Эффективность диффузионных аппаратов

В. В. Кафаровым показано, что возможным способом оценки эффективности диффузионных аппаратов может служить фактор интенсивности /. Из математического выражения этого фактора следует, что процесс ректификации можно интенсифицировать как путем изменения диффузионных характеристик, так и посредством увеличения скорости движения сплошной фазы. Предложена и испытана новая конструкция контактного аппарата, обеспечивающая турбулизацию паровой и жидкой фаз, взаимодействующих в параллельном токе (по колонне пар и жидкость движутся противотоком). Следует отметить, что на корпусе этого аппарата укреплены неподвижные конические диски с направляющими желобами (для перетока жидкости на нижележащее контактное устройство) и паровым патрубком. На валу имеется плоский диск, несущий спиральные лопасти, охваченные сверху и снизу плоскими кольцами. [c.153]

Здесь Ст — концентрация в твердой фазе, усредненная по внутренней координате частицы. Первое слагаемое левой части уравнения (1.102) представляет собой скорость изменения массы компонента в объеме между частицами, второе — то же в объеме твердой фазы. Первый член правой части этого уравнения — приращение количества компонента за счет эффективного диффузионного переноса в сплошной фазе, второй — приращение массы целевого компонента за счет конвективного переноса со скоростью потока, рассчитанной на полное сечение аппарата ш = (где Ид — действительная средняя скорость сплошной фазы в зазорах между частицами). [c.64]

Скорость, с которой устанавливается равновесное состояние диффузионных процессов, имеет большое значение при экспериментальном определении эффективности работы диффузионных аппаратов. [c.205]

Расчеты ио каждой ступени проводились для аппаратов с рабочим объемом в 1 м и эффективной поверхностью разделения в 12 ООО м . Схема диффузионного аппарата состоит из камеры высокого давления, мембраны, камеры низкого давления (рис. 4). [c.213]

Потребуются еще многочисленные теоретические и экспериментальные исследования в широком диапазоне определяющих факторов (свойства систем, гидродинамическая обстановка, конструкции и размеры аппаратов), прежде чем кинетика процесса экстракции будет исчерпывающе описана математическим уравнением. Практические запросы промышленности требуют, однако, того, чтобы кинетическим исследованиям процессов жидкостной экстракции сопутствовали серьезные изыскания по их аппаратурному оформлению. Опыт показал, что прямое использование аппаратуры для опередивших в своем развитии процессов ректификации и абсорбции оказалось малоэффективным применительно к процессам экстракции. Стало очевидным, что для повышения эффективности этих аппаратов необходимо активизировать процесс диффузионного переноса вещества путем затраты внешней энергии. Этот принцип позволяет сохранить в арсенале экстракционной техники такие типы аппаратов, как насадочные и ситчатые колонны путем сообщения находящимся в них жидкостям колебательного движения (пульсация, вибрация). [c.106]

В более низких слоях выходная концентрация пара отлична от. равновесной и необходимо уметь рассчитывать величину р для данной используемой системы и аппарата. Практически обычно измеряют и используют значения эффективного коэффициента массообмена р, рассчитываемого в предположении осуществления режима идеального вытеснения по газу без учета дополнительных усложняющих факторов, влияние которых было подробно обсуждено выше при рассмотрении аналогичных проблем теплообмена. Вследствие подобия полей температур и концентраций эффективный диффузионный критерий Нуссельта = и [c.502]

Сравнение эффективности различных диффузионных аппаратов должно производится на основе одновременного учета их диффузионных и гидродинамических характеристик. Единицей такого сравнения может служить, в частности, съем продукции с единицы объема аппарата. [c.10]

Может оказаться, что истинное время пребывания в аппарате частиц потока будет недостаточным для осуществления процессов диффузии, а от этого будет зависеть эффективность диффузионного процесса в целом. Поэтому в настоящее время для составления математических описаний сложных процессов стали широко использовать модельные представления о внутренней структуре потоков. С одной стороны, это облегчает постановку граничных условий для уравнений, а с другой, позволяет наметить определенные экспериментальные исследования, необходимые для нахождения параметров уравнения движения потоков. [c.126]

На основе диффузионной модели можно объяснить рост эффективности больших аппаратов с увеличением нагрузки, [c.133]

Модель проточного аппарата с продольным перемешиванием. Принимается, что отклонение от потока идеального вытеснения вызывается встречным потоком, описываемым теми же соотношениями, что и диффузионный, но коэффициент диффузии D заменяется эффективной величиной — коэффициентом продольного перемешивания Dn. [c.98]

Аппараты с продольным перемешиванием. Перемешивание в потоке может иметь место даже в тех случаях, когда в аппарате нет специального перемешивающего устройства. Перемешивание может быть вызвано встречными диффузионными потоками, различием скорости движения вещества в разных точках поперечного сечения конвекционного потока, появлением турбулентных вихрей . Так как строгий теоретический расчет всех эффектов в отдельности довольно сложен, принимается, что отклонение от потока идеального вытеснения вызывается встречным потоком, описываемым теми же соотношениями, что и диффузионный, но величина заменяется эффективной величиной — коэффициентом продольного перемешивания /),х- [c.99]

Принимая диффузионный механизм перемешивания в проточной (эффективной) части насадочного аппарата длиной I и учитывая наличие в системе распределенного источника (стока) с плотностью q, уравнение материального баланса для индикатора, введенного в поток, можно записать в виде [c.398]

Структура типа поршневой поток с продольным перемешиванием (диффузионная модель). Эта структура является обобщением рассмотренной выше модели идеального вытеснения, когда на механизм конвективного переноса накладывается механизм диффузионного переноса. При этом диффузионный механизм рассматривается как модельный механизм, который характеризуется некоторым эффективным коэффициентом диффузии В. В частном случае это может быть собственно молекулярная диффузия, однако чаще с помощью этого механизма моделируются эффекты неравномерности профиля скоростей по сечению аппарата, влияние турбулентной диффузии и т. п. [c.111]

На рис. 4.7 приведены зависимости числа ступеней разделения N от фактора диффузионного потенциала X. при заданной степени разделения для аппаратов диаметром / ап = 0,5 1,0 1,5 м для случаев прямотока и противотока. Нагрузки аппаратов по пару со и жидкости I составляли соответственно ш = 1 м/с и 1 = 6,13 мV(м с). Высота сливной перегородки А п = 50 мм. Локальная эффективность = 0,27 (для системы этанол -вода). [c.199]

В реакторах с кипящим слоем также происходит увеличение объема и разрушение частиц катализатора, но здесь по крайней мере не может иметь место закупоривание реактора, и процесс не прерывается. Основным недостатком разрушения катализатора является унос его мелких частиц из реактора, и, несмотря на высокую эффективность циклонов, происходит засорение аппаратов, в которые поступает газ из реактора. В настоящее время точно не установлено, ведет ли образование углистых частиц к дезактивации железных катализаторов. Так как реакция протекает в диффузионной области (скорость зависит от размера гранул катализатора), то возможно, что разрушение гранул в некоторой степени компенсирует процесс его дезактивации. [c.178]

Псевдоожиженный (кипящий) слой обладает рядом уникальных свойств, обеспечивающих ему многочисленные приложения высокая теплопроводность, высокая теплоотдача, низкое внутри-диффузионное сопротивление при работе с мелким зерном, эффективное использование реакционного объема, простота конструкции аппарата большого масштаба, легкость ввода и вывода частиц и др. Эти достоинства кипящего слоя делают его особенно привлекательным для проведения каталитических процессов. [c.44]

Величина Ц в промышленных аппаратах близка к единице. Из-за невозможности точного описания движения газа и твердых частиц перемешивание обычно описывают диффузионной моделью п характеризуют коэффициентом осевой (продольной) эффективной диффузии [1, 5, 6]. Каких-либо обобщенных зависимостей для расчета этих величин пока нет. [c.35]

Разноречивы мнения о роли твердых частиц в механизме перемешивания газа. Одни [6, 22 считают, что порции газа чисто механически захватываются частицами, движущимися навстречу основному потоку газа, другие [23, 24] указывают на преимущественно адсорбционный характер переноса газа пористыми частицами. Такие выводы сделаны но результатам экспериментов с непористыми материалами. Вероятно, в зависимости от гидродинамического режима (пузырчатый и агрегатный) удельный вес того и другого механизма различен, а в общем рассмотрении оба они имеют место. Так же, как и для твердых частиц, при описании перемешивания газа применяют диффузионную модель, когда степень перемешивания характеризуется через коэффициент осевой эффективной диффузии Величину этого коэффициента определяют опытами с трассирующим газом. При этих опытах на какой-то высоте над газораспределительной решеткой по оси аппарата вводят газ-трассер, например, гелий или углекислый газ. По высоте и радиусу слоя ниже и выше точки ввода трассера отбирают и анализируют пробы газовой смеси. Характер распределения концентраций трассера по разным сечениям иллюстрируют [25] кривые рис. 22. [c.35]

Для ускорения гетерогенных процессов, идущих в диффузионной области, применяют усиленное перемешивание фаз для замены молекулярной диффузии конвективной, что снижает диффузионные сопротивления, препятствующие взаимодействию компонентов (см. ч. I, гл. II). Возможность применения тех или иных способов интенсификации определяется их экономической эффективностью, в частности сложностью аппаратурного оформления. Одновременно с внедрением новых технологических схем и процессов непрерывно улучшается и их аппаратурное оформление. Новые, более совершенные аппараты обеспечивают непрерывный процесс по всей технологической цепочке при комплексной переработке сырья. Современные заводы органического синтеза представляют собой соединение различных технологических цехов, не только вырабатывающих определенный (основной) продукт, но и включающих установки, тщательно улавливающие и перерабатывающие большинство побочных продуктов, бывших ранее отходами. [c.164]

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]

Пенные аппараты. В отличие от реакторов барботажного типа в пенных аппаратах пузырьки газа поступают в жидкость с большой скоростью. В результате реакционная масса интенсивно перемешивается и образуется динамическая пена. Такая пенная система характеризуется малым диффузионным сопротивлением. В связи С этим пенные аппараты эффективны лишь для проведения быстрых реакций. Для медленных реакций, протекающих в жидкой фазе, они непригодны из-за крайне малого объема жидкости в аппарате. [c.274]

Основой для рассмотрения гидродинамических закономерностей процесса в технологических аппаратах являются законы классической механики. Однако в целом ряде практически важных случаев сложность конструктивного оформления аппаратов, фи-зико-химические особенности используемых сред не позволяют непосредственно применять уравнения гидромеханики для анализа и моделирования гидродинамической составляющей процесса. В этих условиях наиболее эффективно использование формализованных представлений о движении частиц потока в аппарате в виде математических моделей структуры потоков [7]. Основу для выбора гидродинамической модели (идеального смешения, идеального вытеснения, диффузионной, ячеечной, комбинированной п т. д.) составляют числовые характеристики распределения элементов потока по времени пребывания или функции распределения. [c.66]

Эффективность перемешивания является характеристикой качества процесса, которое оценивают в зависимости от технологического назначения перемешивания. При перемешивании для интенсификации химических реакций, тепловых и диффузионных процессов эффективность оценивают отношением коэффициентов скорости процессов, проводимых с перемешиванием и без перемешивания. Эффективность процессов получения суспензий и эмульсий характеризуется достигаемой степенью однородности единицы перемешиваемого объема жидкости и в каждом конкретном случае определяется целесообразной интенсивностью, требующей минимальных расходов энергии и времени на проведение процесса. Из двух аппаратов с мешалками более эффективно работает тот, в котором определенный технологический процесс достигается при более низкой затрате энергии. [c.266]

Александровский А. А., Кафаров В. В. Факторы, влияющие на эффективность работы роторного аппарата. Материалы межвузовской конференции по машинам и аппаратам диффузионных процессов. Казань, изд. Казанского химико-технологического института, 1961, с. 157—168. [c.345]

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]

Так,для аппарата диаметром 1,0 м при Я. = 0,85 эффективность прямотока увеличивается на 60%. Следует отметить, что в аппарате диаметром 1,0 м значение зоны полного перемешивания 2 сохраняется максимальным, что способствует большему перекрытию диффузионной зоны и зоны полного перемешивания на смежных тарелках, что обусловливает снижение эффективности массообмена в аппарате при противотоке. Таким образом, при А. < 1 и т1оу = 0,6 - 1,0 необходимо учитывать реальную картину структуры потока не только жидкой, но и паровой фазы и полностью опровергается утверждение о равенстве эффективности работы аппаратов с прямотоком и противотоком жидкости на смежных тарелках. [c.200]

Одним из показателей, определяющих эффективность массообменных аппаратов, является продольное смешение, которое характеризует отклстение реального потока от идеального режима течения — полного смешения или полного вытеснения. Концентрация распределяемого компонента в сплошной фазе пульсационной колонны изменяется монотонно от начального до конечного значений, поэтому процессу соответствует диффузионная модель Ц]. Интенсивность продольного смешения оценивается, согласно этой модели, коэффициентом продольного смешения. [c.85]

Результаты расчета свидетельствуют о необходимости учета влияния реальной структуры потоков на эффективность массообменных аппаратов. Необоснованная идеализация структуры потока жидкой фазы моделями идеального вытеснения или полного перемешгшания может привести к неверному расчету высоты массообыенных аппаратов с заниженным числом контактных устройств, что, в свою очередь, не позволит достичь на них заданной степени разделения, причем в зависимости от значеният] и вида модели ошибка может достигать 40% прит)оу = 0,6 и 10—70% прит]оу = 0,2. Проведенный анализ показал, что при расчете тарельчатых аппаратов для проведения диффузионных процессов необходимо учитывать реальную картину структуры потока жидкой и паровой фаз. [c.353]

Сравнение эффективности различных диффузионных аппаратов должно производиться на основе одновременного учета их диффузи- [c.9]

При одновременном протекании в пористом зерне катализатора тшических реакций и процессов массо- и теплопереноса в нем возникают градиенты температур и концентраций, т. е. концентрации реагентов и температура смеси изменяются по глубине зерна и отличаются от их значений на поверхности. Скорость же превращения в аппарате обычно определяют при значениях переменных на поверхности катализатора. А для учета внутри-диффузионных эффектов вводится вспомогательная функция т], которая носит название фактора эффективности, или степени использования внутренней поверхности зерна катализатора, и определяется отношением [c.158]

Аппараты с продольным перемешиванием (одноразмерная модель с осевым перемешиванием, однопараметрическая диффузионная модель). Перемешивание в потоке может происходить даже в тех случаях, когда в аппарате нет сцециального перемешивающего устройства. Перемешивание может быть обусловлено встречными диффузионными потоками, различием скорости движения вещества в разных точках поперечного сечения конвекционного потока, появлением турбулентных вихрей . Так как строгий теоретический расчет всех эффектов в отдельности довольно сложен, принимают, что отклонение от потока идеального вытеснения вызывается встречным потоком, описываемым теми ше соотношениями, что и диффузионный, но величину D, заменяют эффективной величиной — коэффициентом продольного перемешивания DiL (его определение см. в главе П1). В этой модели учитывается и тепловой поток за счет теплопроводности. Расчет диффузионного (gio) и теплового (д ) потоков проводится по законам Фика и Фурье [c.57]

Принимаемые допущения относительно гидродинамики потоков в массообменных элементах обусловлены теми моделями структуры, которые используются в данной модели. К наиболее распространенным моделям относятся смешение, вытеснение и диффузионная. Часто оказывается удобнее вместо диффузионной использовать ячеечную исходя из простоты ее машинной реализации. На основе указанных можно использовать любую их комбинацию, получая комбинированные модели, которые позволяют более полно отразить реальную структуру потоков, а именно зоны смешения, вытеснения, байпасирования, каналообразова-ния и т. д. Принятие той или иной модели имеет целью внесение поправки на оценку эффективности контакта фаз. Наиболее распространенные модели тарельчатых аппаратов и формулы для определения матриц коэффициентов эффективности приведены в гл. 4. [c.317]

На рис. 4.5 приведена структура парожидкостных потоков на трех чередующихся тарелках для прямотока (а) и противотока (б) с учетом деформации зоны 2 при масштабном переходе к аппаратам большего диаметра. При прямотоке (см. рис. 4.5, а) движущая сила по концентрациям в паре [Аувх(0] постоянна по длине барботажной зоны тарелки и из-за симметричного расположения зон по направлению потока жидкости не происходит перекрытия зон полного перемешивания и диффузионных зон 4д. Как известно, эффективность разделения в диффузионной зоне выше, чем в зоне полного перемешивания. [c.194]

Перекрытие зоны зоной и неравномерность распределения Аудх(0 и обусловливают снижение эффективности массообмена в диффузионной зоне и соответственно снижение эффективности аппарата в целом. [c.194]

Создание единой для большого числа процессов и аппаратов математической модели, отражающей физическую сущность явления, невозможно без выявления истинных закономерностей осуществляемых физико-химических превращений. Вместо подгонки диффузионных моделей с эффективными, т. е. дающими похожий на конечный результат ответ, коэффициентами под единичные эксперименты, надо направить усилия на изучение определяющих этот комплексный ответ отдельных факторов, таких как структура слоя катализатора, глобальная и локальная гидродинамика смеси, тепло- и массоперенос, кинетика гетерогенных химических реакций. Основу этого изучения по каждому из указанных разделов должно составлять целенаправленное экспериментальное обследование во всем интересном для практических приложений диапазоне изменения определяющих параметров с последующей фиксацией физических закономерностей или критериев нодобпя исследуемого яв.пения. На первом этапе изучения отдельных влияющих па работу химических реакторов факторов, кроме изучения кинетики химических реакций, остается реальной идея физического, в том числе и масштабного, моделирования с применением вычислительной техники, при этом должно быть обеспечено соответствие теоретических моделей экспериментальным данным. На втором этапе описания работы химических реакторов общая математическая модель будет получена сложением отдельных составляющих процесса. Основным будет выбор частных видов общей модели, отвечающих конкретным практическим случаям, и их численный расчет с учетом всех влияющих факторов. [c.53]

Эффективность перемешивающего устройства характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному Б зависимости от цели перемешивания. Например, в процессах получения суспензий эффективность перемешивания характеризуется степенью равномерности распределения твердой фазы в объеме аппарата при интенсификации теплових и диффузионных п роцессов — отношением коэффициентов тепло- или массоотдачи при перемешивании и без него. Эффективность перемешивания зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология