ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Экспериментальная кинетика экстрагирования из "Массообменные процессы химической технологии" В тех случаях, когда можно провести экспериментальное исследование кинетики отработки реального материала, непосредственные опытные результаты оказываются надел нее вычислений по имеющимся теоретическим формулам. При экстрагировании можно в полном объеме использовать метод кинетической функции, подробно изложенный выше на примере процесса растворения. Единственное обстоятельство, усложняющее в данном случае применение этого метода, состоит в том, что интенсивность процесса экстрагирования зависит не столько от внешних условий растворения, сколько от диффузионной проводимости пор. При этом нельзя безусловно считать, что скорость процесса экстрагирования зависит только от мгновенных значений параметров окружающей среды (концентрации, температуры, гидродинамической обстановки), поскольку изменение внешней обстановки не сразу приведет к соответствующей перестройке концентрационных полей внутри достаточно крупных частиц. Однако чем мельче частицы материала и чем медленнее изменяются параметры окружающей среды, тем с большим основанием можно принять процесс экстрагирования квазистационарным относительно меняющихся значений концентрации и температуры внешней среды. [c.112] При интенсивном перемешивании концентрация Сж одинакова для всех частиц материала. Это дает возможность путем усреднения по всем порам и частицам ввести понятие характеристической функции О (у) для массы полидисперсных частиц, в том числе и для анизотропных материалов. В общем случае функция д(у) интегрально учтет все особенности свойств реального материала и величину внешнего диффузионного сопротивления. Характеристическая функция й(у), как и кинетическая, является полезной в тех случаях, когда модельные представления оказываются неудовлетворительными. [c.114] Наиболее простой метод экспериментального определения характеристической функции состоит в анализе проб материала, обрабатываемого при Сш = onst, в различные моменты времени. При этом получают экспериментальную зависимость у(т ) при Сж = onst. [c.114] Здесь i (y)—экспериментальная зависимость y( t). разрешенная относительно текущего времени экстрагирования. Такой метод наиболее прост для обработки опытных данных, но не всегда достаточно точен по экспериментальным измерениям и часто занимает много времени. Это связано с необходимостью анализа содержания целевого компонента в твердых частицах. [c.114] Здесь третье уравнение — материальный баланс для случая прямо- или противотока, а второе представляет собой известный из эксперимента явный вид характеристической функции. Величина Му — массовый расход растворяющегося твердого вещества на входе в аппарат V — объемный расход растворителя. [c.115] Соотношение (2.97) устанавливает зависимость (т) для непрерывных процессов прямо- и противотока. Практически наиболее интересная зависимость массосодержания твердой фазы от времени ее обработки y(t) находится исключением при совместном рассмотрении полученной из соотношения (2.97) зависимости i) (t) и определенной выше зависимости у( Э )- Связь между текущим временем отработки и координатой внутри прямо- или противоточного аппарата (ji) для частиц неизменного размера дается очевидным кинематическим соотношением расхода х = vx. [c.115] Требуется определить распределение степеЕШ извлечения и концентрации в экстрагенте по длине прямоточного аппарата. [c.116] Характеристическая функция процесса определяется по исходной кинетической кривой Сш(т). [c.116] Рассмотрим сначала прямоточный непрерывный процес , для которого я О и Ст = Сжп = о при исходном экстрагенте, свободном от извлекаемого компонента. [c.116] Для противоточного движения фаз х = —40 кг/м и Сш = с,к.к. Если для расчета принять Сж. к = 36,7 кг/м то аналогичные операции и построения для тех ке входных данных приводят к результатам, представленным на рис. 2.16— 2.18 штриховыми линиями. [c.117] При экспериментальном определении характеристической функции проба материала должна быть представительной в отношении ее фракционного состава и начального распределения растворимого вешества в отдельных частицах. Природа растворителя и температура процесса при определении характеристической функции и в условиях ее использования должны быть одинаковыми. [c.119] В тех случаях, когда внешнее кинетическое сопротивление влияет на процесс экстрагирования, явный вид характеристической функции необходимо получать при внешних условиях, максимально приближенных к будущим действительным условиям осуществления промышленного процесса. [c.119] Метод характеристической функции имеет существенные преимущества при анализе реальных систем по сравнению с аналитическими методами, основанными, как правило, на упрощенных модельных представлениях о процессе отработки частицы материала. Однако приведенный выше анализ независимости характеристической функции от концентрации целевого компонента в растворителе не является строгим. Поэтому при экспериментальном определении функции О в этом следует убедиться, проводя опыты при различных значениях внешней концентрации. [c.119] Сравнение методов характеристической и кинетической функции показывает, что они во многом аналогичны и служат одной цели — учесть кинетику отработки реальных материалов, не прибегая к упрощенным модельным представлениям. Применение того или иного метода зависит от условий решаемой задачи. Так, метод кинетической функции (0) в качестве аргумента содержит время, отнесенное к времени полного растворения. Поэтому экспериментально определенная функция (6) оказывается более удобной при анализе процессов, развивающихся во времени или имеющих распределение дисперсного материала по времени пребывания в зоне обработки (аппараты с перемешиванием среды), когда среднее значение степени отработки отдельных порций выгружаемого продукта определяется интегрированием кинетической функции по времени. [c.119] Вернуться к основной статье