэффициентов массоотдачи при лимитирующем сопротивлении газовой фазы на барботажных тарелках различных конструкций практически не дают никакой информации о механизме массопередачи в движущихся пузырях. Это связано с тем, что в такого рода экспериментах определяется суммарный коэффициент массоотдачи на тарелке, включающий все три стадии процесса. [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]

    Для описания массопередачи в барботажном слое в газовой фазе следует учитывать раздельно влияние газовых струй и пузырей. Используя для описания массопередачи в газовых струях уравнение (3.54), соответствующее однонаправленному движению двух фаз, и в пузырях — уравнение (3.44), после ряда преобразований и обработки экспериментальных данных получаем следующее критериальное уравнение для чисел единиц переноса в газовой фазе  [c.87]

    Модель 1. Модель идеального вытеснения с проскоком по газу, по жидкой фазе — полное смешение. По этой модели принимается, что часть газа не участвует в процессе массопередачи, т. е. движется в пузырях без изменения концентрации в зоне контакта фаз. При этом время пребывания всей газовой фазы в зоне контакта фаз одинаково как для доли газа, участвующего в процессе массообмена, так и для той доли, которая проходит зону без изменения. Структура потоков в зоне контакта фаз при такой модел представлена на рис. 66 и описывается системой уравнений [c.230]


Смотреть страницы где упоминается термин Массопередача газовых пузырей: [c.283]    [c.283]    [c.192]    [c.30]    [c.193]    [c.23]    [c.204]    [c.20]    [c.165]    [c.919]   
Массопередача в гетерогенном катализе (1976) -- [ c.118 ]




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Массопередача

Массопередача массопередачи



© 2025 chem21.info Реклама на сайте