Межфазные поверхность

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Рис. 7111-11. Модель процесса абсорбции с одновременной химической реакцией, начинающейся на межфазной поверхности

В случае гетерогенных реакций, при проведении которых на ход процесса влияет массообмен через межфазную поверхность, достижение одинаковых скоростей реакции требует дополнительного соблюдения равенства межфазной поверхности, рассчитанной на единицу объема реакционной системы. При разборе масштабирования аппаратов с мешалками было показано, что для выполнения этого условия необходимо сохранить геометрическое подобие аппаратов и равенство расхода мощности на перемешивание в расчете на единицу объема системы. При этих предположениях трудно соответствующим образом повысить интенсивность теплообмена в образце и практически возможен некоторый отход от геометрического подобия с целью увеличения поверхности теплообмена в аппарате большего масштаба. - [c.472]

Если массообмен в установившемся режиме происходит между двумя фазами, например газовой и жидкой, то количество массы, которое проникло через межфазную поверхность из газовой фазы, должно быть равно количеству массы, перешедшему в жидкую фазу, т. е. [c.246]

При использовании пленочной колонны (рис. 19) величина поверхности раздела фаз не может быть изменена но ряд величин межфазной поверхности может быть получен при использовании различных колонн. Можно варьировать коэффициент физической абсорбции, изменяя расход жидкости. [c.93]

Основная задача теории состоит в определении степени затухания и коэффициентов турбулентного обмена вблизи межфазной поверхности, и без решения этой задачи невозможно создать точные аналитические методы расчета процес- сов турбулентного обмена. Величина п является функцией пульсационного поля скоростей вблизи межфазной границы. Поэтому для определения п необходимо знать детальную картину течения внутри вязкого подслоя. [c.177]

Вероятность проникновения турбулентных вихрей к подвижной границе раздела, несомненно, должна возрастать с уменьшением поверхностного натяжения этой границы. Поэтому в системах с достаточно малым поверхностным натяжением не исключена возможность турбулизации слоев, непосредственно прилегающих к межфазной поверхности, особенно в случае противотока газа. [c.183]

Рпс. 111.39. Схема изменения мольных концентраций х а у в произвольном сечении, перпендикулярном межфазной поверхности. [c.210]

Скорость передачи вещества из одной фазы в другую удобнее представлять через свойства основных масс обеих сред, описываемые последними выражениями уравнений (111.146), минуя трудно определяемые условия на межфазной поверхности. Здесь коэффициенты пропорциональности Ку и называются коэффициентами массопередачи и, очевидно, имеют те же размерности, что и Кр. [c.211]

Переходящий поток — это поток компонента, теплоты или импульса, который переходит из одной фазы в другую, преодолевая сопротивление межфазной поверхности под действием движущей силы ДГ для общего случая [c.66]

В неоднородных системах, когда реакция проходит на границе раздела фаз, например жидкость (газ) — твердое тело, жидкость (газ) —жидкость, скорость реакции часто относят к единице площади межфазной поверхности [c.205]

Пример У1П-1. Скорости каталитической реакции г,-, г[, г / и определены по -му продукту и отнесены соответственно к единице объема реагирующей жидкости (газа) V, единице объема реактора Уг, единице площади межфазной поверхности 3 и единице массы твердого катализатора W (без учета пор). Установить связь между г,- и г,- и г , Г и г . [c.206]

Здесь р и С относятся к ядру потока газа и жидкости, а рг и i — к компоненту на межфазной поверхности со стороны газа и жидкости. [c.246]

В случае процесса, проходящего в гетерогенной системе и сопровождаемого химической реакцией, расчет наблюдаемой скорости превращения требует, как указано выше, учета параметров, имеющих решающее значение как для скорости химической реакции, так и для массопереноса. Для этого можно использовать различные методы. Один из них основан на изучении превращения в установившемся режиме, т. е. в состоянии динамического равновесия. Предположим, что реакционная система состоит из твердой фазы и жидкости (газа), в ядре потока которой концентрация исходного вещества постоянна и равна С. Исходное вещество диффундирует к межфазной поверхности и достигает там концентрации С . Скорость химической реакции на межфазной поверхности является функцией этой концентрации. При установившемся режиме количество исходного вещества, которое должно прореагировать в единицу времени на единице межфазной поверхности, равно количеству исходного вещества, перенесенному в зону реакции в результате диффузии. Для реакций первого порядка справедлива следующая зависимость [c.247]

Как следует из зависимости (УП1-168), скорость превращения, состоящего из двух последовательных этапов —диффузии исходного вещества к межфазной поверхности и химической реакции первого порядка на этой поверхности, можно также выразить кинетическим уравнением первого порядка относительно концентрации исходного вещества в ядре потока. Тогда константа скорости [c.247]

Таким образом, только когда В а = Ов, пенетрационная и пленочная теории дают идентичные результаты. В обоих методах анализа хода процесса коэффициент массоотдачи со стороны жидкой фазы не зависит от концентрации компонента А на межфазной поверхности и концентрации компонента В в турбулентной зоне жидкости. Для определения значения этого коэффициента при проектировании указанные величины должны быть известны. [c.254]

Концентрации исходного вещества в ядре потока и на межфазной поверхности приблизительно одинаковы, и диффузия не оказывает влияния на скорость превращения, которая обусловлена сопротивлением химической реакции. Это — так называемая кинетическая область протекания процесса. [c.248]

Уравнения ( 111-168) — ( 111-175), полученные для случая когда на межфазной поверхности происходит реакция первого по рядка, указывают на то, что в кинетической области скорость пре вращения таким же образом зависит от некоторых параметров как скорость химической реакции на поверхности. Влияние темпе ратуры в данном случае можно выразить уравнением Аррениуса т. е. зависимость будет иметь экспоненциальный характер. Ско рость превращения в этой области не зависит от скорости движе ния потока через систему. [c.248]

Более новая теория, называемая пенетрационной (обновления поверхности), основана на предположении о неустановившемся характере абсорбции газа элементом жидкости на межфазной поверхности. Такой элемент по истечении некоторого времени заме- [c.250]

В случае последовательных реакций, когда целевой продукт одновременно является полупродуктом, для получения максимального выхода нужно использовать реактор периодического действия или реактор полного вытеснения. Если необходимо интенсивное перемешивание реагентов, например для улучшения теплообмена или развития межфазной поверхности, то процесс можно проводить в каскаде реакторов полного перемешивания при незначительном снижении выхода. [c.342]

Увеличение масштаба при приближенном моделировании. В этом случае физические свойства системы могут быть одинаковы в модели и образце. Кроме того, мы должны стремиться к достижению в обоих аппаратах одинаковой степени диспергирования, выраженной через средний диаметр капель (пузырей) или величину межфазной поверхности. Это возможно только при реализации приближенного подобия аппаратов с мешалками (явления, оказывающие незначительное влияние на ход процесса, не учитываются). [c.450]

Полученное уравнение вскрывает механизм нестационарности в вязком под-с.чое, В сплу глубокой связи между массоотдачей и структурой течения вблизи степки существенно нестационарный характер механизма, определяющего струк-туру турбулентности, должен отрамоться и на переносе массы к межфазной поверхности, [c.172]

Наибольщее распространение в литературе получила модель обновления поверхности, предложенная Кишиневским [16, 17] и Данквертсом [18]. В основе этой модели лежит представление о непрерывной замене элементов жидкости (или газа), прилегающих к межфазной поверхности, новыми элементами, поступающими на поверхность вследствие турбулентного перемешивания. В течение промежутков времени, когда элемент пребывает на поверхности, процесс массопередачн описывается, как и в теории Хигби, уравнением нестационарной диффузии в полубесконечной неподвижной" среде. Для характеристики интенсивности обновления вводится понятие среднего временл пребывания элементов жидкости на поверхности Дт. Первоначально такая картина была предложена -для описания массообмена в системах жидкость — газ, однако в дальнейшем ее стали использовать и для описания других систем, в частности систем жидкость — твердая стенка [19]. [c.173]

Нетрудно убедиться, что все обсужденные теории сводятся к произвольному, а зачастую весьма проблематичному конструированию гипотетических гид-. 10динамических моделей, применяемому с целью обосновать использование урав -нения нестационарной диффузии. Такого рода подход представляет широкий простор для самых разнообразных спекулятивных построений, но вряд ли увеличивает имеющуюся информацию о гидродинамической структуре вязкого подслоя. Тем не менее, как было отмечено выше, нестационарность в структуре течения у межфазной поверхности иногда играет важную роль. Именно благодаря этому Обстоятельству авторам описанных выше моделей удавалось путем надлежащего подбора произвольных постоянных, в.ходящих в получаемые ими уравнения, получить удовлетворительное согласие с экспериментом. [c.176]

Более чем двухбуквенное комбинирование критериев функционального и морфологического уровня дает возможность бош>шей конкретизации технологического оператора. Например, Р2Т2 означает оператор уменьшения площади межфазной поверхности за счет изменения числа фаз путем уменьшения температуры (конденсатор). [c.58]

Р1 Образование или элиминирование межфазной поверхности Реактор гетерофазноого синтеза [c.59]

Котлярский А. Б. Условие получения развитой межфазной поверхности несмешивающихся жидкостей при помощи акустического гидродинамического излучения // Хим. пром-сть.— 1967.- № 12.- С. 921-924. [c.192]

Зависимости, выведенные для основного и конвективного потоков, действительны только в пределах до граничной поверхности фазы (причем функция изменения концентрации также прерывна). Явная форма зависимости, описывающей поток на межфазной поверхности с помощью непрерывной функции, не может быть найдена. Вследствие этой трудности для описания потока между фазами пользуются эмпирическими формулами. Опыт показывает, что поток между фазами пропорционален площади А контакта фаз и разйости концентраций, температур и скоростей внутри фаз. Такой поток между фазами называют переходящим. [c.66]

Из сравнения этих зависимостей с выражениями (Vni-159) и (Vni-160) следует, что k = D bIz — коэффициент массоотдачи в единицах концентрации = Олв/С- Ггс) — коэффициент массоотдачи в единицах давления С, р — концентрация и парциальное давление компонента в ядре потока Си pi — концентрация и парциальное давление компонента у межфазной поверхности 2с — эффективная толщина пограничного слоя. [c.246]

Компонент А после диффундирования через пограничную пленку со стороны газовой фазы поглощается на межфазной поверхности и диффундирует затем в глубь жидкости, причем концентрация его в жидкости уменьшается быстрее, чем при физической диффузии, поскольку он вступает в химическое взаимодействие. Из турбулентной зоны (ядра потока) подводится компонент В, который в зоне реакции диффундирует в направлении, противоположном движению компонента А. Продукт реакции Р диффундирует одновременно с компонентом А в направлении турбулентной зоны жидкости. Изменения концентраций отдельных реагентов в ходе процесса показаны на рис. УП1-11. [c.255]

Исследование процесса образования пузырей и капель при истечении жидкостей или газов из отверстий и сопел имеет исключительно важное значение для разработки научно-обоснованных методов расчета колонных аппаратов, в которых межфазная поверхность создается путем диспергирования жидкости или газа. Механизм образования пузырей и капель чрезвычайно спожен и определяется очень большим числом параметров. Параметры, влияющие на процесс образования пузырей, можно подразделить на конструктивные, параметры, связанные со свойствами газов и жидкостей, и режимные параметры. К первому классу относятся диаметр, форма, ориентация и конструкция сопла, а также материал, из которого он изготовлен. Кроме того, чрезвьиайно важным конструктивным параметром для образования пузырей, является объем газовой камеры, из которой происходит йстечение газа в жидкость. К параметрам, связанным со свойствами выбранной системы, можно отнести поверхностное натяжение на границе раздела фаз, плотность и вязкость жидкости и газа, угол смачивания и скорость звука в газе. И, наконец, режимные параметры включают объемный расход диспергируемой фазы, величину и направление скорости сплошной фазы, высоту уровня жидкости в колонне, перепад давления в сопле и температуру. Не все названные параметры равноценны и одинаково важны для процессов образования капель и пузырей, однако большинство оказывает существенное влияние на величину отрывного диаметра и частоту образования диспергируемых частиц. [c.48]

НИИ она падает. Объемная концентрация частиц в первом режиме сравнительно невелика, а скорость частиц достаточно высока. Наблюдается интенсивное мелкомасштабное пульсационное движение частиц и значительное перемешивание как сплошной, так и дисперсной фазы по высоте аппарата. Движение частиц во втором режиме носит замедленный и достаточно регулярный характер . Объемная концентрация частиц Bbmie, чем в первом режиме, и при не слишком больших расходах сплошной фазы близка к концентрации плотной упаковки. Продольное перемешивание значительно снижено по сравнению с первым режимом. Частицы соприкасаются друг с другом. Капли и пузыри в этом режиме заметно деформированы. За эти особенности второй режим движения капель и пузырей получил название режима плотной упаковки [156] или плотного слоя [133]. Из-за высокой объемной кош1ентрации частиц, а следовательно, и значительной межфазной поверхности, а также низких значений коэффициентов продольного перемешивания режим движения частиц во взвешенном состоянии имеет преимущества по сравнению с режимом обычного осаждения при проведении процессов тепло- и массообмена. [c.95]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология