Массопередача турбулентном движении между

Однако в обычных колонках со смоченной поверхностью ламинарный поток пара уменьшает скорость обмена между паром и жидкостью это вызывает необходимость очень малой скорости пара для того, чтобы обеспечить хорошую ректификацию. В насадочных колонках происходят частые разрывы потока пара и возникают более турбулентные движения. Турбулизация потока увеличивает коэффициент массопередачи и соответственно позволяет пользоваться значительно большей скоростью пара. [c.172]

Как показал В. В. Кафаров [52], при взаимодействии фаз в результате их относительного движения пограничные слои постоянно обновляются за счет турбулентного движения в каждой из фаз. При этом происходит изменение формы и размеров поверхности контакта фаз. Соотношение между молекулярным и конвективным переносом массы определяется гидродинамикой потоков фаз. Поскольку большинство реальных аппаратов работает в области турбулентного движения фаз и характеризуется интенсивным вихреобразованием на границе их раздела, массопередача осуществляется главным образом за счет конвективного переноса и является функцией гидродинамической обстановки в зоне межфазного контакта. [c.108]

Процесс массопередачи между твердой и жидкой фазами при перемешивании можно представить следующим образом-. Молекулы растворяются с поверхности твердой массы. Так как непосредственно на границе фаз в жидкости нет турбулентного движения, то растворяющиеся молекулы твердого вещества проникают в окружающую жидкость за счет молекулярной диффузии в на-правлении, нормальном к границе раздела фаз. Как только диффундирующие молекулы твердого вещества попадают на такое расстояние от границы раздела фаз, где уже проявляется турбулентное движение, начинает действовать турбулентная диффузия. Из этих двух стадий процесса массопередачи значительно более медленной будет передача массы молекулярной диффузией у поверхности твердого вещества, где отсутствует турбулентность. Представим далее, что на границе раздела фаз между твердым веществом и жидкостью существует пленка жидкости, в которой отсутствует течение, так что в ней сосредоточено сопротивление граничной поверхности, проявляющееся в резком изменении концентрации. В отличие от теплопроводности, этот слой называют диффузионным слоем (в немецкой литературе применяется термин диффузионная пленка Нернста ). [c.184]

В работах М. Е. Позина [137] метод непосредственного интегрирования применен также для случая относительного движения (противоток или прямоток) обеих фаз (в этом случае равновесная концентрация Ср изменяется вдоль поверхности соприкосновения) и определены частные коэффициенты массопередачи как для жидкостной, так и для газовой пленки при различных законах распределения скоростей. Выведенные уравнения близки к получаемым на основании теории подобия установлено, что при прямотоке значения Лй (а следовательно, и частного коэффициента массопередачи) для газовой пленки выше, чем в случае противотока, причем разница между ними увеличивается с уменьшением скорости газа и увеличением скорости жидкости. Для жидкостной пленки при больших з критерий Ми мало зависит от направления взаимного движения газа и жидкости. При противотоке обнаружена также зависимость Ыи от отношения между начальным и конечным парциальным давлением газа (с увеличением этого отношения Ми уменьшается). Уравнения для ламинарного и турбулентного движения показали отсутствие резкого перелома значе- [c.58]

В этой главе мы рассмотрим массопередачу в турбулентном потоке примерно тем же методом, каким мы пользовались при рассмотрении теплообмена в турбулентном потоке (гл. 25). Целесообразно рассмотреть массопередачу в турбулентном пограничном слое у плоской пластины ввиду небольшого, но все возрастаюш его числа непосредственных применений этой теории. Более важная причина состоит в том, что это изучение приводит к пониманию массопередачи при движении над поверхностями более сложной геометрической формы. Мы рассмотрим также классические аналогии переноса тепла, массы и количества движения между жидкостью и внутренней стенкой трубы. Наконец, мы проанализируем теорию проницания, базирующуюся на некоторой модели процесса. Замечательная особенность этой теории заключается в том, что она описывает массопередачу (и теплопередачу) между двумя жидкими фазами. Это отличает ее от большей части теорий переноса, которые в большей или меньшей степени ограничены применимостью к обмену между жидкостью и твердой фазой. [c.498]

На рис. 10.9 изображено изменение концентрации вещества С в одной из фаз (явления в другой фазе пока не рассматриваются взаимодействие фаз — предмет массопередачи). Примыкающая к границе (7) фазового раздела область, в которой наблюдается изменение С нормально к границе, называется диффузионным пограничным слоем. Изменение концентрации от значения на границе до С в ядре фазы происходит плавно. Для удобства анализа и расчета вводят понятие о модельной пограничной пленке с четкими границами и определенной толщиной 5д считают, что в этой пленке сосредоточено все изменение концентрации от С до С, а за пределами пленки (в ядре) концентрация постоянна. Диффузионная пограничная пленка аналогична тепловой (ее толщина т) и ламинарному пристеночному слою (5и) во всех этих пленках невелика роль турбулентного переноса (количества движения, теплоты, вещества), доминирует вклад молекулярного переноса — вязкость, кондукция, а в изучаемых здесь явлениях — диффузия. В общем случае толщина диффузионной пленки 5д не совпадает с и и 8р количественная оценка связи между ними дана в разд. [c.774]

Сделанные раннее замечания о механизме массопередачи между фазами получены на основе концепции неподвижной пленки каждой жидкости, примыкающей к границе раздела. Хотя было известно, что устойчивой жидкой пленки в действительности не существует в большинстве систем с массопередачей, эта концепция неподвижной пленки неопределенной толщины, сравнимой с вязким подслоем в движущемся пограничном слое, была основой большинства моделей массопередачи. Предполагалось, что масса переносится в этой пленке путем молекулярной диффузии, согласно уравнениям установившейся массопередачи. Эта теория привела к определению коэффициентов массоотдачи через коэффициенты диффузии и толщину пленки. В этой книге мы почти всегда приводили коэффициенты переноса для отдельных фаз в турбулентном потоке как эмпирические величины без ссылки на пленочную теорию. В большей части случаев, подобных потоку над плоской пластиной, мы видели, что неподвижной пленки не существует. Количество вещества, передаваемого от пластины в пограничный слой, переносится нормально к пластине путем диффузии и параллельно пластине благодаря движению жидкости. Однако пленочная теория была использована в гл. 33, чтобы получить зависимость между к- и для турбулентного потока [см. уравнения (33. 23) и (33. 26)]. [c.508]

Скорость растворения (массопередачи) зависит от превалирующего механизма переноса вещества между жидкой и газообразной фазами. В неподвижной среде основным механизмом массо-переноса является очень медленный процесс молекулярной диффузии. В движущейся среде процесс массопереноса интенсифицируется за счет переноса массы в направлении движения среды (конвекция) в турбулентных потоках добавляется влияние пульсаций, вызывающих турбулентную диффузию. Поэтому в аппаратах для растворения газа в жидкости кроме повышения давления и снижения температуры жидкости применяют интенсивное перемешивание жидкости и газа путем барботажа воздуха через жидкость или с помощью так называемой струйной аэрации [66]. Воздух в жидкость во многих случаях вводится с помощью эжекторов, включенных непосредственно перед барботером или резервуаром для струйной аэрации. Но такая схема существенно снижает экономичность работы установки. [c.239]

Аналогичные уравнения для теплопередачи при движении в трубах проинтегрировал Рейнольдс, пренебрегая ламинарной пленкой, всегда имеющейся у стенки трубы. Прандтль и Тейлор позднее внесли поправку, учитывающую наличие этой пленки, а Карман учел также наличие буферной или переходной зоны между пограничным ламинарным с.яо-ем и турбулентным ядром потока. Для этой цели величина Sv определялась путем подстановки данных Никурадзе -по распределению скоростей в уравнения (13) и (14), которые после этого интегрировались при допущении, что Применение этих результатов к массопередаче подробно рассмотрено Шервудом" 50- 53. [c.72]

Основные исследования коэффициентов массопередачи в системе жидкость—жидкость многими учеными сначала проводились в так называемых диффузионных ячейках [12, 27, 77], где точно определена межфазная поверхность процесса и относительная скорость движения обеих фаз. На рпс. У1-13 представлен такой аппарат Леви [42]. Поверхность раздела фаз имеет форму кольца и расположена между перегородками 9 и 10. У каждой мешалки свой привод, поэтому можно регулировать турбулентность в обеих фазах. Массообмен может осуществляться в неустановившемся, периодическом процессе или, в случае течения двух фаз, в непрерывном процессе. [c.326]

Подобно тому как количества движения и тепла переносятся благодаря движению отдельных частиц жидкости, может переноситься и масса. Мы видели, что скорость этих процессов переноса, вызванных перемешиванием объема жидкости, может быть выражена коэффициентом турбулентной кинематической вязкости, коэффициентом турбулентной температуропроводности и коэффициентом турбулентной диффузии. Последнюю величину можно связать с длиной пути перемешивания, которая в данном случае равна одноименной длине, введенной в связи с переносом количеств движения и тепла. В самом деле, аналогия между тепло-и массопередачей настолько явная, что уравнения, выведенные для теплопередачи, часто применимы к массопередаче при простом изменении обозначений. Мы отсылаем читателя к гл. 7 и 25. [c.443]

Кроме того, уравнения для турбулентной массопередачи в трубе можно получить из аналогии между переносом массы и количеством движения, приведенной в гл. 35. Уравнение (35. 28) связывает число Шервуда с коэффициентом трения следующим образом [c.522]

Как было показано выше, диффузионная модель Ньюмена — Гробера представляет собой предельный случай, ограничивающий минимальную скорость массопередачи. Естественно предположить, что другим крайним случаем явится модель, учитывающая макроскопический перенос между линиями тока в результате возникновения внутри капли турбулентного движения. Подобная модель была разработана Хандлосом и Бароном [51]. [c.94]

Основные положения модели обновления поверхности контакта фаз неоднократно рассматривались и уточнялись многими исследователями. По Хигби [6], все вихри имеют одинаковое время пребывания на поверхности, что соответствует поршневому движению частиц потока. Данквертс [7] принимает случайный, вероятностный характер изменения времени пребывания частиц жидкости на поверхности контакта фаз с экспоненциальной функцией распределения, соответствующей полному перемешиванию. Нерлмуттер [8] использует для указанной функции распределения промежуточный вид. Кишиневский [9] считает, что массопередача в элементарном объеме жидкости между периодами обновления поверхности осуществляется не только молекулярной, но и турбулентной диффузией. По Рукенштейну [10], обновление поверхности контакта фаз происходит под действием сил вязкого трения. Тур и Марчелло [11] показали, что при малом времени обновления массопередача протекает стационарно, а при достаточно длительном времени пребывания элементарных объемов на поверхности контакта фаз — нестационарно с постоянным градиентом концентраций компонента в слое. [c.76]

Капитальные вложения в какой-то определенный тип оборудования приблизительно пропорциональны его размерам и обратно пропорциональны скорости массопередачи. Последняя, в свою очередь, зависит от характера фазовых равновесий и пропорциональна коэффициенту массопередачи и площади поверхности контакта между фазами. Больших коэффициентов можно достичь путем интенсификации турбулентного течения в одной или обеих фазах и обеспечения высоких скоростей их относительного движения. Это преимущество достигается за счет увеличения расходов на подвод энергии, необходимой для проведения той или иной оперции. Во многих конструкциях подача энергии осуществляется с помощью наружных насосов и воздуходувок, хотя в последнее время наблюдается тенденция к разработке механизмов, в которых применяются движущиеся детали в самом оборудовании. [c.609]