Массопередача распылительных

Наиболее полные экспериментальные исследования процесса массообмена в полых распылительных скрубберах было проведено Фиалковым с соавторами [363, 367-371]. Целью исследований был подбор типа форсунок и их расположение в колонне, величина плотности орошения и скорости воздуха при условии ограниченного гидравлического сопротивления аппарата, а также получение эмпирической формулы для расчета скруббера. Проводилась очистка воздуха от HF, СЬ, SOj водой, содовым и щелочными растворами и растворами кислот. При обработке экспериментальных данных определялся объемный коэффициент массопередачи -К а эквивалентного колонного аппарата, работающего в режиме идеального вытеснения при постоянстве по высоте колонны. При этом предполагалось, что равновесная концентрация с на границе раздела газ—жидкость равна нулю. Это допущение применимо лишь для очень хорошо растворимых газов. В соответствии с уравнением (5.4) экспериментальное значение объемного коэффициента массопередачи рассчитьшалось по формуле [c.250]

Когда механизм массопередачи в полой колонне определяется лимитирующим сопротивлением дисперсной фазы, процесс имеет в общем случае нестационарный характер, что подтверждается рядом экспериментов [И, 30—33]. Это в значительной мере определяет низкую эффективность массо- и теплообмена между фазами в барботажных и распылительных колоннах. [c.248]

Формулы (13.15), (13.28) и (13.36) позволяют моделировать тарельчатый аппарат в тех случаях, когда по каким-нибудь причинам прямой расчет коэффициентов массопередачи не может быть осуществлен и мы не можем рассчитывать тарельчатую колонну как каскад распылительных колонн. Эти формулы практически представляют собой формулы аддитивности массопередачи в секционном реакторе и позволяют, проводя эксперименты на малой модели (одна секция), переходить к многосекционному аппарату. [c.257]

Заполнение колонны неупорядоченной насадкой не приводит к значительному изменению скорости массопереноса в сплошной фазе. При расчете коэффициентов массопередачи в сплошной фазе применительно к колоннам с крупной насадкой удовлетворительные результаты дает использование формул, которые были получены для расчета массопереноса в распылительных и барботажных колоннах. [c.269]

Поскольку в распылительных колоннах капли дисперсной фазы обычно сохраняют в процессе массопередачи свою форму, то поверхность фазового контакта (поверхность капель) практически остается неизменной. Наиболее характерным аппаратом этого типа является распылительная колонна. [c.263]

Распылительная сушилка состоит из большой цилиндрической и обычно вертикальной камеры, в которой материал распыляется в форме маленьких капелек. Теплопередача и массопередача осуществляют- [c.154]

Для расчета рабочей высоты к,, двухфазной зоны распылительного экстрактора вначале по формулам (14.16) и (14.18) определяют коэффициенты массопередачи в сплошной и дисперсной фазах. Затем по ним находят, согласно уравнениям (14.19) или (14.20), коэффициенты массопередачи Ку или К . [c.374]

Дифференциально-контактные и ступенчатые экстракторы без перемешивающих устройств (распылительные, тарельчатые, ситчатые колонные экстракторы) отличаются сравнительно низкой интенсивностью массопередачи. Это объясняется тем, что в системах жидкость — жидкость разность плотностей фаз значительно ниже, чем в системах газ — жидкость или пар — жидкость. Поэтому собственная энергия потоков, используемая для контактирования фаз, в экстракционных аппаратах без перемешивающих устройств недостаточна для преодоления сил [c.649]

Распылительные экстракторы отличаются высокой производительностью, но вместе с тем очень низкой интенсивностью массопередачи, обусловленной обратным (продольным) перемешиванием. Величина ВЕП в них достигает нескольких метров. Это является основной причиной весьма ограниченного промышленного применения распылительных колонн. [c.541]

Чем больше диаметр капель, тем меньше коэффициент массопередачи. Исследованные распылительные колонны имели коэффициенты массопередачи порядка от 1 кг-мол м -час (в колоннах с каплями диаметром до 10 мм) до 60 кг-мол м" час (с каплями диаметром 1 3 мм). Распылительные колонны применяются в промышленности, однако они имеют весьма низкие пределы нагрузки, так как увеличение скорости потоков в них приводит к рециркуляции дисперсной фазы. Их эффективность сравнительно ма.. (а, поэтому в последнее время эти колонны вытесняются другими, более совершенными, экстракционными аппаратами. [c.631]

В распылительных колоннах отсутствуют какие-либо внутренние устройства, вследствие чего фазы в колонне могут свободно циркулировать в вертикальном направлении, т.е. в этих аппаратах имеются условия для продольного перемешивания фаз. Это явление еще более усиливается при увеличении отношения диаметра к высоте колонны. Продольное или обратное перемешивание, как известно, приводит к снижению скорости массопередачи в результате уменьшения движущей силы процесса. Поэтому распылительные экстракторы являются аппаратами низкой эффективности высота единицы переноса в этих экстракторах достигает 5-6 м. К недостаткам распылительных экстракторов относится также снижение скорости захлебывания с увеличением доли диспергированной фазы в системе, так как при этом снижается сечение для движения сплошной фазы и увеличивается унос капель. [c.160]

Во многих исследованиях было найдено, что концевой эффект на входе дисперсной фазы либо отсутствует, либо очень мал [20, 21, 26, 28]. Обычно всегда наблюдалось незначительное объемное перемешивание дисперсной фазы. При отсутствии каких-либо количественных данных по перемешиванию дисперсной фазы имеется вероятность, что действительное увеличение скорости массопередачи вызывается скорее процессами образования капель, чем влиянием перемешивания дисперсной фазы. Некоторая разница в распределении времени пребывания капель может ожидаться в распылительных колоннах благодаря распределению капель по размерам [c.126]

Для расчета рабочей высоты Ас двухфазной зоны распылительного экстрактора вначале по формулам (13,16) и (13.18) определяют коэффициенты массоотдачи в сплошной и дисперсной фазах. Затем по ним находят, согласно уравнениям (13.19) или (13.20), коэффициенты массопередачи Ку или Кх- [c.340]

Распылительные колонны используют также как теплообменники, позволяющие осуществлять теплопередачу при непосредственном контакте между двумя жидкостями в отсутствие разделяющей их металлической поверхности Значения Я<о для теплопередачи, по-видимому, следуют тем же закономерностям, что и Ню для массопередачи, и могут быть определены на основе применения широко известной аналогии мел<ду тепло-и массопереносом. При этом в уравнение массопередачи вместо критерия Шмидта следует подставлять критерий Прандтля и вместо критерия Шервуда — критерий Нуссельта. [c.543]

Массопередача. Анализ массопередачи и получение надежных характеристик массообмена, необходимых для проектирования экстракционных аппаратов, невозможно без предварительной оценки степени продольного перемешивания в этих аппаратах. Продольное перемешивание в насадочных колоннах значительно менее интенсивно, чем в распылительных колол-нах [c.555]

В колоннах с ситчатыми тарелками до сих пор не определяли (см. стр. 555) коэффициенты массоотдачи в каждой фазе. Вследствие отсутствия таких данных можно рекомендовать рассчитывать коэффициенты массопередачи по способу, предложенному Коулсоном для распылительных колонн. По Коулсону допускается, что концентрация сплошной фазы между смежными тарелками постоянна, соответственно движущая сила процесса при образовании, коалесценции и движении капель одинакова. На основе этих предпосылок расчетное уравнение для объемного коэффициента массопередачи имеет вид [c.570]

В большинстве типов массообменных аппаратов (насадочных или распылительных) истинную поверхность массопередачи определить невозможно. По этой причине, выражая экспериментально найденную скорость массообмена через коэффициент массопередачи, обычно удобнее относить его к единице объема аппарата, чем к единице межфазовой поверхности. Такой объемный коэффициент обозначается КгО, К а и т. п. (где а — межфазовая поверхность в единице объема аппарата). Экспериментально определяемое изменение объемных коэффициентов обусловливается не только изменением скорости потока, типа насадки и т. п., но и возможными значительными колебаниями величины а, так же как и значений к. [c.402]

Выли получены данные, необходимые для определения коэффициентов массопередачи и поверхности контакта фаз в случае единичных капель. Коулсон и Скиннер показали, что скорости экстракции, определенные для единичных капель, могут быть использованы при расчете массопередачи в распылительных и ситчатых экстракторах. Таким образом, эффективность промышленных экстракторов этих типов может быть надежно установлена по данным подробного исследования массопередачи для единичных капель. [c.460]

Из многочисленных экспериментальных данных известно, что в распылительных, насадочных и тарельчатых колоннах объемный коэффициент массопередачи линейно возрастает с увеличением скорости подачи дисперсной фазы Кд в широком диапазоне изменения последней. Линейная зависимость лго от Кд может наблюдаться, например, в том сл)Д1ае, когда размеры капель и скорость их подъема не зависят от Кд, что подтверждается при небольших значениях удерживающей способности (УС) прямыми экспериментами по фотографированию капель. В этом случае коэффициент массопередачи к не зависит от Кд, а величина удельной межфазной поверхности раздела а, пропорциональная числу капель в единице объема, линейно возрастает с увеличением Гд. Однако линейная зависимость ко от Гд может иметь место не только в этом частном случае, но и тогда, когда возрастание а компенсируется уменьшением к. В связи с этим в работах [349-351 ] нами было предложено использовать для расчета скорости массопередачи и высоты колонны приведенные коэффициенты массопередачи [c.220]

Вначале концевые эффекты объясняли интенсивным массооб-меном, вызванным турбулизацией потоков в месте их входа в аппарат. Позднее [206] эти эффекты были объяснены продольным перемешиванием сплошной фазы. Оказалось [204], что экспериментальный профиль концентраций в распылительных колоннах располагается между расчетными профилями концентраций в. режимах идеального перемешивания и идеального вытеснений.. Расчеты показали, что модели идеального перемешивания соответствует наибольший концевой эффект, постепенно убывающий при переходе к поршневому потоку. Таким образом, концевой эффекту входа сплошной фазы в колонну не является следствием большого локального коэффициента массопередачи, а обусловлен конвективными потоками, не учитываемыми моделью идеального вытеснения. В результате из-за снижения движущей силы процесса уменьшается интенсивность межфазного массо- или теплообмена. [c.201]

Критерии РГс = 854 и Ргд= 343 эпределены при расчете распылительной колонны. Находим коэ )фициент массопередачи и высоту единицы переноса по водной фазе, соответствующую режиму идеального вытеснения [c.145]

В случае, когда процесс массопередачи лимитируется сопротивлением дисперсной фазы, переход от распылительной колонны к каскаду распылительных колонн — тарельчатой колонне — связан с выбором оптимального расстояния между тарелками. На первый взгляд наиболее выгодным с точки зрения массообмена является минимальное расстояние между тарелками, так как уменьшение времени контакта (расстояние между тарелками) приводит к увеличению среднего значения коэффициента массопередачи. Однако уменьшение расстояния между тарелками выгодно лишь до определенного предела. Дело в том, что в тарельчатой колонне как процесс массопереноса, так и химическая реакция происходят не во всем объеме между тарелками. Диспергирование на каждой из тарелок осуществляется нод действием разности удельных весов фаз, что требует наличия на каждой тарелке слоя скоагулировавшейся дисперсной фазы. Объем, занимаемый скоагулировавшейся дисперсной фазой, не принимает участия в процессе массопередачи и слабо участвует в химическом взаимодействии. При этом слой диспергируемой жидкости [c.257]

Зависимость массообмена от скорости фаз обнаруживает такой же характер, как в незаполненных колоннах, и кор-релируется также через отношение этих скоростей (табл. 4-2). На рис. 4-13 дана диаграмма зависимости объемных коэффициентов массопередачи Ка. от скорости сплошной фазы для колец Рашига диаметром 12,7 мм. Диаграмма составлена для системы вода—уксусная кислота—бензол [121]. Кривые /, 2, 4 относятся к диспергированному бензолу при разных скоростях и насадках. В этом случае кривые соответствуют зависимости Кц а 1 и и имеют максимум, т. е. их характер такой же, как и части кривых на рис. 4-4 для незаполненных колонн (распылительных). Максимум появляется при значительно меньших скоростях, чём следует из диаграммы 4-5. Крутой наклон кривых говорит о том, что колонны с насадкой очень чувствительны к изменениям скоростей обеих фаз и достаточно даже относительно малых скоростей для суш,ественного увеличения удерживающей способности (ветвь кривой до максимума), а также к слиянию капель (ветвь после максимума). Кривая 3 относится к случаю, в котором диспергированная фаза—вода и Кса=[ и,.). Вода хорошо смачивает керамические кольца и стекает по ним пленкой. Эта система очень малочувствительна к повышению скорости сплошной фазы, так как в этом случае изменение удерживающей способности незначительно. Кроме того, массообмен здесь хуже, так [c.330]

С увеличением скорости легкой жидкости возрастает число капель в единице объема аппарата и их движение происходит во всё более стесненных условиях. В результате увеличивается объемная доля диспергируемой фазы (ее задержка в аппарате), что уменьшает долю поперечного сечения, свободного для прохода сплошной фазы. Это, в свою очередь, вызывает возрастание локальных скоростей сплошной фазы, которая начинает уносить всё большее число капель в направлении, обратном направлению движения дисперсной фазы. Возникают циркуляционные токи дисперсной фазы, т. е. обратное перемешивание (см. стр. 120), которое существенно уменьшает движущую силу и соответственно интенс1[вность массопередачи в распылительных экстракторах. [c.541]

Полочные колонные экстракторы. Полочные экстракторы представляют собой колонны с тарелкамн-перегородками различных конструкций. Перегородки имеют форму либо чередующихся дисков и колец (рис. ХП1-20), либо глухих тарелок с закраинами и сегментными вырезами, которые устанавливаются так же, как в барометрических конденсаторах (см. рис. ХП1-20, а), либо форму дисков с вырезами, показанных на рис. ХП-20, б. Расстояние между соседними полками составляет обычно 50—150 мм. Капли, коалесцируя, сбтекают перегородки в виде тонкой пленки, омыв аемой сплошной фазой. Интенсивность массопередачи в полочных кол оннах несколько выше, чем в распылительных, главным образом за счет их секционирования посредством перегородок, что приводит к уменьшению обратного перемешивания. [c.542]

При проектировании распылительных колонн принимают W =OAw a- По расходу сплошной фазы и скорости W определяют диаметр колонны. Высота ее может быть приближенно рассчитана с помощью общего коэффициента массопередачи. При этом для нахождения коэффициента массоотдачи сплошной фазы пользуются формулой [c.594]

В 1950 г. Дженкоплис и Хиксон [20], работая с распылительной колонной диаметром 3,7 см, измерили профиль концентраций в обеих фазах, используя систему хлорид железа — изопропиловый эфир — водный раствор соляной кислоты. Неожиданно было обнаружено резкое изменение профиля концентраций в месте ввода сплошной фазы. Это изменение не зависело от типа распределительного устройства и конструктивного исполнения конца колонны. Казалось, что в месте ввода сплошной фазы существует область повышенной турбулентности из-за коалесценции капель дисперсной фазы и концевой эффект возникает, вероятно, вследствие локального увеличения скорости массопередачи. [c.125]

Коалесценция капель в движущихся жидкостях — наиболее инте- 4, ресный и технически важный вопрос. Так, межкапельная коалес- ценция в экстракционной части распылительных колонн понижает Ч эффективность массопередачи [41]. Учет таких явлений необходим при расчетах процессов перемешивания, когда из-за одновременного дробления и коалесценции устанавливается некоторый средний размер капель. Эти аспекты, а также влияние высоких градиентов скоростей, будут рассмотрены в следующих разделах. Здесь же обсу- ждается процесс коалесценции капель при низких значениях гра- V-диентов скоростей < 10 с" ). [c.288]

В то время как расчет распылительных колонн привлекал основное внимание [59, 60] с точки зрения массопередйчи, очень мало попыток было предпринято, чтобы предсказать скорость коалесценции и высоту слоя эмульсии на границе раздела фаз. Было лишь отмечено, что трудно получить даже качественное согласие между данными различных исследований для процесса коалесценции с одновременной массопередачей. Тем не менее ясность в этом вопросе важна для расчета и конструирования не только распылительных колонн, но вообще любого экстракционного оборудования. [c.298]

В работах Гротгуса и Цуйдервега [125, 126] было показано, что массопередача из дисперсной в сплошную фазу, как правило, благоприятствует коалесценции капель. Установлено, что при этом производительность РДЭ может быть удвоена. Дунн, Лапидус и Эль-жин [127] сообщили о наблюдаемом ими уменьшении удерживающей способности в распылительной колонне на 50%. [c.350]

Джеффрис, Дженсон и Майлз [35] вывели уравнение, связывающее основные параметры процесса в колонне, с высотой единицы переноса или высотой теоретической ступени. Анализ основан на рассдадтрении массопередачи с одновременной химической реакцией при равных скоростях стадий. Метод, разработанный для этой системы, должен найти более широкое применение. Результаты показывают, что процесс контролируется массопередачей. Однако, полученные значения ВЕП намного меньше, чем следовало бы ожидать для распылительной колонны, применяемой в обычном экстракционном процессе. Возможно, это объясняется, хотя бы частично, протеканием химической реакции. В результате движущая сила массопередачи не достигает максимума до тех пор, пока поток не поднимется на определенную высоту в колонне. В нижней части колонны процесс массопередачи осложняется химической реакцией. [c.373]

Массоотдача при ламинарном движении жидкости. Массоотдачу при ламинарном режиме движения жидкости можно рассчитать путем совместного решения уравнений переноса массы (I. 147) и количества движения (I. 142) с учетом начальных и граничных условий. Такое решение возможно, если жидкость ограничена фиксированной поверхностью. Даже для случаев, когда эта поверхность имеет простую форму, аналитическое решение оказывается возможным при введении ряда упрощающих допущений. Ниже рассматривается массоотдача от стенки к жидкости при движении последней в плоском и цилиндрическом каналах, а также при обтекании сферической частицы. С массоотдачей к жидкости, движущейся в плоском и цилиндрическом каналах, приходится иметь дело при расчете различных теплообменных и массообменных аппаратов, Массоотдача при обтекании сферических частиц встречается во многих процессах массопередачи — экстракции, ректификации, выщелачивании, распылительной сушке и т, д. [c.414]

Массопередача. Имеются опытные данные о массопередаче в распылительных колоннах диаметром, не превышающим 1Г)0 мм. Эти данные относятся к системам с третьим компонен том, распределяемым между двумя жидкостями (тройные си стемы), н к системам двух частично растворимых друг в друге жидкостей, из которых одна не насыщена (бинарные системы) В опытах с тройными системами можно определить только об щие для обеих фаз величины, характеризующие скорость массо передачи (общий коэффициент массопередачи или общую вы соту единицы переноса). В опытах же с бинарными системами когда массопередача может протекать лишь в одной фазе, мол< но определять частные (для каждой фазы) значения коэффи циентов массопередачи или высот единиц переноса. [c.539]

Резкое изменение концентраций в сплошной фазе а входе в колонну обусловливается не столько концевым эффектом, вызванным коалесценцией дисперсной фазы (значение которого невелико), сколько разбавлением сплошной фазы поступающей жидкостью в результате продольного перемешивания Джиан-коплис привел данные о значениях высот распылительной колонны, эквивалентных теоретической ступени изменения концентраций (ВЭТС), однако величины ВЭТС не поддаются обобщениям, поскольку зависят от свойств системы и условий проведения опыта. Было показано .0 з случае работы распылительной колонны при относительно высоких скоростях фаз, когда рециркуляция жидкости уменьшается, а УС и межфазовая поверхность велики, можно получить относительно высокие значения коэффициентов массопередачи. [c.543]

Ленбзон и Бекманн проводили опыты в распылительных и насадочных колоннах диаметра ми 76, 102 и 150 мм, применяя насадку из неглазурированных фарфоровых колец Рашига. В этих колоннах изучалась массопередача при переходе диэтил-амина из воды (сплошная фаза) в толуол. Большая часть опытных данных указанных авторов, скоррелированных а основе уравнения (XI,22), приведена на рис. 279. [c.559]

Распылительные, насадочные и ситчатые экстракторы обычной конструкции с применением пульсаций. Биллербек исследовал пульсационную распылительную колонну небольших размеров (диаметр 38 мм). При амплитуде пульсаций мм w частоте 400 цикл1мин УС по дисперсной фазе и скорость массопередачи увеличивались (причем последняя возрастала примерно на 30%) по сравнению со значениями УС и соответственно скорости массопередачи в отсутствие пульсаций. Широтзука приводит дополнительные опытные данные для распылительных пульсационных колонн небольших размеров. Можно считать, что [c.590]

Каденская Н. И., Железняк А. С., Броунштейн Б. И., Исследопа-ние массопередачи в экстракционной распылительной колонне, сб. Процессы химической технологии (гидродинамика, тепло- и массопередача) , Изд. АН СССР, 1965, стр, 215. [c.702]

Можно ожидать, что массопередача в распылительных жолоннах, где капли жидкости падают под действием силы тяжести, протекает в жидкой фазе по механизму проницания тогда для систем с определяющим сопротивлением массопередаче в жидкой фазе W tlP (где W—количество переданной массы, а — время контакта фаз). [c.66]

Пигфорд и Пайл 2 исследовали массопередачу при десорбции кислорода, конденсации воды (рис. 1-102) и при абсорбции аммиака (рис. 1-103) на колонне диаметром Й)0 мм и высотой 660 и 1320 мм с шестью распылительными насадками Спрейко 5-В . Опыты по десорбции кислорода показали, что высота едини- [c.67]

Джонстон и Вильямс рассчитывали коэффициенты массопередачи в распылительной колонне к каплям с установленньш распределением по размеру. При этом, принималось, что все капли выбрасываются вертикально вниз по постоянным траекториям и испарения жидкости не происходит. Коалесценция капель учитывалась. Получено хорошее совпадение с экспериментальными данными по абсорбции ЗОг раствором сульфит— бисульфит аммония. Величины К а, полученные в опытах на колонне внутренним диаметром 1070 мм и высотой 2650 мм, находились в пределах 12—33,6 кмоль1(ч, атм) при плотности орошения = = 1390 кг (м -ч) и скорости газа О = 1320 - -2630 кг/(ле=-ч). [c.68]

Уравнения массопередачи для капель могут применяться с целью определения скоррстей переноса в распылительных колоннах, если известны размеры капель и задержка диспергируемой фазы (удерживающая способность— УС). Необходимо отм,етить, что все яриве-денные выше методы основаны на идеализированных моделях, которые не всегда соответствуют реальным условиям. Колебания (осцилляция) капель, их деформация, влияние поверхностных загрязнений, влияние массопередачи на состояние поверхности раздела фаз, а также влияние многих других факторов обусловливают отклонения действительных скоростей массопередачи от рассчитанных на основе упрощенных моделей. Многие 11сс41едоБатели, чтобы лучше понять действительные механизмы переноса, изучали поведение капель и состояние поверхности раздела фаз [c.464]

Насадка способствует возрастанию коэффициентов массопередачи, по сравнению с их значениями в распылительных колоннах, за счет увеличения поверхности контакта фаз и повышения турбулентности потоков. В этих колоннах протекание процесса зависит от тех же переменных, что и в распылительных колоннах, но влияние их может быть несколько отличным. Так, например, конструкция распределителя. для диспергируемой фазы имеет менее важное значение, так как сама насадка регулирует задержку этой фазы и величину поверхностн контакта фаз. Выбор той или иной фазы в качестве диспергируемой имеет большое значение, так как замена этой фазы другой (бывшей ранее сплошной) может привести к коренному изменению структуры потоков в аппарате. В некоторых случаях диспергируемая фаза хорошо смачивает насадку и движется через нее ручейками. Зато в, других случаях диспергируемая фаза проходит через слой насадки в виде капель, продвижение которых при этом замедляется. [c.464]