Межфазная поверхность удельная

Размеры реакторов для проведения гетерогенных реакций в системе газ — жидкость в первую очередь зависят от величины межфазной поверхности. Обычно на практике широко применяют абсорбционные колонны с насадкой, величина межфазной поверхности которой определяется, исходя из удельной поверхности насадки и допустимой скорости газов. [c.149]

Под дисперсностью эмульсии понимают степень раздробленности дисперсной фазы в дисперсионной среде. Для эмульсий, так же как и для других дисперсных систем (коллоидных растворов и суспензий), дисперсность является основной характеристикой, определяющей их свойства. Дисперсность эмульсии измеряется величиной диаметра эмульгированных частиц d, либо обратной ей величиной D = l/d, называемой обычно дисперсностью, или выражается удельной межфазной поверхностью, приходящейся на единицу объема дисперсной фазы. [c.24]

Насадочные колонны для массообменных процессов между газом и жидкостью чаще всего работают в пленочном режиме. Максимальная межфазная поверхность в этом случае равна поверхности элементов насадки, однако в действительности она обычно меньше по следующим причинам. Во-первых, часть поверхности насадки может быть не смочена жидкостью. Во-вторых, часть жидкой фазы внутри насадки пребывает в аппарате длительное время и вследствие этого находится в равновесии с газом. Межфазную поверхность, образованную этой застойной жидкостью, называют статической. В процессах абсорбции, десорбции, ректификации она является неактивной эффективная удельная поверхность контакта фаз равна разности между смоченной и статической поверхностью насадки а = —Сст- [c.50]

В опытах чаще всего определяют не само значение кд, а произведение кда, представляющее собой объемный коэффициент массоотдачи. Поверхность контакта фаз в единице объема, или удельная межфазная поверхность, а зависит от размера и формы насадки и от расхода жидкости (см. ниже). [c.206]

Гельперин Н. И., С к л о к и н Л. И., А с с м у с М. Г., Определение удельной межфазной поверхности в системах жидкость—жидкость при нормально-логарифмическом распределении капель по размерам методом [c.585]

Записывая интеграл в показателе экспоненты как произведение времени смеш ия на среднюю (за это время) величину межфазной поверхности 5, можно из (6.49) оценить время смешения, которое необходимо для достижения заданного отношения п (ш, О/По. Учитывая связь характерного масштаба турбулентности с удельной диссипацией энергии о (см. Приложение, раздел 1), это время можно записать в виде [c.123]

Свободная поверхностная энергия всей системы равна Р = 8 , где 5 - межфазная поверхность Г- удельная свободная поверхностная энергия. При образовании афегатов без непосредственного контакта твердых частиц фаница раздела фаз не уменьщается. Поэтому в этом случае снижение свободной поверхностной энергии системы будет определяться изменением удельной свободной поверхностной энергии, которую можно представить [c.128]

Главными факторами, определяющими эффективность аппарата, являются 1) производительность единицы объема, т. е. интенсивность его работы 2) удельный расход энергии на перемещение жидкости, газа и на создание межфазной поверхности. Оба фактора определяются в первую очередь конструкцией аппарата-и режимом его работы. Наилучший прием интенсификации — турбулизация газожидкостной системы, которая вызывает уменьшение диффузионных или термических сопротивлений на границе раздела фаз и непрерывное обновление контакта фаз, обеспечивающее работу с поверхностью малого возраста [222, 232, 234]. [c.12]

Мерой раздробленности всякой дисперсной системы может служить либо поперечный размер частиц а (для сферических частиц — диаметр d, а частиц,-имеющих форму куба, — ребро куба /), либо обратная ему величина Z) = 1/а, называемая обычно просто дисперсностью либо, удельная поверхность 5уд, т. е. межфазная поверхность, приходящаяся на единицу объема дисперсной фазы. Все эти величины взаимосвязаны. Чем меньше размеры частиц, тем больше дисперсность или удельная поверхность, и наоборот. [c.15]

Применение статистического стереометрического метода [33, 35, 36] измерения межфазной поверхности позволило абстрагироваться от конкретных геометрических форм, составляющих газожидкостную структуру, и вместе с тем произвести определение именно геометрической ПКФ. Результаты измерения ПКФ для систем воздух — вода и растворов электролитов показали, что зависимость удельной объемной ПКФ от скорости газа в аппарате имеет экстремальный характер с небольшим максимумом Яг в интервале и = = l-fl,5 м/с. [c.75]

Уравнение (III. 12) характеризует удельную межфазную поверхность капель, полученную при любом способе диспергирования жидкостей. Величина Ь зависит как от гидродинамической обстановки перемешивания жидкостей, включающей и продолжительность процесса, так и от свойств жидкостей. Значение же п определяется только механизмом диспергирования, и его следует рассматривать как меру энергии, затрачиваемой на дробление единицы массы дисперсной фазы. [c.63]

Диспергирование газа происходит как в зоне мешалки (за счет непосредственного воздействия ее лопастей на газовые пузырьки), так и в циркуляционном контуре (за счет турбулентных пульсаций жидкости). Поэтому в таких аппаратах удается получить наибольшую удельную межфазную поверхность системы газ—жидкость. Высокая скорость циркулирующей жидкости, достигающая 3 м/с, позволяет обрабатывать в них неоднородные системы с большой разностью плотностей фаз. Пропускная способность аппарата по газу определяется предельным значением газосодержания системы, при котором происходит срыв работы мешалки. Это наступает при приведенной скорости газа в центральном стакане 0,2— 0,3 м/с. [c.13]

При барботаже газа через жидкость образуется поверхность контакта фаз F. Анализируя эффективность работы барботажных реакторов, обычно пользуются понятием удельной межфазной поверхности а = F/u , однако надежных рекомендаций для ее расчета до сих пор не установлено. Часто встречающееся в литературе уравнение [c.18]

Наиболее существенное влияние на величину а оказывает присутствие в жидкости поверхностно-активных веществ. Учитывая сложность физико-химических свойств систем газ—жидкость в реальных технологических процессах, когда небольшие и часто практически нефиксируемые добавки поверхностно-активных веществ сильно изменяют их структуры, следует, вероятно, согласиться с практической нецелесообразностью попыток поиска обобщающих уравнений, пригодных для расчета удельной межфазной поверхности в промышленных барботажных реакторах. [c.19]

Прежде чем переходить к нахождению конкретной зависимости, характеризующей удельную межфазную поверхность капель в барботажной колонне, рассмотрим общие исходные положения. Обозначим через А долю суммарного количества капель с размерами более заданного диаметра За период времени диспергирования at доля капель А изменится на величину dA, пропорциональную А. Учитывая нелинейность функции А = f следует предположить, что величина dA будет пропорциональна ш где п в общем случае может быть величиной переменной, зависящей от механизма диспергирования. Тогда можем записать [c.61]

Величина р, значительно меньшая среднего размера капель, вычисленного по удельной межфазной поверхности, не зависит от скорости барботирующего газа, уменьшается с увеличением [c.63]

Допустим, что в него входят сплошная и дисперсная фазы в количестве + Уд с некоторой удельной поверхностью а д-Так как в аппарате за счет диспергирования происходит увеличение поверхности, то на выходе при том же расходе жидкостей V будем иметь поверхность > a Q. Если скорость роста удельной поверхности обозначить через Wa, то за период времени dt межфазная поверхность в реакционном объеме увеличится на величину [c.65]

Это положение подтверждается и экспериментальными данными. На рис. 36 представлено изменение объемного коэффициента массопереноса в барботажной колонне на различных газожидкостных системах. Если допустить, что удельные межфазные поверхности в трех системах примерно одинаковы, а это было подтверждено исследованиями [1131, то коэффициент пропорциональности А возрастает с увеличением растворимости газа. [c.73]

Основной причиной такого расхождения является удельная межфазная поверхность, которая в основном и зависит от условий перемешивания. Исследования [106, 1081 показывают, что поверхностный коэффициент массопередачи не зависит ни от частоты вращения мешалки, ни от газосодержания. Однако и здесь наблюдается большое различие коэффициентов Р. При оценке поверхности массообмена химическим методом [1061 было получено Рж = (4-I-7) 10 м/с а при ее расчете [108] по газосодержанию и среднему размеру пузырей = (4 ч-5) 10 м/с, причем в последнем случае диаметры газовых пузырей d = 0,07 -ьО,35 мм было явно заниженными. Значения Pj , полученные химическим методом, вероятно, наиболее реальны. Использование этого метода позволило обобщить коэффициенты массопередачи для различных систем одним уравнением [811 [c.126]

Иными словами, считается, что в каталитическом реакторе газовый поток проходит через кипяш,нй слой в основном в виде пузырей и реагируюш,ая компонента проникает в суспензионную фазу катализатора лишь за счет массообмена через межфазную поверхность (границы пузырей), там реагирует, а продукты реакции возвращаются через ту же поверхность в пузыри и выносятся с ними из аппарата. Коэффициент массообмена на единицу объема реактора р (с >) есть произведение обычного коэффициента массообмена Р (м/с) на удельную межфазную поверхность 3 (м м ) Р = Р 5 . Константа же скорости реакции относится ко всему объему и первое из уравнений (IV. ) записывается в упрощенном виде [c.183]

Эта величина носит название дисперсности О. Широко применяется и третья характеристика раздробленности — удельная поверхность 5уд, определяемая отношением межфазной поверхности к объему тела 5/]/. Все три характеристики дисперсности связаны между собой. С уменьшением размера а увеличиваются дисперсность О и удельная поверхность 5уд. [c.11]

Здесь и — избыточная энергия на единицу площади межфазной поверхности. Она называется удельной поверхностной энергией и определяется, очевидно, свойствами вещества, из которого образованы фазы 1 и 2. Тем же способом путем сравнения с идеаль- [c.77]

Поскольку коллоидные системы, обладающие большой удельной поверхностью и большой свободной энергией, являются принципиально неравновесными системами, к ним неприложимо известное правило фаз. Такие системы, очевидно, всегда будут стремиться к равновесному состоянию, отвечающему разделению системы на две сплошные фазы с минимальной межфазной поверхностью, хотя это равновесие практически может никогда и не наступить. Термодинамическое толкование причин устойчивости или неустойчивости коллоидных систем чрезвычайно просто. Однако, как и всякая термодинамическая трактовка, это объяснение формально, т. е. она не раскрывает сущности свойства агрегативной неустойчивости. Кроме того, термодинамика не устанавливает связи между свободной энергией системы и тем, как долго система может пребывать в неравновесном состоянии. Поэтому более полным в данном случае является объяснение агрегативной неустойчивости или устойчивости коллоидных систем с позиций физической кинетики. [c.19]

Все четыре указанных явления, поскольку в них происходит передвижение частиц или жидкости при приложении разности потенциалов или, наоборот, возникает разность потенциалов при передвижении частиц или жидкости, получили общее название электрокинетических явлений. Эти явления, будучи связанными с наличием межфазной поверхности, проявляются легче всего в высокодисперсных системах с большой удельной поверхностью. [c.170]

Наглядное представление о развитии поверхности в дисперсных системах и о положении коллоидной области дает график зависимости величины удельной межфазной поверхности от радиуса частичек твердой фазы (рис. 1). Кривая дисперсности 51 = / (г) имеет форму равносторонней гиперболы, или [c.14]

Дишерсностъ является основной характеристикой эмульсий, так же как и других дисперсных систем (коллоидных растворов, суспензий). Дисперсность эмульсий измеряется диаметром с1 эмульгированных частиц жидкости, имеющих шарообразную форму, либо обратной ей величиной 0= 1/ , или выражается удельной межфазной поверхностью. Удельная межфазная поверхность всякой дисперсной системы равна общей поверхности между фазами 8, деленной на объем дисперсной фазы V. [c.19]

Для систем с отсутствием дальнего порядка, к которым по этой причине применим статистически строгий подход, получены важные практические соотношения между удельной, на единицу объема дисперсной системы, площадью межфазной поверхности, удельной, на единицу площади плоского сечения (щлифа) длиной межфазных линий и, наконец, удельного, на единицу длины прямой линии, лежащей в плоском сечении (на поверхности шлифа), числа пересечений этой прямой с межфазньини линиями в плоском сечении. Показано, что удельное число пересечений указанной прямой с фазой и межфазными поверхностями равно удельной межфазной площади, независимо от степени полидисперсности, наличия или отсутствия ближнего порядка (полиэдрические, ячеистые или шаровые дисперсные системы). Геометрическим методом "иерархического разложения" поверхности доказано, что "полное сечение" любого выпуклого тела (площадь ортогональной тени, усредненной по всем трем степеням свободы) равно четверти площади поверхности тела. [c.106]

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]

Знание кинетики используемой реакции вовсе не является обязательным. Если она не известна, то можно применить следующую методику. Сначала измеряют скорость абсорбции R газа данным абсорбентом в лабораторной модели с известной поверхностью контакта фаз — в колонне с орошаемой стенкой (см. раздел IV-1-3) или в перемешиваемой ячейке (см. раздел УП-З). Затем, меняя время 0 экспозиции жидкости газу или интенсивность перемешивания, а следовательно, и ki, смотрят, изменяется ли R. Для обеспечен1ш применимости рассматриваемого здесь метода скорость абсорбции R в модели не должна зависеть от (или от О = 4Djnk ) во всем рабочем диапазоне изменения характеристик исследуемого аппарата — натуры. Если это условие соблюдается, можно считать, что полученное на лабораторной модели значение R будет справедливым и для аппарата — натуры. Отсюда, определив скорость абсорбции Ra в этом аппарате и зная R, можно вычислить и удельную межфазную поверхность а в нем. [c.210]

Наряду с такими широко распространенными методами турбу-лизации потоков, применяемыми в экстракционных аппаратах, как механическое перемешивание, сообщение потоку пульсаций и т. д., заслуживает внимания метод пневмодиспергирования. Последний заключается в том, что через слой двух взаимно несмешивающихся жидкостей барботирует газ, который создает в сплошной фазе пульсационные токи, обеспечивающие интенсивное дробление дисперсной фазы. Исследования показали, что при сравнительно небольшом расходе газа образуется полидисперсная система капель размером 20—800 мк, имеющая удельную межфазную поверхность 1000— 3000 на 1 ж аппарата. [c.280]

Основные и наиболее характерные свойства дисперсных систем связаны со свойствами вещества в поверхностных слоях на границе раздела фаз. Площадь межфазной поверхности в термодинамическом описании играет роль параметра состояния системы. За обобщенную силу, сопряженную с этим параметром, принимают удельную поверхностную энергию (коэффициент поверхностного натяжения) о. Тогда работа dW по увеличению поверхности (при Т = onst и У = onst) на dS равна [c.28]

Электрический потенциал и структура двойных электрических слоев мало зависят от размеров частиц. Однако увеличение удельной поверхности в дисперсной системе приводит к повышению концентрации противоионов двойного слоя,что в свою очередь может влиять на многие свойства системы, в том числе и на свойства этого слоя. Если противоионами в двойном электрическом слое являются Н+- или ОН -ионы, то наблюдается так называемый суспензионный эффект, сущность которого состоит в том, что значение рНс суспензии отличается от значения рНф выделенного из нее фильтрата. Количественно суспензионный эффект характеризуется величиной ДрНсэ = рНс—рНф, которая возрастает с увеличением концентрации дисперсной фазы в суспензии, а при постоянной массовой концентрации дисперсной фазы — с увеличением ее дисперсности, т. е. эффект повышается с увеличением межфазной поверхности в суспензии. Значение суспензионного эффекта уменьшается с повышением концеитрацпи электролитов в системе, что еще раз подтверждает указанную причину возникновения этого эффекта. Знак суспензионного эффекта (ДрНсэ) совпадает со знаком заряда поверхности (частиц, мембран). [c.343]

Эмульсии относятся к микрогетерогенным системам, частицы которых видны в обычный оптический микроскоп, а коллоидные растворы принадлежат к ультрамикрогетерогенным системам, их частицы не видны в обычный микроскоп. Хотя по своей природе эти системы близки, но физико-химические их свойства различны и зависят в значительной степени от дисперсности. При образовании эмульсии образуется огромная поверхность дисперсной фазы. Так, количество глобул воды в одном литре 1%-ной высокодисперсной эмульсии исчисляется триллионами, а общая межфазная площадь поверхности — десятками квадратных метров. На такой огромной межфазной поверхности может адсорбироваться большое количество веществ, стабилизирующих эмульсию. В процессе образования эмульсии на хщспергирование жидкости затрачивается определенная работа и на поверхности раздела фаз концентрируется свободная поверхностная энергия — избыток энергии, содержащейся в поверхностном слое (на границе двух соприкасающихся фаз). Энергия, затраченная на образование единицы межфазной поверхности, называется межфазным поверхностным натяжением. Удельная поверхностная энергия измеряется работой изотермического и обратимого процесса образования единицы поверхности поверхностного слоя и обозначается а. [c.15]

Поверхность контакта фаз взвешенного слоя определяют методом, основанным на известной скорости химической реакции [70, 264, 278], который позволяет вычислить интегральную величину межфазной поверхности [278]. По данным ряда работ величина удельной (отнесенной к площади решетки) поверхности контакта фаз А (м /м ) в аппарате ПАВН в 2,2—5 раз выше, чем в случае обычных ситчатых решеток, а величина объемной (отнесенной к объе слоя) поверхности контакта фаз а (м м ) примерно одинакова для сравниваемых аппаратов. Так, согласно данным [278] А = 100- -160 м7м для ПАВН, а для пенных аппаратов с противоточнымк решетками — 20—40 м /м . По данным [39], при режиме развитого взвешивания поверхность контакта фаз возрастает со скоро стью газа по соотношению [c.247]

Удельная межфазная поверхность полидгсперсной системы газовых пузырей определяется свойствами жидкости и газа и их приведенными скоростями и не зависит от конструкции барботера. Влияние последней на газосодержание, а следовательно, и на удельную поверхность контакта фаз проявляется только при малых высотах барботажного слоя, например на ситчатых тарелках массообменных аппаратов, где высота расширяющейся струи газа соизмерима с общей высотой слоя динамической пены. Влияние свойств газа и жидкости на величину а при массовом барботаже очень сложно, доказательством чего могут, например, служить результаты исследований удельной межфазной поверхности в бар-ботажном реакторе, секционированном ситчатыми тарелками [14]. Эти опыты показали, что при приблизительно одинаковых физических свойствах жидкостей (вязкости, поверхностном натяжении и плотности) величина а для растворов электролитов оказалась значительно выше, чем для недиссоциированных жидкостей. Различие значений а наблюдалось и для разных растворов электролитов при постоянстве указанных физических свойств жидкостей. [c.19]

Пористость и дисперсность определяют удельную поверхность адсорбентов, с увеличением которой растет количество извлекаемого вещества на единицу массы (или объема) адсорбента — емкость адсорбента. При одной и той же массе адсорбента с ростом удельной поверхности соответственно уменьшается равновесная концентрация в объеме раствора [см. уравнение (III. 11)]. Удельная поверхность в этом случае выступает в роли термодинамического параметра дополнительно к давлению и температуре. Эффект увеличения удельной поверхности часто используется, напрн мер, при извлечении поверхностно-активных веществ с помощью эмульгирования или пенообразованпя. При этом резко возрастает межфазная поверхность (дисперсность) и соответственно увеличи-< Бается количество извлекаемого ПАВ из объемной фазы. Механи ческим способом снимают всплывающую пену, а с ней и извлекаемое ПАВ. [c.145]

В больших количествах органические отложения образ)тотся при хранении нефгей в различных резервуарах. Нефть, являясь дисперсной системой, обладает большой удельной поверхностью раздела фаз и большой свободной энергией, поэтому является термодинамически неравновесной системой и стремится к равновесному состоянию, отвечающему разделению системы на две сплошные фазы с минимальной межфазной поверхностью. В нефтях, для которых характерны полидисперсность твердой фазы и высокая вязкость дисперсионной среды, полное равновесие практически никогда не достигается. Удаленность от равновесного состояния определяет агрегативную неустойчивость (или устойчивость) нефти, т.е. ее способность сохранять свою дисперсность. Афегирование дисперсных частиц, как правило, приводит к повышению афегативной устойчивости нефти, т.к. при этом межфазная поверхность хотя бы частично исчезает и, таким образом, уменьщается свободная энергия системы. Как известно /34/, для уменьшения свободной энергии системы непосредственный поверхностный контакт твердых частиц не обязателен, она может уменьшаться и при сближении частиц на некоторое расстояние, позволяющее им взаимодействовать через слой, разделяющий их среды. Такое положение можно продемонстрировать путем следующих рассуждений. [c.128]

Одной из важнейших характеристик нефтяных дисперсных систем является меж-фазная, удельная поверхность, которая определяет интенсивность массо- и теплообмена в большинстве нефтетехнологических процессов. Так, например, показано [13], что наилучшие условия для деструкции при депарафинизации остаточного сырья создаются в присутствии присадок ПАВ, обеспечивающих в оптимальных концентрациях наименее развитую межфазную поверхность. При компаундировании нефтей и нефтепродуктов необходимо достижение максимально развитой межфазной поверхности и обеспечение тем самым повышенной устойчивости смесей против расслоения. Регулирование различными способами, например введением добавок, механическими и акустическими воздействиями и др., степени развития межфазной поверхности нефтяных дисперсных систем позволяет существенно изменять их свойства и поведение в технологических процессах, связанных с нефтяным сырьем. [c.35]