ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные положения пленочной теории из "Физико-химические основы жидкостной экстракции" Распределение концентрации экстрагируемого компонента в фазах согласно двухпленочной теории массопередачи. [c.54] Уравнения (3.8), (3.9) выведены при условии, что коэффициент распределения и частные коэффициенты массопередачи не зависят от концентрации экстрагируемого компонента. [c.55] Величины, обратные коэффициентам массопередачи, называются сопротивлениями. Поэтому соотношения (3.10) —(3.13) можно сформулировать следующим образом если сопротивление массопередаче одной из фаз является лимитирующим (т. е. много больше, чем сопротивление другой фазы), то общий и частный коэффициенты массопередачи в ней совпадают. [c.55] Выражения (3.8), (3.9) называются формулами аддитивности сопротивлений. [c.56] Строго говоря, с массопередачей на плоской границе раздела фаз, применительно к процессам жидкостной экстракции, приходится сталкиваться или при массопередаче в диффузионной ячейке с перемешиванием, например, в ячейке Льюиса [6] или при пленочном течении в трубах и колоннах с насадкой. Однако поверхность раздела можно считать плоской и для массопередачи в капле в распылительной и насадочной колоннах, если толщина приведенной пленки много меньше диаметра капель. [c.56] Вопрос о существовании приведенной пленки должен решаться индивидуально, применительно к определенной конструкции аппарата, режиму его работы и конкретным физико-химическим свойствам системы. Так, в диффузионных ячейках с перемешиванием обеих фаз даже при сравнительно малых числах Рейнольдса существование ядра с постоянной концентрацией и тонких приведенных пленок не вызывает сомнений и подтверждается экспериментально [7, 8]. [c.56] Второе допущение о достаточно большой скорости установления равновесных концентраций на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызывает сомнения . Однако в ряде работ содержится критика этого допущения. С одной стороны, это относится к серии работ, в которых учитывается поверхностное сопротивление . С другой стороны, некоторые авторы, исходя из наличия аккомодации на границе раздела фаз, полностью отрицают равновесие на межфазной границе. В первую очередь это относится к работам Эммарта и Пигфорда [12], хотя впоследствии Пигфорд изменил свою точку зрения [13]. [c.56] Квазистационарность процесса массопередачи в пленках является следствием их малой толщины. Действительно, если объем пленки много меньше объема ядра, то за время установления равновесных концентраций в пленке (время релаксации) концентрация в ядре не успевает сколько-нибудь значительно измениться. [c.56] Допущение о квазистационарном характере массопередачи почти не вызывает возражения. Это допущение положено в основу большинства моделей массопередачи через плоскую границу раздела фаз. Попытки обойти эти допущения успеха не имели [14, 15]. [c.56] н — расстояние от точки набегания. [c.57] Хотя в первом приближении закон изменения концентрации в диффузионном слое в данном случае можно считать линейным, но, как следует из (3.17), толщина б в выражении (3.4) сама является функцией от коэффициента диффузии. [c.57] В более сложных случаях и для границы раздела жидкость — жидкость в приведенной пленке может иметь место конвективная диффузия в тангенциальном направлении, турбулентная диффу зия и нелинейный закон изменения концентраций [34, 35]. [c.57] Некоторые авторы, исходя из отсутствия влияния вязкости на величину коэффициента массопередачи [36—38], вообще отрицают наличие диффузионного слоя в системе жидкость — жидкость. Согласно [39, 40], с ростом турбулентности фаз влияние молекулярной диффузии на коэффициент массопередачи резко сокращается, что, однако, не получило подтверждения в более поздних исследованиях [41], как, впрочем, и сам факт отсутствия влияния вязкости фаз [31, 42—46]. [c.57] Несмотря на некорректность допущения 4 пленочной теории основные уравнения массопередачи в форме (3.3), (3.5) —(3.9) для достаточно интенсивного перемешивания в обеих фазах остаются в силе, поскольку разность концентраций можно считать движущей силой процесса. Выражение (3.4) также дормально выполняется, если считать толщины приведенных пленок функциями от коэффициентов диффузии. [c.57] Зависимость и бу от физико-химических свойств жидкостей, геометрических параметров аппарата и условий перемешивания должна находиться в каждом отдельном случае, исходя из гидродинамической обстановки процесса. [c.57] Применение формулы аддитивности позволяет выделить в ряде случаев фазу, сопротивление которой является лимитирующим, что значительно упрощает изучение процесса. Именно в этом, как уже неоднократно подчеркивалось (см. например [47]), заключается рациональная основа теории Уитмана — Льюиса, которая с успехом применялась многими исследователями [31, 42, 48—53]. [c.58] Вернуться к основной статье