ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные исследования по массопереносу из "Жидкостная экстракция в химической промышленности" Коэффициенты массоотдачи можно определить экспериментально, если известна поверхность контакта фаз. С этой целью для жидких систем применяется три типа лабораторных установок, а именно диффузионные ячейки, колонны с орошаемыми стенками и колонны с распылением одной из фаз. Результаты таких исследований дают возможность сделать существенные выводы относительно механизма процесса экстракции, но применить полученные данные для расчета промышленных аппаратов нельзя. [c.78] Входящий в состав критериев Шервуда и Рейнольдса геометрический размер (1 представляет собою эквивалентный диаметр. [c.79] Для трехкомпонентных систем, которые составлялись из шести разных органических растворителей, шести растворяемых веществ и воды, Льюис определил коэффициенты массопередачи, пользуясь описанной аппаратурой и измерительной техникой. Эти коэ и-циенты сравнивались с коэффициентами массопередачи, вычисленными по уравнениям (1-65) и (1-66), в которые были подставлены коэффициенты массоотдачи, найденные по уравнению (1-86). Определенные экспериментально и вычисленные коэффициенты совпадали с погрешностью до 20% для систем, приведенных в табл. 1-12. [c.81] Для нескольких систем (табл. 1-11, строки 1, 3, 6, 8, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 18) экспериментальные коэффициенты оказались выше расчетных (до 4,8 раза). Для них же установлено (капельным методом) появление отчетливой межфазной турбулентности, (см. 10, п. 2) в том же направлении. Пониженные опытные величины по сравнению с расчетными показали системы, приведенные в табл. 1-13, в которых растворенными веществами были кислоты (уксусная и бензойная), а также диэтиламин. [c.82] По Льюису, согласованность обоих коэффициентов (экспериментального п расчетного) свидетельствует о том, что межфазное сопротивление по сравнению с сопротивлением обеих фаз исчезающе мало может быть опущено. Для этих систем механизм перемещения молекул, принятый двухпленочной теорией, может считаться справедливым. Массопередача становится энергичнее под влиянием спонтанной межфазной турбулентности и замедляется, если на поверхности фаз происходят медленные химические реакции, которые создают дополнительные сопротивления массопередаче [уравнения (1-80), (1-81)]. [c.82] Из опытов Льюиса следует, что интенсивнбсть массообмена в экстракционной системе может соответствовать ожидаемой только тогда, когда не возникает спонтанная турбулентность или не происходит реакция на поверхности контакта фаз. В системах, в которых возникают эти явления, при соответствующих температурах можно получить полное изменение величины отдельных сопротивлений и их соотношений, в связи с чем поведение системы может не согласоваться с теоретическими предположениями. Так например, если вынужденная турбулентность мала и сопротивление массопередачи значительно превышает сопротивление реакции на поверхности фаз, то коэффициенты—опытный и вычисленный—могут быть бя зк друг к другу. При росте вынужденной турбулентности сопротивление массопередачи может настолько уменьшиться, что главная роль перейдет к сопротивлению химической реакции, и тогда коэффициенты—онытный и вычисленный—могут очень сильно различаться по своей величине. [c.83] Ячейки с двумя совместно вращающимися мешалками применяли Гордон и Шервуд [39]. Выводы они сделали, исходя из предположения, чтс коэффициенты массоотдачи зависят от коэффициента диффузии. Для исследованных систем установлено, что сопротивление фаз аддитивно. [c.83] Наблюдения, сделанные другими авторами [5, 106], обнаруживают в колоннах с орошаемыми стенками некоторую взаимную зависимость движения фаз, а именно стекающая по стенке жидкость увлекает за собой соседний слой небольшой толщины (из второй жидкости, находящейся в середине трубы). Этот захват наблюдался при неподвижной второй жидкости в трубе [28, 29] и в более сильной степени при движении второй жидкости в противоположном направлении [91, 106]. При исследовании гидравлики этой системы пользовались водой в качестве стекающей по стенке жидкости н збензином, бензолом или четыреххлористым углеродом в качестве агорой жидкости, идущей вдоль оси трубы. На поверхности контакта обеих фаз наблюдалось также образование волн. [c.84] В сумме за эти два периода экстрагируется 11—30%. Вест [11 Э], исследуя ту же систему, что и Шервуд (и на подобной установ С , , установил, что экстракция за время образования и исчезнове 5 капли составляет всего 14—20%, но и общая степень экстрагирова-ч ния была ниже. Причиной расхождений своих результатов с зультатами Шервуда Вест считал загрязнения, источником которых был материал трубок, подводящих жидкости в колонну. Контрольные исследования показали, что он пользовался трубками из пластмассы, содержащей пластификатор (спирт), который вымывался бензолом и как добавочное вещество образовывал на поверхности контакта фаз оболочку (межфазовый барьер), затрудняющую перенос молекул. Шервуд пользовался стеклянными трубками. В связи с этим Вест обращает внимание на роль, которую могут играть разные загрязнения при массопередаче. [c.85] Интересное наблюдение [67, 69[ количество вещества, экстрзг м-рованного из капли в сплошную фазу, выраженное в процентах, не зависит заметно от продолжительности образования капли, ц число капель в минуту колеблется в пределах 12—60. [c.85] На рис. 1-42 показано несколько характерных разновидностей поведения и формы капли в зависимости от интенсивности потока. [c.86] Чтобы данные опыта согласовались с этим уравнением, для коэ( )фициента диффузии О надо принять значения гораздо выше найденных для молекулярной диффузии. Этот коэ( )фициент возрастает с увеличением радиуса капли г и с уменьшением межфазного натяжения. Эти выводы подтверждают допущение, что в капле господствует значительная турбулентность. [c.87] Фармер [30] скоррелировал коэффициенты массопередачи для капли в области турбулентного движения при помощи зависимости, подобной уравнению (1-95). Для Ее 300 скорость экстрагирования соответствует молекулярной диффузии из неподвижной капли. Путем введения соответствующей поправки учтена ассоциация растворенного вещества в случае неполярных растворителей с таким расчетом, чтобы получить согласованность результатов для полярных растворителей. [c.87] Вернуться к основной статье