Концевые эффекты

Определенный вклад в степень извлечения при экстракции вносит концевой эффект, т. е. массопередача в период образования капель. Здесь также существенным является отдельное рассмотрение процесса массопередачи в объеме лимитирующей фазы. Особенности массо-и теплообмена в период образования капель и оценка величины эффекта при лимитирующем сопротивлении дисперсной или сплошной фаз рассмотрены в разделе 4.5. [c.168]

При движении газовых пузырей вероятность их коагуляции и дробления больше, чем в системах жидкость — жидкость. Кроме того, сопоставление массообмена в единичные пузыри и пузыри в стесненном потоке сопряжено со значительными экспериментальными трудностями из-за концевых эффектов на входе и выходе из колонны. Концевые эффекты для пузырей значительно больше, чем для капель. В литературе отсутствуют экспериментальные данные по сопоставлению массообмена в единичные пузыри и в стесненном потоке. [c.209]

Экспериментально установлено, что вода не вытекает из гидрофильного пласта, а накапливается в выходном сечении, пока ее насыщенность не достигнет значения i. В момент достижения значения s вода прорывается из пласта с сохранением на выходе этого значения насыщенности. Это явление получило название концевого эффекта. Математически оно приводится к сложному нелинейному граничному условию на выходе. [c.261]

В границах применимости диффузионной модели предполагается, что коэффициент продольного перемешивания постоянен по всему объему аппарата и концентрация постоянна по сечению вплоть до места ввода трассера. Эти допущения не совсем корректны, поскольку в месте ввода трассера поперечная неравномерность может быть значительной и гидродинамические условия на входе и выходе из колонны иные, чем в ее объеме. Однако при высоте колонны, значительно большей ее диаметра, концевыми эффектами можно пренебречь. При соизмеримых значениях высоты и диаметра колонны диффузионная модель неприменима. 148 [c.148]

При исследовании абсорбции хорошо растворимых газов (в частности, НР) в единичные капли возникают большие экспериментальные трудности, связанные со значительным влиянием концевых эффектов, способа отбора проб, степени очистки газа от примесей и другими факторами на кинетику процесса. Этим, по-видимому, обусловлены противоречивые результаты, полученные в ряде работ [306—308 и др.]. [c.204]

Прямые экспериментальные методы определения величины концевого эффекта, основанные на непосредственном измерении концентрации за время образования капли, отсутствуют. В работах [333, 337, 338] концентрацию экстрагируемого каплей вещества замеряли после ее обратного втягивания в капилляр. Этот метод нельзя считать прямым, поскольку процесс образования капли и ее последующего втягивания в капилляр неадекватны. Плотность диффузионного, потока велика в начальный период образования капли и уменьшается по мере роста капли и ее дальнейшего втягивания в капилляр. По-видимому, этот метод должен приводить к несколько заниженным значениям коэффициента массопередачи. Экспериментальные данные работ [333, 337, 338] по концевому эффекту при лимитирующем сопротивлении дисперсной и сплошной фаз методом втягивания в капилляр привели к удовлетворительному соответствию с результатами расчетов по формуле Ильковича, согласно которой а = 1,52. [c.213]

При экспериментальном определении коэффициентов массо- или теплоотдачи при движении частиц необходимо оценить коэффициенты переноса в период образования капель или пузырей и при их коагуляции на границе раздела фаз на выходе из колонны. Массо- и теплообмен при образовании частиц для капельного (пузырькового) или струйного истечения будем называть входным концевым эффектом или просто концевым эффектом. Насыщение частиц в месте их коагуляции на границе раздела фаз назовем выходным концевым эффектом. [c.209]

Рядом исследователей концевой эффект определялся методом экстраполяции кривой зависимости степени насыщения от высоты колонны на нулевую высоту. [c.209]

В ряде работ, например [321-324], для концевого эффекта, определенного методом экстраполяции на нулевую высоту колонны, были получены.значения степени извлечения от нескольких единиц до нескольких десятков процентов даже при весьма малых временах образования капель. Столь большие значения концевого эффекта при малых временах контакта противоречат общепринятым представлениям о механизме массопередачи. Некоторыми исследователями высказывались различные предположения о механизме интенсификации массопередачи в процессе образования капли. Так, авторы работы [325] считают, что процесс [c.209]

Раздельное определение концевого эффекта на входе дисперсной фазы в колонну и при выходе из нее представляет собой для малого времени образования частиц сложную, еще не решенную задачу. При малом времени формирования частиц оба концевых эффекта соизмеримы. Струйный режим истечения также относится к этому случаю, поскольку время пребывания элемента жидкости в струе мало. С особыми трудностями приходится сталкиваться при определении концевого эффекта в процессе образования пузырей, что будет обсуждаться ниже. [c.211]

Продольное перемешивание наблюдается также в распылительных колоннах для контактного теплообмена между двумя несме-шивающимися жидкостями. Так, при исследовании теплообмена между водой и ртутью в колоннах диаметром 25 и 51 мм наблюдался [219] резкий скачок температур в сечении ввода сплошной фазы (концевой эффект). Исследование теплообмена между водой и маслом в колоннах диаметром 76 и 153 мм позволило получить [216] данные о продольном перемешивании обеих фаз. В опытах использовали импульсный ввод радиоактивных индикаторов (трассеров). В условиях, близких к захлебыванию, фазы интенсивно перемешивались из-за вихрей и рециркуляции жидкости в сплошной фазе. При увеличении диаметра колонны перемешивание дисперсной фазы оставалось на прежнем уровне, а перемешивание сплошной фазы возрастало. В режимах, далеких от захлебывания, перемешивание дисперсной фазы было слабым. [c.205]

Аналогичный результат был получен и И. А. Гильденблатом и др. при абсорбции аммиака водой в колонне диаметром 0,5 м и высотой от 0,5 до 6 м. При достаточно равномерном первоначальном распределении орошения объемный коэффициент абсорбции практически не изменялся с изменением высоты (с учетом поправки на концевые эффекты в пространствах выше и ниже насадки) не только для изученных кольцевых насадок, загруженных в укладку, но и для неупорядоченно загруженных колец размером 50 мм. Доп. пер. [c.221]

К сожалению, экспериментальные данные по газообмену между газовой пробкой и непрерывной фазой весьма скудны. Проводили опыты с вводом содержащих трасер пузырей в слой, находящийся в состоянии минимального псевдоожижения, однако в обеих сериях опытов газообмен между фазами был подавлен концевыми эффектами. [c.203]

Уравнение (VI 1,4) получено на основании опытов, проведенных при значительной толщине пористых слоев, но оно может быть использовано и для расчетов процесса обезвоживания осадков на фильтре. В этом случае при Лос<50 мм постоянная а в уравнении (УП,4), учитывающая концевые эффекты, принимается равной 0,025 (под концевыми эффектами понимают влияние процессов, протекающих при входе жидкости в поры осадка и выходе из них). [c.273]

Рис. 4-8. Определение концевого эффекта экстракционной колонны

Установлено, что при более точном измерении концентрации газа-трассера при помощи малоинерционного газоанализатора инфракрасного поглощения структура потока газовой фазы описывается шестью— десятью ячейками идеального смешения во всем диапазоне газовых нагрузок. В аппаратах с малой высотой газо-жидкостного слоя вследствие усиления влияния концевых эффектов продольное перемешивание газовой фазы значительно повышается. При увеличении диаметра аппарата продольное перемешивание газовой фазы практически не меняется. Это имеет важное практическое значение, так как позволяет распространять экспериментальные данные о продольном перемешивании, полученные на опытных установках, на промышленные аппараты. [c.273]

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]

Влияние концевых эффектов. Существенной причиной отклонения экспериментальной функции распределения от истинной могут быть концевые эффекты [15]. Искажение спектра распределения в данном случае является следствием искажения гидродинамической картины течения жидкости (газа) в местах входа и выхода потока из аппарата. [c.341]

При анализе движения сыпучего материала вдоль оси барабана (см. рис. 12.2) учитывают экспериментально установленную закономерность коэффициент фз заполнения сечения барабана материалом уменьшается от загрузочного конца к разгрузочному, что обусловлено нестесненным свободным выходом материала из открытого разгрузочного конца барабана (концевой эффект). Изменение коэффициента заполнения происходит по линейному закону, поэтому в расчеты вводят средний коэффициент заполнения. Изменение коэффициента заполнения приводит к отклонению свободной поверхности скатывающегося материала в меридиональных сечениях (например, в сечении 00 К К) от линии, параллельной оси барабана, на некоторый угол Движение частиц материала соответствует линии п I п"I"п" i". .. Подъем частицы материала по линии п 1 происходит в плоскости, нормальной оси барабана, а скатывание — в плоскости линии максимального ската. Здесь линия максимального ската с некоторым приближением принята за плоскую кривую. [c.375]

Упражнение IX.30. Покажите, что функция распределения времени пребывания в трубчатом реакторе при ламинарном режиме течения имеет вид 2z /0 (где 0р — время нрохождения любого элемента потока и — минимальное время нрохождения). Диффузией, входным и концевым эффектами можно ирепебречь. Покажите отсюда, что степень превращения в реакции второго порядка с константой скорости к равна 2i 1 In [В/(В 4- 1)] . Здесь В = = akt па — исходная концентрация обоих реагентов. [c.290]

Иное объяснение больших значений концевого эффекта, определяемого методом экстраполяции на нулевую высоту колонны, при малых временах каплеобразования предложено в работах [326, 327]. Считается, что при малых временах каплеобразования количество экстрагированного каплей вещества невелико и, следовательно, истинный концевой эффект иезначителен. Большие значения концевого эффекта, полученные методом экстраполяции на нулевую высоту колонны, могут иметь место только при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы. В этом случае вследствие нестационарности процесса переноса коэффициент массопередачи значительно возрастает при малых временах контакта фаз (см. раздел 4.3), а степень извлечения уменьшается более круто, чем на основном участке, приближаясь к истинному малому значению концевого эффекта в месте отрьша капли. Поэтому линейная экстраполяция на нулевую высоту колонны приводит к кажущемуся значению концевого эффекта, существенно превышающему истинное значение. [c.210]

На рис. 4.16 и 4.17 представлены зависимости степени извлечения (насыщения) от высоты колонны, построенные по экспериментальным данным [327], полученным при малых временах образования капли. Для систем с лимитирующим сопротивлением в сплопшой фазе коэффициент массопередачи не зависит от времени и линейная экстраполяция допустима (рис. 4.16). Однако при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы, как следует из рис. 4.17, кажущийся концевой эффект, найденный экстраполяцией отточкиЯ=12 см, зависит от диаметра капель и равен 52 35 и 25 % для капель диаметром 0,14 0,19 и 0,28 см, соответственно. Характерным является отклонение экспериментальных точек на малых высотах колонны от экстраполяционной кривой в сторону меньших значений степени насьпцения. Из этого следует, что истинные значения концевого эффекта существенно меньше полученных методом линейной экстраполяции. [c.211]

При капельном истечении в системах жидкость - жидкость время формирования капель может бьггь достаточно большим. В этом случае концевой эффект на входе дисперсной фазы будет существенно больше концевого эффекта на границе раздела фаз. В связи с этим основные работы по изучению концевого эффекта на входе дисперсной фазы посвящены исследованию массообмена при образовании капель [328-339]. [c.211]

Хартье [331] для определения концевого эффекта при лимитирующем сопрогавлении дисперсной фазы использовал метод отбора капель на расстоянии от штуцера, равном 1 см. Экспериментальные точки откладывались в координатах степень насыщения (с ,) - корень квадратный из времени формирования капли (у/Т/). Считалось, что пересечение экспериментальных кривых с осью ординат дает суммарный эффект насыщения при движении капель от штуцера до места отбора и при коагуляции на поверхности раздела фаз. Коэффициент а, определяемый по тангенсу угла наклона кривых, оказался равным 0,83 — 1,25. Однако при лимитирующем сопротивлении дисперсной фазы относительная погрешность степени насыщения при малом времени образования капли значительно выше, чем при больших. То же имеет место и при коагуляции на границе раздела фаз. Поэтому обработка экспериментальных данных по методу [331] может приводить к неточным результатам в определении коэффициента а. [c.213]

Рис. 4.18. Зависимость величршы концевого эффекта <р, от ]ття системы вода - уксусная кислота - бензол (дисперсная фаза), ф = 0,03-

Распылительные колонны характеризуются интенсивным продольным перемешиванием [204—224]. Общее ntj)вмешивание вэттих колоннах является результатом не только диффузионного перемешивания, характеризующегося коэффициентом продольной турбулентной диффузии, но и крупномасштабного перемешивания [224 i Многие исследователи [204—211, 222] обнаружили резкое изменение профиля концентраций в месте ввода сплошной фазы в колонну— так называемый концевой эффект, который не зависит от направления массообмена. Установлено также, что в распылительных колоннах, особенно в колоннах больших диаметров, происходит интенсивное продольное перемешивание сплошной фазы, снижающее эффективность этих аппаратов. [c.201]

При работе перфорированных стаканов возникает, как отмечено выше (СМ. стр. 62), концевой эффект раздробления струн о кольца пасадки. Характеристики дисперсного состава раздробленных насадкой капель приведены на рнс. 73, а поверхность массообмена в наднасадочном пространстве аппарата возрастает, но эти капли подвержены уиосу уже при а г = 0,84-1,0 м/с. [c.115]

Учитывая значительное влияние концевого эффекта дробления каиель (см. стр. 181) и положительное влияние диспергирования факелов жидкости в зонах ускоренного протекания газового потока (см. стр. 192), нри нроектирова1ши и эксплуатации иолых колош целесообразно также [c.201]

Консуруирование вращающегося барабана требует тщательного внимания к решению механических вопросов. К тому же полученные при его использовании результаты измерений, возможно, не точны из-за существования у выхода концевого эффекта того же типа, что и обсуждаемый ниже применительно к колоннам с орошаемой стенкой. [c.78]

Концевой эффект. Если ширина кольцевой щели меньше толщины свободно стекающей пленки, то средняя скорость в щели будет больше, чем в пленке. Кроме того, скорость вновь образованной поверхности в самой верхней части колонны равна нулю, и постоянство скорости устанавливается лишь асимптотически при дальнейшем стекании пленки по колонне. Таким образом, между выходом из распределительной щели и основной частью поверхности пленки происходит перераспределение скорости. Следовательно, предположение, что во всех точках поверхности скорость имеет установившееся значение, вносит некоторую ошибку. Анализ, проведенный Уилкесом-и Ниддерманом показал, что такая ошибка может быть сведена к ничтожно малой величине, если принять соответствующие меры при конструировании установки. В работе Робертса и Данквертса например, ошибка составляла менее 1%. [c.81]

Преимущество рассматриваемого типа абсорбера перед колонной с орошаемой стенкой заключается в том, что путь поверхности жидкости здесь достаточно короток, чтобы волнообразование отсутствовало без всякого специального добавления поверхностно-активных веществ. В то же время концевые эффекты малы, поскольку они ограничены лишь опорным стержнем и не оказывают воздействия на течение жидкости по основной поверхности. Анализ экспериментальных результатов достаточно прост, если растворяемый газ не взаимодействует в растворе (как рассмотрено выше) или вступает в мгновенную реакцию псевдопервого или псевдо-т-огр порядка [см. уравнение (111,17) или раздел П1-3-5], вследствие чего скорость абсорбции одинакова во всех точках поверхности. В других случаях анализ скорости абсорбции затруднен из-за сравнительной сложности гидродинамики потока по шаровой поверхности. Приближенное решение для умеренно быстрой реакции первого порядка было получено Дж. Астарита [c.87]

Обычно значение к а для самого верхнего слоя насадки (высотой в несколько насадочных элементов) оказывается большим, чем в основном насадочном слое, из-за несколько различного характера движения жидкости при ее первоначальном распределении и при течении по насадке. Учет влияния такого концевого эффекта на правильность получаемых значений к а возможен путем измерения скорости абсорбции при различных высотах насадки, как это сделано, например, Данквертсом и Кеннеди и Данквертсом и Гиллхэмом [c.213]

Отметим также, что значения а , полученные Йосида и Коянаги для колонны высотой 40 см, оказались несколько меньшими, чем в случае вдвое меньшей высоты насадки. Причиной этого может быть либо влияние концевых эффектов, либо некоторое нарушение равномерности поперечного распределения жидкости в нижней части более высокой колонны. [c.217]

Значительную погрешность в результаты эксперимента вносит массопередача во время образования капель или пузырей. При времени образования капли 2—3 с концевой эффект 4обр может достигнуть 60—70%. Это особенно важно в случае, когда процесс имеет нестационарный характер и скорость массопередачи зависит от начального распределения концентрации, так как при этом практически не удается учесть влияние концевого эффекта и вычислить истинный коэффициент массопередачи. Поэтому опыты должны проводиться таким образом, чтобы время образования капли или пузыря не превышало 0,1 с. [c.216]

Для некоторых систем в распылительных колоннах замечено влияние концевых эффектов на массообмен [35, 83], главным образом при слиянии капель. В колоннах существует некоторая обратная циркуляция сплошной фазы, так как капли на своей поверхности уносят некоторое ее количество и отделяют сплошную фазу только при слиянии. В связи с этим массообмен на входе сплошной фазы несколько повышен [57, 58]. Высота может быть даже постоянной по всей длине колонны, как это установлено при экстракции Fe lg из водного раствора НС1 с помощью изопропилового эфира [58]. [c.319]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология