ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Васенев, А. Ф. Галеев, А. И. Гурьянов. Исследование массопередачи и влияние пульсации на ее интенсивность в пульсационносмесительном контакторе из "Жидкостная экстракция" Описание механизма массопередачи между отдельной каплей и окружающей жидкостью имеет основное значение для теориж процесса жидкостной экстракции. В настоящей работе приводятся некоторые результаты исследования массопередачи в каплю, причем в капле протекает быстрая химическая реакция. Основой метода является оптическое наблюдение изменений окраски частей капли в зависимости от содержания вещества, вступившего в реакцию. Исследование является расширением работы Шервуда и Пигфорда [1] для капли. Проводилось оно при следующих допущениях и предпосылках. [c.156] Начиная от времени i = О, компонент А входит в каплю и реагирует с компонентом В. Возникает перемещаюш,аяся граница между частями с прореагировавшим и непрореагировавшим компонентом В, образующая поверхность, обозначенную раньше Z. При быстрой химической реакции концентрация компонентов А и В на поверхности Z будет равна нулю, т. е. [c.157] При времени i = О в пределе Ъ = а. [c.157] При безразмерном времени Г = О в пределе 5 = 1, причем времени соответствует Т . [c.158] Решение приведенной системы уравнений неизвестно, так как система слишком сложна для аналитического решения. Однако можно определить, какие безразмерные величины будут входить в решение для безразмерных концентрационных профилей в шаре или в функцию, описывающую движение поверхности X. [c.158] Как указывают Джонс и Бекман [3], для Re С 1, когда для слагаемых скорости справедливы отношения Адамара, в решение войдет произведение Ki. [c.159] Время образования капли, сек. [c.161] Диаметр отверстия форсунки, мм. . . Скорость жидкости в рсунке, м/сек. Температура, °С. . . . [c.161] На рис. 3 показаны контуры окрашенной части (в проекции) для трех равных отрезков времени. [c.162] В заключение можно сказать, что полученные нами опытные данные по массопередаче в каплю при одновременной быстрой химической реакции в капле могут иметь значение для дэ1Льпейшего изучения процессов, протекающих в капле. Мы предполагаем, что приведенный экспериментальный метод даст нам возможность сделать в будущем некоторые обобщения полученных результатов. [c.163] Влияние поверхностно-активных добавок на скорость массообмена в двухфазных системах весьма сложно. Располагаясь на межфазной поверхности, ПАВ изменяют действующие на нее силы. Вследствие этого меняется гидродинамика межфазной области, способность системы к образованию новой поверхности, размеры и устойчивость капель и пузырьков, активность молекул на межфазной поверхности и т. д. Некоторые из этих факторов увеличивают скорость массообмена между двумя фазами, а другие уменьшают ее. [c.164] В промышленности массообменные процессы протекают в сложной обстановке, так что до сих пор нельзя заранее предвидеть суммарный эффект действия определенной поверхностно-активной добавки. Причиной этого является также отсутствие достаточного экспериментального материала. Менее всего исследовано влияние поверхностно-активных добавок на массообмен при групповом движении капель в жидкой среде в условиях, близких к промышленным, хотя этот случай представляет наибольший интерес для практики. [c.164] Тэйлор и Леви [1] изучали влияние некоторых поверхностно-активных добавок на эффективность экстракции бензойной кислоты водой из бензола в насадочных колоннах. Они установили, что при наличии ПАВ, сильно понижающих межфазное натяжение, дисперсная фаза (вода) раздробляется насадкой на более мелкие капли, чем в чистых условиях, и что эффект повышения степени экстракции может достигнуть 46%. [c.164] Схема экспериментальной установки приведена на рис. 1. Установка состоит из колонны с насадкой 1, теплообменников 2 для поддержания постоянной температуры обрабатываемой смеси и экстрагирующего агента (температура контролировалась термомет- рами 7, причем в помещении поддерживалась температура, близкая к температуре в теплообменниках), напорных резервуаров 3 4 с постоянным уровнем и мерных цилиндров 5 ж 6 для обеих фаз. В качестве материала для аппаратуры использовалось иенское стекло, только участок 10, при помощи которого поддерживался постоянный уровень разделительной поверхности, был выполнен из полиэтилена. [c.165] Колонна 1 (диаметр 45 мм) была заполнена слоем насадки высотой 1000 мм из стеклянных колец среднего размера 7,38 X 8,29 х X 1 мм (средний размер определен для 50 колец). Насадка поддерживалась решеткой из стеклянной спирали с большим свободным сечением, чем сечение насадки. Диспергирование дисперсной фазы осуществлялось при помощи распылительной головки с семью отверстиями (диаметр отверстий 2 мм). [c.165] Исследование проводилось при 20° С (в отдельных сериях опытов температура фаз в колонне не изменялась больше чем на 0,1 град). Основные фазы (обрабатываемая смесь и экстрагирующий агент) предварительно взаимно насыщались и в одной из них растворялось определенное количество экстрагируемого компонента. При использовании поверхностно-активных веществ их добавляли в определенной концентрации к водной фазе. Затем точно определяли концентрацию экстрагируемого компонента в выходящей смеси. Расход тяжелой фазы регулировали вентилем 9 и измеряли мерным цилиндром 5, а расход легкой фазы регулировали венти.лем 8 и измеряли бюреткой 6. [c.165] Опыты показали, что стационарность процесса достигается после истечения 2,5—3,5 л дисперсной среды (в среднем в три раза больше свободного объема насадки). Стационарность процесса определяли по постоянству состава трех последовательно взятых проб дисперсной фазы и дисперсионной среды. [c.165] Вернуться к основной статье