А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Ефективність - Масопередача

Ефективність массопередачі по Мерфрі (Ем, i, n) є складною функцією кінетичних і гідродинамічних параметрів процесу[138]і визначається з однаковим успіхом на основі дифузійної або секційної моделі тарілок.

Ефективність массопередачі в процесах екстракції пропорційна масообмінних поверхні і середньої рушійну силу процесу. З метою збільшення масообмінних поверхні в екстракторах одну з рідких фаз диспергируют і розподіляють в інший у вигляді крапель. Процес массопередачі протікає між дисперсною і суцільний фазами. Для проведення процесу з найбільшою рушійною силою в екстракторах організовують взаємодію потоків в умовах, що наближаються до ідеального витіснення. Це досягається проведенням процесу в тонкому шарі в насадок, відцентрових екстракторах, шляхом секціонування екстракторів, або шляхом використання багатоступеневих екстракційних установок.
 Залежність розміру крапель від частоти обертання турбіни в коло. Ефективність массопередачі визначається в основному ступенем диспергування.

Ефективність массопередачі в насадок колонах значно залежить від рівномірності розподілу потоків контактуючих фаз, співвідношення їх швидкостей і умов зрошення елементів насадки.

Схема потоків на контактному пристрої противоточного каскаду в противотоке (а, перехресному струмі (б і прямотоке (ст. Ефективність массопередачі характеризується диференціальної і інтегральної характеристики, що визначають масо-передачу в елементарному (локальному) обсязі системи газ - рідина і в межах усього контактного пристрою або шару насадки заданої висоти відповідно.

Розрахунок ефективності массопередачі на основі наведених виразів досить просто реалізується на ЕОМ, при цьому окремі випадки взаємодії фаз - в режимі ідеального витіснення і повного перемішування по одній фазі можуть бути розраховані при Ре 20 і 0 1 з урахуванням висловлених раніше зауважень. Отже, використання одного спільного рішення замість ряду приватних рішень дозволить значно спростити алгоритм розрахунку.

Порівняння ефективності массопередачі в режимі ідеального витіснення по рівняннях (5141), (5142) і рівнянням Льюїса[29]показує, що починаючи вже з другої тарілки ефективність массопередачі практично не змінюється і, отже, наведені вище залежності відображають досить повно роботу всіх тарілок колони. Аналогічний висновок був отриманий в роботі[30]при потарелочном розрахунку поділу бінарної суміші в колоні на основі секційної моделі із заданим ступенем поздовжнього перемішування рідини і пара в сепараційному просторі колони. Таким чином, наведені вище рівняння дозволяють проводити аналіз впливу перемішування пара в сепараційному просторі і напрямки руху рідини на суміжних тарілках на загальну ефективність массопередачі.

Збільшення ефективності массопередачі на контактних пристроях з переливами в першу чергу досягається за рахунок поліпшення гідродинамічної обстановки: усунення поздовжнього перемішування потоків і різних видів поздовжньої і поперечної неравномерностей в їх роботі (застійних зон, байпасних і циркуляційних потоків, нерівномірного розподілу газу по перетину колони і рідини по довжині зливу) -, усунення провалу рідини на нижележащую і виносу рідини на вищерозміщених тарілки. У зв'язку з цим використовують поперечний або поздовжній секціонування потоку рідини спеціальними перегородками висотою не більше переливної планки з відстанню 150 - 200 мм один від одного і з зазором по відношенню до полотна тарілки 10 - 15 мм. Для запобігання провалу рідини перед контактними елементами на виході з переливу рекомендується встановлювати відбивну перегородку висотою 10 - 15 мм, яка повинна гасити енергію надходить на тарілку рідини і сприяти більш рівномірному її розподілу по довжині зливу. Провал рідини зменшується також при груповому кріпленні клапанів.

Чим визначається ефективність массопередачі.

Коефіцієнти массопере-дачі Кг а в промислових абсорбера СО2 (за даними кінетичних розрахунків, виконаних в ГИАП Л. А. Юдіної і Н. М. Пантюхов-ної. Однак відмінність ефективностей массопередачі в зазначених апаратах двох типів буде помітно менше, якщо врахувати досить суттєву частку сепараційних обсягів в тарілчастих абсорбера.

Локальні характеристики ефективності массопередачі змінюються в межах від нуля до одиниці, а інтегральні характеристики EMV і фу - в значно ширших межах. Граничні значення, які приймають EMV і qpv в режимі ідеального витіснення потоків при максимальній інтенсивності масопередачі (Afao - - oo), наведені в табл. 5.1. З цієї таблиці випливає, що при взаємодії фаз в прямотоке величини EMV визначають ефективність массопередачі як міру наближення реального контакту до теоретичного. В інших випадках величини ЙОМУ є умовними характеристиками ефективності массопередачі, зручними лише для виконання потарелочних розрахунків розподілу концентрацій потоків в апараті.

Методи розрахунку ефективності массопередачі в бінарних сумішах розглянуті в гл.

Відносне зменшення ефективності массопередачі в режимі ідеального витіснення залежно від ступеня рециркуляції рідини при постійних значеннях NOG показано на рис. 528 з якого випливає, що при постійній локальної ефективності контакту рециркуляція рідини значно зменшує загальну ефективність массопередачі в противотоке, в меншій мірі - в перехресному струмі і в набагато меншому - в прямотоке.

При розгляді ефективності багатокомпонентної массопередачі в перехресному струмі в якості математичної моделі, що пов'язує кінетику массопередачі з гідродинамічної структурою потоків, скористаємося моделлю, заснованої на безпосередньому застосуванні функції розподілу часу перебування частинок в потоці[36, 37], В подальшому умовно званої моделлю функції розподілу.

Оскільки коефіцієнти ефективності массопередачі Ем'п є функціями концентрацій, на першій ітерації (q 1) розрахунок проводиться при постійних значеннях загальної ефективності. На наступних ітераціях отримані значення концентрацій використовуються для визначення елементів матриць EMvu, за допомогою яких і розраховуються вже нові значення E (vLn, Розрахунок ефективностей массопередачі в багатокомпонентних сумішах детально розглянуто в гл.

Істотний вплив на ефективність массопередачі при взаємодії пари і рідини на контактних пристроях надають режими руху потоків або їх структури.

Найбільший вплив на ефективність массопередачі надає величина рецикла. При збільшенні частки рециркуляционного потоку відбувається значне зниження ефективності контактного пристрою, тому конструювати тарілки необхідно таким чином, що б рецикл був по можливості мінімальним. З ростом Ре спостерігається зростаючий, експонентний характер зміни величини ефективності массопередачі. Наявність поперечної нерівномірності типу Ре1ггРе2 при умові постійних локальної ефективності знижує ефективність массопередачі на тарілці.

Схема очищення аспи-раціонних газів від шлакових вічко в скрубберной батареї фірми Уде. Відомо, що ефективність массопередачі в значній мірі є функцією енергетичних витрат.

Істотний вплив на ефективність массопередачі надає також удар рухається краплі об поверхню стінок апарату або ж про спеціальні відбійники. Тому при конструюванні ротаційних апаратів звертають особливу увагу на створення умов, при яких відбувається багаторазове наголос крапель, їх дроблення і перемішування. як і в випадку інжекційних апаратів, робочим режимом ротаційних апаратів є крапельний режим.

Виклад методів розрахунку ефективності массопередачі в багатокомпонентних сумішах[132-134, 156], Які дозволили б найбільш правильно і фізично обґрунтовано визначати дійсний розподіл концентрацій потоків в апараті, виходить за рамки цієї книги і тому тут не розглядається.

Методика розрахунку коефіцієнтів ефективності массопередачі розглядається в гл. 
Розглянемо спочатку розрахунок ефективності массопередачі при однобічному русі фаз з урахуванням поздовжнього перемішування потоків на основі дифузійної моделі. У наступному розділі ефективність массопередачі в противотоке і прямотоке розглядається на основі найпростішої однопараметріческоі секційної моделі, що дозволяє узагальнити розрахункові вирази на випадок поділу бінарних і багатокомпонентних сумішей.

При однобічному русі фаз ефективність массопередачі істотно залежить від рушійної сили массопередачі. Зміна ж останньої по висоті апарату визначається головним чином гідродинамічними режимами або структурами потоків і в першу чергу - поздовжнім перемішуванням і поперечної нерівномірністю потоків. При массопередачі, ускладненою впливом гідродинаміки, для отримання заданого ступеня поділу необхідна висота апарату збільшується, так як зворотне перемішування і поперечна нерівномірність помітно зменшують середню рушійну силу массопередачі, особливо в противотоке.

Залежність часу, необхідного для досягнення рівноваги від інтенсивності перемішування. В якості запобіжного зміни ефективності массопередачі ми прийняли величину К з рівняння (2), яка є константою швидкості масопередачі. Ця величина повинна зростати пропорційно збільшенню інтенсивності перемішування, так як вона віднесена до одиниці об'єму, і, чим більше питома поверхня фазового контакту, тим вище значення К. В Як розподіляються речовин були взяті: оцтова кислота, масляна кислота, бензойна кислота, фенол і анілін. Один розчинник вода, інший - бензол. За експериментальними даними підраховані константи, які представлені на рис. 2 у вигляді кривих зміни цієї величини в залежності від режиму перемішування; час для рівняння (2) виражено в секундах.

Розрахунок впливу зворотного перемішування на ефективність массопередачі має важливе практичне значення, так як дозволяє правильно аналізувати і зіставляти показники лабораторних і промислових апаратів, а також більш точно визначати робочу висоту останніх за даними, отриманими на лабораторних і напівпромислових установках. В інженерній практиці для розрахунку ефективності массопередачі з урахуванням зворотного перемішування часто користуються спрощеними методами.

Модель структури руху потоків в апараті. Розглянемо вплив структури потоків на ефективність массопередачі, використавши викладений вище підхід і отримані результати. Приймемо наступні допущення: пар (газ), що надходить на елемент апарату, ідеально перемішаний, співвідношення потоків і число одиниць перенесення в кожній секції постійні, рівноважна лінія - пряма. Такий рух може спостерігатися в тарілчастих апаратах при русі потоку рідини або твердих частинок.

Розрахунок впливу зворотного перемішування на ефективність массопередачі має важливе практичне значення, так як дозволяє правильно аналізувати і зіставляти показники лабораторних і промислових апаратів, а також більш точно визначати робочу висоту останніх за даними, отриманими на лабораторних і напівпромислових установках. В інженерній практиці для розрахунку ефективності массопередачі з урахуванням зворотного перемішування часто користуються спрощеними методами.

Цей фактор позитивно впливає на ефективність массопередачі і надає дію, зворотне вплив водяної пари.

Перепад тиску на тарілці і ефективність массопередачі залежить від висоти шару рідини над отвором, яка регулюється за допомогою зливний планки.

Розрахунок впливу зворотного перемішування на ефективність массопередачі має важливе практичне значення, так як дозволяє правильно аналізувати і зіставляти показники лабораторних і промислових апаратів, а також більш точно визначати робочу висоту останніх за даними, отриманими на лабораторних і напівпромислових установках. В інженерній практиці для розрахунку ефективності массопередачі з урахуванням зворотного перемішування часто користуються спрощеними методами.

Високошвидкісна колона ректифікації. Перепад тиску на тарілці і ефективність массопередачі залежать від висоти шару рідини над отворами, яка регулюється за допомогою зливний планки.

По осі ординат відображені значення ефективності массопередачі ПО Мерфрн.

Для порівняння вивчили вплив тиску на ефективність массопередачі при барботаже бульбашок чистого пропану через шар гасу.

Клапанна тарілка (з прямокутними клапанами. Випробування[19]Показали, що за ефективністю массопередачі похилі сітчатие тарілки значно поступаються горизонтальним внаслідок зменшення шару рідини на тарілці. Вперше вплив структури потоку рідини на ефективність массопередачі було відзначено в ряді теоретичних і експериментальних робіт зарубіжних вчених, а в подальшому вони були продовжені російськими вченими.

Вплив навантаження по газовій фазі на ефективність массопередачі в газовій фазі при абсорбції аміаку водою ((/ХУіріт, Д 582 - 10 - 3 м, Я 060 м, Rex 200;[/18 85 м /с): /, /- экспериментальные значения Яоу; //- значения Р ( по уравнению (II.00); 2 - значения Р, рассчитанные по уравнению (II.3) на основе экспериментальных данных.

При неполном перемешивании жидкости на контактном устройстве эффективность массопередачи, очевидно, будет зависеть также от степени перемешивания пара в сепарационном пространстве колонны.
Естественно, что такой подход к определению эффективности массопередачи в перекрестном токе является приближенным, условным, однако он позволяет проводить обобщение опытных данных без большой погрешности в конечных результатах расчета, как будет показано ниже при анализе массопередачи в режиме идеального вытеснения.
Ударно-распылительное контактное устройство Кйрш-баума и Штора. Таким образом, фактор /увеличивает значение эффективности массопередачи. Сопоставляя уравнения[134]і[135], бачимо, що додаткова зовнішня енергія збільшує ефективність масообмінних контактних пристроїв. Ця обставина було використано при створенні високоефективних ротаційних масообмінних контактних пристроїв з підведенням енергії.

Аналогічні залежності і висновки виходять також при розрахунку ефективності массопередачі в умовах рециркуляції потоку газу.

Відзначимо, що тільки в разі однакових значень коефіцієнтів ефективності массопередачі для всіх компонентів EMt -, Ем я і ELi -, ELt, потоки пара і рідини будуть перебувати в стані насичення; в загальному випадку рідина знаходиться в переохолодженому стані, а пар в перегрітому.

Гідродинамічна модель потоків пари і рідини на переливної тарілці з поперечним нахилом. Для більш повного аналізу впливу поперечної нерівномірності розподілу потоків на ефективність массопередачі доцільно скористатися також найпростішої двухпоточной моделлю (рис. 517), яка при мінімально допустимих навантаженнях відтворює досить повно фактичні умови взаємодії фаз - наявність в площині контактного пристрою зон барботажа і чистої неспінені рідини.

Тому розвиток турбулентності не завжди може вести до необхідного підвищення ефективності массопередачі. Необхідне відповідне так організувати процес массопередачі в апаратах, щоб при розвитку турбулентності ефект поздовжнього перемішування був зведений до мінімуму.

З рис. 518 випливає, що поперечна нерівномірність потоків значно знижує ефективність массопередачі: чим більше значення Ev і А, то більша зниження.

MV]по рівняннях (5161) і (5162) дозволяє також досить просто розраховувати ефективність массопередачі в перехресному струмі в багатокомпонентних сумішах при будь-якій складній гідродинамічної обстановці в апараті та на контактному пристрої як на основі секційної, так і дифузійної моделей поздовжнього перемішування потоків, використовуючи при це накопичений досвід вивчення кінетики і гідродинаміки процесів травні-сопередачі-в бінарних сумішах.

Тому при визначенні оптимального ступеня перемішування завжди потрібно враховувати не тільки вимога ефективності массопередачі, але і необхідність швидкого поділу фаз.