Массоотдача механизм процесса

Коэффициенты массоотдачи можно определить экспериментально, если известна поверхность контакта фаз. С этой целью для жидких систем применяется три типа лабораторных установок, а именно диффузионные ячейки, колонны с орошаемыми стенками и колонны с распылением одной из фаз. Результаты таких исследований дают возможность сделать существенные выводы относительно механизма процесса экстракции, но применить полученные данные для расчета промышленных аппаратов нельзя. [c.78]

Уравнение массоотдачи. Ввиду сложности механизма процессов массоотдачи в фазах для практических целей принимают, что скорость массоотдачи пропорциональна движущей силе, равной разности концентраций в ядре и на границе фазы или (в случае обратного направления переноса) — разности концентраций на границе и в ядре фазы. [c.398]

Несмотря на крайне широкое использование коэффициентов отдачи (типа а и р) в технологических расчетах, надо понимать, что их применение обусловлено недостаточными знаниями о механизме процессов, а также иногда чисто счетными осложнениями. Поэтому расчетная концепция, основанная на коэффициентах тепло- и массоотдачи, является ограниченной она сушественно уступает прямым методам расчета, базирующимся на соотношениях типа (1.9) [c.65]

Отсутствие достоверного математического описания механизма процесса массообмена заставляет базировать инженерные расчеты, на уравнениях (а) и отыскивать закономерности изменения коэффициентов массоотдачи экспериментальным путем. Из уравнений (а) следует [c.445]

Подводя итоги результатам теоретического анализа явления поверхностной конвекции в отношении моделирования хемосорбционных аппаратов на основе модели кратковременного контакта фаз, следует заключить, что эмпирический параметр модели — коэффициент массоотдачи — необходимо определять в тех же гидродинамических условиях, при которых проводится хемосорбционный процесс такие рекомендации даны в работах [7, 8, 140, 142]. Сложность заключается в необходимости пересчета для трассера на физический коэффициент массоотдачи для того компонента газа, который является ключевым в моделируемом хемосорбционном процессе. Однако именно эта операция является весьма затруднительной вследствие не вполне ясного механизма процесса переноса в условиях поверхностной конвекции. [c.102]

Механизм процесса массоотдачи в жидкой фазе в массообменном аппарате типа трубы Вентури изучен мало. Нет данных о кинетике массоотдачи в жидкой фазе при образовании и движении двухфазного потока, соответствующего условиям дистилляции с паром или газом органических продуктов. Механизм процесса массоотдачи внутри капель жидкости, образовавшихся в результате инжекции газа, изучен при абсорбции [63]. При инжекции жидкости струей газа достигается чрезвычайно развитая межфазная поверхность за счет искажения формы поверхности капель и за счет их дальнейшего раздробления. Возникающая прп этом внутри капель турбулентность может намного уменьшить сопротивление диффузионного поверхностного слоя [63]. [c.152]

При отсутствии равновесия между фазами происходит переход вещества из одной фазы в другую этот процесс называют массопередачей. Аналогично теплопередаче массопередача является сложным процессом, состоящим из процессов переноса вещества в пределах каждой из фаз (массоотдача) и переноса вещества через границу раздела фаз. Некоторые модели процесса массоотдачи рассмотрены ниже (стр. 100 сл.). Обычно считают, что сопротивление переходу вещества на границе фаз отсутствует. Такое предположение равносильно допущению о существовании в каждый момент времени равновесия у поверхности соприкосновения фаз (вопрос о механизме переноса вещества через межфазную поверхность рассмотрен на стр. 124). [c.84]

Перечислим основные допущения, при соблюдении которых математическая модель (1.106) адекватно отражает процесс массообмена в неподвижном слое. Все частицы—сферические, одинакового и неизменного размера (Я), структура их изотропна. Внутренний перенос массы в частицах может быть описан градиентным законом диффузии Фика с постоянным коэффициентом эффективной диффузии (Оэ). Массоотдача от поверхности всех частиц в слое одинакова и симметрична относительно центров, частиц. Слой шаров имеет изотропную структуру, а пристенный эффект пренебрежимо мал. Поток фильтрующейся среды имеет одинаковую скорость как по сечению, так и по высоте слоя. Отклонения характера движения жидкости от режима идеального вытеснения можно описать диффузионным механизмом продольной диффузии [c.66]

Внешнедиффузионный массоперенос. Массоотдача прн адсорбции из растворов есть процесс переноса вещества в направлении поверхности частицы, связанный с неравномерностью распределения концентрации вещества в слое жидкости, прилегающем к поверхности твердого тела. Механизм внешнего переноса массы вещества связан с молекулярным и конвективным переносом [2—5]. Мера отношения массы вещества, перемещаемой молекулярным и конвективным механизмами, характеризуется критерием Пекле [c.112]

Последнее уравнение является математическим описанием процесса массоотдачи от поверхности сферического тела в основную массу жидкости. Сколько вещества в единицу времени подводится к межфазовой границе молекулярной диффузии, столько же отводится по механизму массоотдачи. [c.282]

Теоретическое определение коэффициентов массоотдачи, как и в других случаях конвективного массопереноса, возможно только для наиболее простых случаев. Как правило, рассматриваются частицы сферической формы при ламинарном режиме обтекания потоками жидкости или газа. Решение простых задач позволяет раскрыть механизмы массообменных процессов и обосновать вид критериальных зависимостей (5.2.5.1) для описания более сложных процессов. [c.274]

В общем случае коэффициент теплоотдачи в окружающую среду зависит от конкретных внешних условий. В дальнейшем остановимся на важном случае автотермического процесса, в котором тепло от поверхности передается только самой реагирующей смеси. В этом случае коэффициент теплоотдачи (Х связан с коэффициентом массоотдачи р ввиду подобия механизмов обоих процессов. [c.404]

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]

Вполне очевидно, что механизм массопередачи в исследуемой модели должен определяться пленочным течением жидкой фазы. Это означает, что найденные закономерности при небольших значениях Кбх (- 200) и окружных скоростях ротора до 0,8 м/с должны соответствовать известным в литературе данным и уравнениям [9, 155], полученным при исследовании массоотдачи в жидкой фазе в пленочных (безроторных) колоннах. Именно такие данные были получены А. В. Шафрановским при исследовании процесса ректификации (см. стр. 92). С другой стороны, при увеличении нагрузки по жидкой фазе и возрастании окружной скорости ротора эффект закручивания жидкостной пленки должен приводить к интенсификации процесса массопередачи по сравнению с пленочными колоннами [114, 117, 118, 204]. [c.124]

При исследовании механизма абсорбции в любых газожидкостных системах наибольшую трудность вызывает расшифровка кинетики абсорбции, в частности достаточно адекватный учет диффузии вещества в газовой и жидкой фазах. Задача заключается в таком моделировании диффузионных процессов, протекающих как внутри фаз, так и на границе раздела, которое бы позволило достаточно полно отразить факторы, влияющие на массоотдачу. Известные модели переноса вещества (модели Уитмена — Льюиса, Хигби, Данквертса и др. [6, 28, 29]) не только труднореализуемы в связи со сложными решениями математических уравнений, но и не учитывают многие из этих факторов. На кинетику абсорбции влияют коэффициент диффузии, физические свойства газов и жидкостей, термодинамические параметры процесса, концентрация компонентов, направление массопередачи, вибрация и пульсация, эффект Марангони и т. д. Многочисленные исследования влияния этих [c.69]

В процессах абсорбции, по механизму массопередачи аналогичных процессам ректификации, указанная ситуация складывается при поглощении плохо растворимого газа. В этом случае определяющим фактором является скорость переноса поглощаемого вещества в жидкости. При к С значение Коп лимитируется значением коэффициента массоотдачи в паровой фазе. Такое положение имеет место при абсорбции хорошо растворимого вещества. Поскольку скорость переноса в жидкой фазе велика, определяющую роль играет перенос в газовой фазе. [c.30]

Модели процессов массопереноса. Механизм массоотдачи характеризуется сочетанием молекулярного и конвективного переноса. Еще более сложным является процесс массопередачи, включающий в качестве составляющих процессы массоотдачи по обе стороны границы раздела фаз. В связи с этим предложен ряд теоретических моделей, представляющих собой в той или иной степени упрощенные схемы механизма массопереноса. [c.396]

Вещ ество, диффундирующее к поверхности частицы, отводится в основную массу раствора с помощью механизма внешней диффузии, причем в процессе извлечения большую роль играет толщина диффузионного слоя б, зависящая от гидродинамики обтекания частиц жидкостью. При осложненном сорбцией извлечении вещества, в отличие от простого извлечения, путем массоотдачи отводится суммарное количество вещества, доставляемое к поверхности из жидкой и адсорбционной фаз [c.106]

Поверхностно-активные вещества стремятся сделать капли более жесткими, в результате чего, в отличие от чистых систем, капли больших размеров ведут себя скорее как твердые сферические частицы. Это приводит к изменению диффузионного механизма в самой капле и в пограничном слое сплошной фазы. В связи с отмеченными трудностями не удивительно, по-видимому, что пока еще не удалось разобраться в характере движения среды и диффузионных механизмов в той мере, в какой необходимо для количественного описания процесса массоотдачи к единичным каплям и от капель, не говоря уже о закономерностях работы распылительных колонн промышленного назначения. Разрабатываемая теория, однако, содержит некоторые полезные указания и определенные ограничения. [c.260]

В настоящей главе основное внимание уделяется молекулярной диффузии, поскольку считается, что именно благодаря ей реагирующие молекулы движутся через среду вблизи границы раздела фаз. Однако хорошо известен еще один механизм, и, возможно, он оказывает значительное влияние на коэффициенты массоотдачи. Данный механизм сводится к переносу материала за счет турбулентной диффузии, при которой происходит случайное перемещение молекул вследствие образования небольших завихрений среды, состоящей из таких молекул, а также перемещение отдельных молекул. Как установлено в главе 4, скорости подобных процессов лишь слабо зависят от коэффициентов молекулярной диффузии. Этот подход совсем ие похож на тот, который использован Данквертсом в модели обновления поверхности, хотя оба они представляют собой способ описания случайного перемещения среды около поверхности. В случае модели Данквертса завихрения остаются неизменными, пока они находятся вблизи поверхности и абсорбируют газ, который постепенно распространяется в завихрения благодаря молекулярной диффузии. Все же, если пограничная область образована средой, которая характеризуется наличием очень небольших отдельно существующих турбулентных потоков, то турбулентная диффузия может сильно сказываться на процессе массообмена возле поверхности. Здесь участки среды не будут находиться в покое б течение времени, достаточного для эффективного протекания молекулярной диффузии. [c.368]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на выполнение формулы аддитивности, более подробно. Выполнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызьшает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-активными веществами (ПАВ) [222-224]. К обсуждению роли поверхностного сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении. [c.171]

Тур и Марчелло [231] рассматривали пленочную и пенетращюнную теории как крайние случаи процесса переноса, для которых в формулах коэффициента массоотдачи показатель степени при коэффициенте диффузии принимает предельные значения, равные 1 и 0,5, соответственно. Они считали, что в реальных условиях значения показателя степени могут колебаться между этими величинами. Предложенная ими пленочно-пенетрационная модель также основана на идее обновления поверхности турбулентными вихрями, но с более гибким учетом периода обновления. При малых временах пребывания вихря на поверхности процесс массопередачи нестационарен (пенетрационная теория), тогда как при больших временах успевает установиться постоянный градиент концентраций и наблюдается стационарный режим (пленочная теория). Для произвольных значений времен обновления модель учитьгеает оба механизма массопередачи — стационарный и нестационарный. Математическая формулировка пленочно-пенетрационной модели сводится к решению уравнения (4.12) при условии, что постоянное значение концентрации задается не на бесконечность, как в модели Хигби, а на конечном расстоянии от поверхности тела. Величина этого расстояния, как правило, неизвестна, и не указаны какие-либо надежные модели ее определения. [c.175]

Исследование реакторов для систем газ—жидкость с целью их эасчета и проектирования ведется в следующих направлениях 10] изучение механизма и скорости процесса массопередачи, осложненного химической реакцией моделирование структуры потоков двухфазной системы оценка влияния продольного перемешивания на эффективность реакторов определение межфазной поверхности, удерживающей способности, перепада давления. Важным вопросом является выбор типа реактора. Сравнение коэффициентов массоотдачи по жидкой фазе для систем газ—жидкость в различных реакторах приведено в табл. 4.1 [10]. [c.83]

Механизм массообменных процессов достаточно сложен, но в общей трактовке описывается простыми уравнениями (50), (51), включающими коэффициенты диффузии О и массоотдачи р. Так как массообмен представляет собой передачу окислителя из одной фазы в другую, то величину Р в уравнении (50) М0Ж1Н0 рассматривать как общую поверхность контакта (раздела) фаз, отнести ее к жидкой массе зоны технологического процесса Мм и использовать как удельную поверхность контакта Р Мм- [c.172]

Сушка рулонных материалов на сушильных барабанных машинах лвляется одним из наиболее эффективных методов сушки. Этот вид сушки представляет собой сочетание контактной сушки материала на поверхности греющих барабанов и конвективной сушки в пространстве между барабанами. Поскольку механизм сушки влажных материалов на сушильных барабанных машинах значительно сложнее, чем механизм конвективной сушки, исследование данного процесса традиционными методами наталкивается на ряд затруднений. В результате этого, для расчета барабанных машин в настоящее время используются уравнения полуэмпирического типа, включающие в себя значительное количество эмпирически определяемых параметров, число и численные значения которых меняются даже при незначительных изменениях конструкции сушильных машин. Этим объясняется также и то обстоятельство, что для данного процесса до сих пор не определены коэффициенты массоотдачи для 1-го и 2-го периодов сушки, отсутствие которых затрудняет анализ и поиск скрытых резервов повышения эффективности процесса сушки. [c.63]

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]

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]

Проведенное исследование позволило выявить основные закономерности протекания процессов массоотдачи в газовой и жидкой фазах в колонне с кольцевым зазором и внутренним вращающимся цилиндром. Возникновение закрученных потоков в газовой и жидкой фазах приводит к существенной интенсификации процессов перепоса массы в обеих фазах. Вместе с тем каждой из фаз присущ свой механизм массопередачи. [c.127]

Однако вследствие сложности механизма массообмена в процессах экстракции попытка Гейлера и Пратта уточнить и обобщить корреляции по массоотдаче не дала положительного результата [66]. [c.280]

Рассмотрим ограничения, накладываемые на вьшолнение формулы аддитивности, более подробно. Вьшолнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызывает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-актив ными веществами (ПАВ) [222—224]. К обсуждению роли поверхностно го сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении При переменном коэффициенте распределения формула аддитивно сти фазовых сопротивлений, как выше указывалось, неприменима Однако в некоторых случаях, которые будут рассмотрены ниже, форму ла аддитивности в несколько модифицированном виде выполняется [225 ] Зависимость коэффициента распределения от концентрации в задан ном диапазоне ее изменения в большинстве случаев можно описать интерполяционной формулой [c.171]

Большинство исследований массопередачи в пульсационных экстракторах посвящено определению и анализу общей интенсивности массопередачи, выражаемой величинами ВЭТС или ВЕП. Значительно более ограничены сведения о массоотдаче в фазах, исследование которой позволяет глубже изучить механизм переноса распределяемого вещества из одной фазы в другую. Изучение массоотдачи дает возможность выяснить особенности протекания процесса в каждой из фаз, что в свою очередь позволяет более обоснованно интенсифицировать процессы массообмена (в частности, процессы жидкостной экстракции) путем выбора оптимальных конструктивных параметров и наиболее эффективных режимов работы аппаратуры. [c.194]

Расчет процесса абсорбции окислов азота серной кислотой произведи на основе предложенного ранее механизма, по которому окислы азота реагируют с водой с образованием НМОг с последующей медленной реакцией между НМОг и Не504. Полученные расчетные уравнения включают коэффициент магеоотдачи в газовой фазе величину К, учитывающую массоотдачу в жидкой фазе и протекающую в ней химическую реакцию. Коэффициент Р] о определялся на основе данных опытов [c.125]

Гидродинамические условия процесса (характер и скорость движения экстрагента, перемептивание, вибрация, колебания жидкости, циркуляция экстрагента, воздействие центробежных сил, ультразвука и др.) отзывают существенное влияние на процесс массопередачи внутри частиц сырья и в свободном экстрагенте. С увеличением скорости движения экстрагента относительно частиц сырья молекулярный механизм переноса в свободном экстрагенте заменяется более быстрым конвективным, резко уменьщается величина диффузионного подслоя, что происходит при турбулизации экстрагента. В результате увеличивается коэффициент массоотдачи. [c.90]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология