Массообмена типы

Способ разделения (концентрирования) веществ путем выпаривания широко применяется в технологии неорганических веществ, пищевой промышленности. Он заключается в отделении летучих компонентов (чаще всего воды) от высококипящих остатков в аппаратах барботажного типа. Выпаривание - достаточно энергоемкий процесс. Для снижения энергозатрат обычно организуются многоступенчатые технологические установки, работающие под различным давлением с целью использования вторичного парового потока. Математическое описание такого процесса должно содержать все элементы, свойственные массообменным процессам кинетику массопереноса, гидродинамику потоков, фазовое равновесие, а также алгоритмы решения системных вопросов, связанных с рациональным выбором давлений в отдельных аппаратах и перераспределением потоков продукта и вторичного пара. Ниже приведено сравнение различных способов разделения [c.36]

Таким образом, зная коэффициенты массоотдачи и константы фазового равновесия, можно рассчитать коэффициент массопередачи для массообменного процесса конкретного типа. [c.55]

Капли образуются в отверстиях распределителя, по которому жидкость подается в колонну. Скорость движения капелек диспергированной жидкости относительно стенок колонны зависит от вязкости, разности плотностей [уравнение (4-2)], а также от линейной скорости сплошной фазы. Чтобы получить возможно большую поверхность контакта фаз, в колоннах этого типа следует применять максимальные скорости потока сплошной фазы, так как при этом действительная скорость капелек Шд уменьшается [см. уравнение (4-9)] и вследствие повышенной удерживающей способности улучшается массообмен. Скорость фаз ограничивается пределом захлебывания [16, 32, 136]. Одной из зависимостей для скоростей потоков на границе захлебывания является уравнение [42] [c.311]

Движущая сила массопередачи, т. е. разность у—Ур) или Хр—х), постоянно меняется, поэтому для расчетов необходимо определить среднюю движущую силу процесса, которая зависит от типа массообменного процесса. [c.53]

НОЙ селективностью. Поэтому для более полного разделения газов приходится прибегать к созданию многостадийных установок (каскадов) с промежуточным компримированием и рециркуляцией части потоков, что отрицательно сказывается на технико-экономиче-ских показателях процессов мембранного разделения. Качественно новой концепцией является принцип разделения с использованием установок колонного типа — мембранных колонн непрерывного действия. Следует отметить, что принцип действия таких установок аналогичен работе массообменных аппаратов с непрерывным контактом фаз, широко применяемых в процессах ректификации, экстракции, абсорбции (рис. 6.13) [24]. [c.215]

Выбор массообменного аппарата. С разработкой и применением новых видов насадок и конструкций вспомогательных устройств существенно расширяется диапазон эффективной работы насадочных аппаратов. Поэтому при выборе типа массообменного аппарата приходится принимать во внимание множество факторов и в зависимости от конкретных условий ранжировать их по важности. [c.69]

Назовите типы массообменных аппаратов. Чем определяется поверхность массообмена в насадочных и тарельчатых аппаратах [c.70]

Для повышения масштаба простых единичных процессов, таких как транспортирование материалов, массообмен или разделение веществ, можно пользоваться расчетными методами. Однако во многих случаях, когда применяются аппараты новых типов, сложные многофазные системы или вещества с недостаточно исследованными физико-химическими свойствами, приходится использовать моделирование как более точный метод масштабирования. [c.446]

При проектировании реакторов описываемого типа следует иметь в виду, что характер газового потока и размер пузырьков зависят от скорости потока, определяющей величину межфазной поверхности. Процессы, в которых большую роль играет массообмен, следует проводить при турбулентном режиме верхней границей служит скорость, при которой начинают образовываться газовые пробки. Размеры пузырьков зависят от свойств жидкости — ее вязкости, плотности, поверхностного натяжения и т. д. Высота столба жидкости, зависящая от степени насыщения ее пузырьками газа, также влияет на работу аппарата. [c.360]

Массообмен в напорном и дренажном каналах определяется конвекцией и диффузией. Структура потоков в этих каналах может приближаться к предельным моделям идеального вытеснения или смешения чаще же она представляет более сложную модель, учитывающую влияние продольного и поперечного перемешивания. Массоперенос в мембране определяется типом мембраны (см. гл. 1) и может быть только диффузионным или же диффузионным и фазовым одновременно, как в пористых мембранах и пористой основе асимметричных мембран. [c.157]

Аппараты, применяемые для массообменных процессов, в частности для абсорбции и экстракции, можно разделить на две группы с непрерывным контактом фаз и со ступенчатым контактом фаз. К первым относятся, например, распылительные и насадочные колонны, ко вторым можно отнести тарельчатые колонны, смесительно-отстойные экстракторы. На рис. 111.1 даны схемы аппаратов обоих типов применительно к абсорбции. [c.42]

Отдельные стадии химического производства содержат обычно различные типовые процессы, объединяемые назначением. Например, стадия химического превращения содержит реакторы различного типа, стадия выделения — различные массообменные (преимущественно) процессы, стадия подготовки сырья — обычно наиболее разнородную группу типовых процессов в зависилюсти от агрегатного состояния и степени подготовленности сырья. Это могут быть и массообменные процессы (абсорбция, адсорбция) для очистки от нежелательных сопутствующих газовых примесей, гидродинамические процессы для разделения неоднородных гетеро-фазных систем, механические процессы и т. д. Поэтому в дальнейшем будет рассматриваться не эта группа процессов отдельно, а лишь составляющие ее способы в стадиях химического превращения и выделения продуктов химических реакдий. [c.81]

При выборе типа насадок для массообменных аппаратов руководствуются рядом соображений (см. гл. VI, раздел 1.3 там же приведены основные характеристики различных насадок). Наиболее правильно выбор оптимального типа и размера насадки может быть осуществлен на основе технико-экономического анализа общих затрат на разделение в конкретном технологическом процессе. [c.126]

Ниже мы рассмотрим вопрос о типе корреляций применительно к условию, что сопротивление массообмену между сегрегированными фазами подменяется сопротивлением между твердыми частицами и ожижающим агентом ИКд ) в однородном псевдоожиженном слое. [c.392]

К колонной аппаратуре относятся массообменные и реакционные аппараты большой высоты и веса. Этот тип аппаратов представляет наибольшие сложности при перевозке и при установке в проектное положение. Реакционные аппараты высокого давления имеют большую толщину стенок и изготавливаются целиком на машиностроительных заводах. Установка в полностью собранном виде экономически целесообразна также для аппаратов, поставляемых блоками. [c.310]

К процессам массообмена относятся абсорбция, ректификация, кристаллизация, адсорбция, экстракция и др. Их особенностью является осуществление физико-химических процессов в нескольких сосуществующих фазах. При этом уравнения балансов должны быть записаны отдельно для каждой из фаз. Проиллюстрируем математические описания для некоторых типов массообменных аппаратов и для установившегося процесса. Укажем, что скорость массообмена определяется скоростью переноса компонента из одной фазы в другую. Условия термодинамического равновесия приводят к равенству химических потенциалов компонента в сосуществующих фазах. Внутри фазы перенос вещества осуще- [c.80]

Тип насадки и внутреннее устройство колонн ы. Применение насадки и внутренних конструкций, как правило, улучшает массообмен, так как увеличивает турбулентность фаз и удерживающую способность (межфазная поверхность в колонне). Этот параметр определяется обычно размерами насадки, например диаметром колец Рашига, величиной отверстий и расстоянием между перегородками и т. д. Влияние насадки и внутренних устройств будет детально рассмотрено в 33. [c.310]

Кроме расчетов тепловых, гидродинамических и массообменных процессов и расчетов, связанных с особенностью технологических процессов (кинетических, биохимических и т.п.), при выборе реакторов объемного типа необходимо провести ряд поверочных прочностных расчетов. К таким расчетам относят расчет допускаемого давления в реакторах, расчет допустимого давления в греющей рубашке и приварных змеевиках и, наконец, механические расчеты перемешивающих устройств, [c.86]

Дальнейшим видоизменением перегородок являются горизонтальные перфорированные тарелки 111, 68, 105, 125] с переливом (рис. 4-16,а). В такого типа колоннах капли диспергированной фазы на каждой перегородке соединяются и вновь дробятся в отверстиях тарелки, что оказывает полезное влияние на массообмен ( 6). Сплошная фаза протекает через пространство между парой соседних тарелок в поперечном к каплям направлении и через вырез для пере- [c.335]

Аппараты без циркуляции катализатора применяют в том случае, когда катализатор не требует непрерывной регенерации. Такого типа аппараты могут быть просто емкостными, например, как на рис. Vn.5, либо разделенными на секции. Секционирование осуществляется либо перфорированными перегородками, либо многослойным рядом колосников. Секционированные аппараты значительно более эффективны, так как в них улучшается массообмен и устраняется осевое перемешивание.Однако конструкция секционных аппаратов сложнее, а сами секционирующие элементы подвергаются повышенному истиранию. [c.270]

Математическое описание жидкофазных реакционных процессов в проточных реакторах с мешалками. Такие аппараты являются одними из самых распространенных типов реакторов в химической промышленности. Протекающие в них процессы характеризуются совокупностью химических, гидродинамических, массообменных и тепловых процессов. [c.64]

При расчете массообменных процессов неравномерность распределения элементов потока на тарелках обычно учитывается по локальным характеристикам ограниченных объемов массообменного пространства, в пределах которых допускается идеализированное представление о механизме переноса вещества. Выделенные таким образом локальные объемы с однородными свойствами описываются типовыми гидродинамическими моделями. От числа, типа элементарных моделей и способа их взаимосвязей зависит точность описания структуры потоков в целом. Рассмотрим отдельные типовые модели структуры движения жидкости по тарелке ректификационной колонны. [c.87]

Следует заметить, что этапу проектирования (выбора) технологической схемы предшествует этап конструирования высокоэффективного массообменного аппарата, который, в свою очередь, включает этап конструирования отдельного контактного устройства. Составными элементами этого этапа являются определение параметров математической модели гидродинамики всех типов контактных устройств, а также кинетики процесса массопередачи в зависимости от характера движения жидкости на тарелках колонны (прямоток, противоток и т. д.) и степени перемешивания парового (газового) потока - от идеального вытеснения до полного перемешивания. [c.13]

Следует подчеркнуть, что все вышеизложенные рассуждения относились к тарельчатым колоннам. В колоннах этого типа массообмен происходит при барботировании потока паров через слой жидкости на тарелке, при этом между паром и жидкостью достигается более или менее полное термодинамическое равновесие. [c.99]

JAaHHoe учебное пособие предназначено для курсового проектирования по курсу ((Конструирование и расчет элементов оборудования отрасли при подготовке инженеров-механиков. В нем обобщены и представлены методы расчета на прочность и устойчивость сосудов и аппаратов колонного типа, в которых протекают различные технологические процессы Материал сопровождается справочными данными по выбору параметров и по конструированию отдельных элементов аппаратов массообменных устройств. liirvuepoB, фланцев, опор и др. Кроме этого, приведены общие фебования ЕСКД по оформлению пояснительной записки Все приведенные данные базируются на официальных технических требованиях и нормах Предложены различные варианты заданий и исходных данных к ним. [c.4]

При проектировании кипятильников массообменных аппаратов большой единичной производительности находят применение аппараты с горизонтально расположенным трубным пучком. Опыт эксплуатации аппаратов такого типа показал, что эффективная работа поверхности теплообмена по всей площади достигается при условии, что отношение длины труб к внутреннему диаметру кожуха Ь/ )в 6 в расчете на одну пару патрубков для подвода жидкости и отвода пара [181] (рис. 9.2). [c.341]

На отечественных заводах химического машиностроения из титана и его сплавов освоено изготовление некоторых типов центрифуг, фильтров, выпариых и емкостных аппаратов, кожухотрубчатых теплообменников жесткой конструкции (поверхность теплообмена 10—140 м ), теплообмепников с плавающей головкой, Н-об-разпых в титановом и футерованном исполнении. Выпускают аппараты с перемешивающими устройствами диаметром 600— 2000 мм, емкостью до 14 м->, предназначенные для работы под давлением до 5 МПа при температурах от —50 до +300° С тарельчатые, насадочные и безнасадочные колонны диаметром 400— 2800 мм—для. проведения различных массообменных процессов под давлением до 2 МПа при температурах от —50 до +300° С. [c.66]

В реакторах с псевдоожиженным (кипящим) слоем микрос — ф -рического катализатора катализ, тепло — и массообмен осущес — тв.уяются при идеальном перемешивании реактантов с катализато — ром в режиме, характерном для безградиентных реакторов (то есть дифференциального типа). Как наиболее значимые достоинства реакторов этого типа следует отметить [c.126]

Коэффициенты массообмена в экстракционных колоннах зависят от фнзнко-химических свойств жидкостей, турбулентности в обеих фазах и геометрических элементов колонны. Несмотря на трудности определения поверхности контакта фаз, количественно массообмен определяется для всех типов колонн при помощи объемных коэффициентов массопередачи или высоты единицы массопереноса. Обе аелнчины (коэффициент и высоту единицы переноса) относят к фазе рафината, или к фазе экстракта, или же к диспергированной фазе, или к сплошной. Опытные данные выражаются с помощью критериев подобия, используемых при описании диффузионных процессов критерия Шервуда 5п, критерия Рейнольдса Ре для обеих фаз и критерия Шмидта 5с. В состав этих критериев входят вязкость и плотность жидкости но они не учитывают межфазного натяжения, которое в жидких системах оказывает влияние на массообмен через межфазную турбулентность. Расчетным уравнениям придается зид показательных функций. Введение в уравнения критерия Рей- юльдса для обеих фаз одновременно следует из предполагаемого влияния турбулентности одной фазы на другую. Во многих случаях зто влияние не подтверждается, и тогда уравнение содержит только один критерий Рейнольдса или скорость одной фазы. [c.304]

Одноступенчатый процесс гидрокрекинш вакуумных ДИС-.. тиллятов проводится в многослойном (до пяти слоев) реакторе с несколькими типами катализаторов. Для того, чтобы градиент темпере тур в каждом слое не превышал 25 °С, между отдельными слоями катализатора предусмотрен ввод охлаждающего ВСГ (квенчинг) и установлены контактно —распределительные устройства, обеспечивающие тепло— и массообмен между газом и реагирующим ПОТС ком и равномерное распределение газожидкостного потока над слоем катализатора. Верхняя часть реактора оборудована гасителями кинетической энергии потока, сетчатыми коробками и фильтрами для улавливания продуктов коррозии. [c.239]

Наименьшей ячейкой мембранного массообменного устройства является мембранный элемент, состоящий из напбрного и дренажного каналов, разделенных селективно-проницаемой перегородкой. Тип элемента определяется геометрией разделяющей поверхности (плоские, рулонные, трубчатые, волоконные) и организацией движения потоков газа (прямо-и противоточные, с перекрестным током, с рециклом разделяемой смеси и т. д.). Напорный канал элемента плоского типа образован селективно-проницаемыми стенками, ориентированными горизонтально или вертикально. В элементах трубчатого типа напорный канал ограничен внутренней поверхностью одной трубки или наружной поверхностью нескольких соседних трубок. Разделительная перегородка обычно состоит из собственно мембраны, пористой подложки и конструктивных деталей, обеспечивающих механическую прочность и жесткость. Массовые потоки в мембране и пористой подложке ориентированы по нормали к разделяющей поверхности. [c.10]

Режимы движения фаз в колонных аппаратах чрезвычайно многообразны. Знание закономерностей поведения фаз в каждом режиме и пределов изменения гидродинамических параметров, в которых существует тот или иной режим, соверщенно необходимо при правильном определении условий проведб йя химических и тепло-массообменных процессов. Многообразие режимов движения фаз в аппаратах колонного типа обусловлено многими факторами в частности, многообразием участвующих в движении сред (твердые, жидкие и газообразные), многообразием величин и направлений скоростей фаз, различными условиями ввода и вывода фаз, возможностью возникновения различного рода неустойчивостей в двухфазном потоке, возможностью протекания процессов дробления и коагуляции частиц, а также влиянием поверхностно-активных веществ и различных примесей на поведение капель и пузырей. Однако при всем многообразии различного вида течений, встречающихся в колонных аппаратах, можно вьщелить определенный класс дисперсных потоков, которые имеют ограниченное число установившихся режимов, а поведение фаз в этих режимах определяется общими для всех систем закономерностями. Такие потоки можно назвать идеальными. Они существуют при скоростях движения фаз, сравнимых со скоростью их относительного движения. При этом частицы распределены достаточно равномерно по сечению аппарата если и существуют градиенты концентрации дисперсной фазы, то они имеют конечную величину. Это означает, что концентрация частиц в среднем меняется от точки к точке непрерывным образом. Форма частиц близка к сферической, а их размер не слишком отличается от среднего размера частиц в потоке. [c.86]

Массообмен в зоне отрыва можно приближенно рассчитать, вос-пользовавишсь для функции тока в кормовой области сферы разложением типа (4.101). При этом формально считается, что в зоне отрыва образуется диффузионный пограничный слой и что в точке набегания потока со стороны отрывной зоны (точка т = тг) концентрация вещества равна концентрации вдали от сферы. Полный диффузионный поток определяется суммой потоков в пограничных слоях до точки отрыва и в зоне отрьганого течения. Такой приближенный способ учета массообмена в вихревой зоне был применен в работах [281, 286]. Следует однако отметить, что он носит весьма условный характер, так как ввиду наличия циркуляции жидкости в вихревой зоне граничное условие постоянства концентрации вдали от капли для этой области не вьшолняется. На рис. 4.11 кривая/характеризует массообмен твердой сферы. Штриховая часть этой кривой соответствует решению без учета массообмена в зоне отрыва. Заметим, что при фиксированных значениях Ре с изменением Ке от 0,5 до 100 коэффициент массообмена для твердой сферы возрастает примерно в 1,6 раза. На рис. 4.11 приведены также экспериментальные данные Гриффита [287] для капель с отношением вязкостей i =0,38 0,42 и 2,6. Для твердой сферы и капель жидкости в газовом потоке для массо- и теплообмена опытные данные в ряде работ [288-291] обрабатьшались в виде корреляционной зависимости [c.201]

В данном, четвертом, издании книги (третье издание вышло в 1978 г.) большое внимание уделено современным типам химических аппаратов, в связи с чем расширена глава Ультразвуковая, пульсацнонная и магнитная аппаратура , включена глава Центробежные массообменные аппараты . В главу Колонные реакционные аппараты для жидкофазных процессов добавлен материал по насадкам с рысокой степенью разделения. [c.3]

Устойчивость реакторов с полным перемешиванием для гомогенных процессов являлась предметом изучения многих исследователей. Система в этом случае описывается обыкновенными дифференциальными уравнениями первого порядка. В случае гетерогенных каталитических процессов задача сильно усложняется. Модель реактора с неподвижным слоем катализатора рассматривали Лин Шин-лин и Амундсон Анализировался адиабатический реактор, в котором отсутствует радиальный тепло- и массоперенос. Выло принято также, что тепло- и массоперенос в осевом направлении осушествляются только за счет вынужденной конвекции. Скорость потока считалась равномерной по всему сечению реактора, а влияние длины реактора и изменения температуры на скорость потока — пренебрежимо малыми. Тепло- и массообмен происходил на пористой поверхности зерен катализатора. Исследовалась необратимая реакция первого порядка типа А—-В. Более сложные реакции также могут быть рассмотрены с помошью этого метода без введения дополнительных параметров. Полученная система дифференциальных уравнений была решена методом характеристик. [c.262]

Скорости фаз не должны превышать з 1ачений, при которых происходит нарушение их противоточного движения, называемое захлебыванием аппарата. Методы расчета предельных скоростей зависят от типа массообменного аппарата. Зная скорость захлебывания одной из фаз, прн заданном соотношении расходов фаз можно определить минимально допустимый диаметр колонны. Диаметр колонны, больший минимального, выбирается нз стандартного ряда диаметров колонных аппаратов (гл. VI, раздел 1.4) так, чтобы скорости фаз составляли 50—80 % от скоростей захлебывания. [c.48]

Га. О характере протекания тепло-и массоббневных процессов. Концентрацию вещества в интенсивно перемешиваемых псевдоожиженных твердых частицах (с) можно считать постоянной по всему объему слоя на выходе из слоя при достаточной его высоте концентрация вещества в газе у может считаться равновесной с с. При этом высота актюнохч) учасиеа, где практически завершается массообмен, может быть оценена по уравнению типа (Х,33), получаемому из аналогичных соображений. [c.467]

Удерживающая способность у расТпылительных колонн относительно мала [16] и колеблется в пределах 0,1—0,35. В связи с этим массообмен на единицу объема колонны менее интенсивен, чем у колонн других типов. [c.311]

В табл. 5-1 указана нагрузка от 0,2 до 20 м 1час все нагрузки выше 20 м 1час учитываются последней строкой этой позиции. Наилучшую оценку при больших нагрузках имеют немеханические колонны с перфорированными тарелками и каскадные, обладающие относительно простой конструкцией и исключающие каналообразование (3 балла), а также механические колонны с вращающимися дисками (3 балла) и особенно колонны с пульсацией (5 баллов). Изготовление механических колонн больших размеров связано с известными конструктивными трудностями при устройстве длинного быстро вращающегося вала. Даже осуществление пульсации конструктивно легче, чем устройство вращающихся дисков. Все рассмотренные типы механических колонн дают хороший массообмен также и при больших диаметрах. [c.369]

Метод релаксации, рассмотренный применительно к расчету хеморектификации, отличается тем, что обладает медленной по сравнению с другими методами, но устойчивой сходимостью. Это обстоятельство позволяет поставить вопрос о создании алгоритма для расчета различных массообменных аппаратов и их комплексов (ректификационная колонна, абсорбер, экстрактор, испаритель, декантатор и т. д,). Основанием для создания такого алгоритма является то, что в основном алгоритмы расчета указанных аппаратов различаются описанием фазового равновесия, а также устойчивостью сходимости метода. Такой алгоритм позволяет рассматривать произвольные комплексы аппаратов различного типа, для расчета которых необходимо задать топологию системы и исходные данные [88]. [c.369]

Допуская аналогиЕо между трением и массообменом в однофазном газовом потоке, можно определить порядок величин показателей степени типа уравнениях (III, 227). Расход энергии на трение в однофазном потоке определяется касательным напряжением [см. уравиепие (11, 91)], пропорциональным перепаду давления [c.246]

Следует указать, что невозможно достаточно полно описать основные закономерности процесса разделения в насадочной колонне, если оперировать только такими величинами, как высота, эквивалентная т еоретической ступени или единице переноса. Зицман [159] показал, что массообмен в насадочной колонне протекает тем интенсивнее, чем легче проникают компоненты из ядра одной фазы к границе раздела жидкость — газ и оттуда далее в ядро другой фазы. Поэтому необходимо принять во внимание два диффузионных сопротивления, а именно при массопере-носе внутри паровой фазы и при массопереносе внутри жидкой фазы. Диффузионные сопротивления зависят от среднего пути переносимого вещества в соответствующей фазе, от степени перемешивания фазы в точках контакта между насадочными телами, от турбулентных завихрений и других факторов, которые уже были обсуждены в разд. 4.2. Соотношение между диффузионными сопротивлениями в газовой и жидкой фазах, экспериментально измеренные Зицманом для семи различных типов насадки, указаны в табл. 17. Из данных табл. 17 следует вывод, что вклад диффузионного сопротивления газовой фазы в общее сопротивление массопереносу при ректификации может составлять от 9 до 96%. [c.119]

Работами, проведенными в 1980—1990 г. в Уфимском нефтяном институте, созданы научные основы расчета и конструирования нового поколения контактных массообменных устройств перекрестноточных реп/лярных насадок, впоследствии названные нами насадками типа ПЕТОН , нашедших широкое применение в ректификации и абсо]5бции. [c.24]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология