Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

сти раздела фаз аналогично тому, как Nu характеризует про­ цесс теплоотдачи от стенки к среде.

2. Диффузионный критерий Прандтля

D

■где v — кинематическая вязкость, м2/с; D — коэффициент диффузии, м2/с.

Этот критерий является аналогом теплового критерия

Прандтля Рг = — (см. Введение).

а

Критерий Рг характеризует физические свойства среды, уча­ ствующей в процессе массопередачи.

Для определения коэффициентов массоотдачи используются критериальные уравнения, имеющие следующий общий вид:

Критерий Рейнольдса Re рассмотрен выше; он характеризу­ ет гидродинамические условия протекания процесса.

5. ПОНЯТИЕ О ТЕРМОДИФФУЗИИ

Движущей силой процесса переноса вещества является раз­ ность концентраций передаваемого вещества (градиент кон­ центраций) в фазах. Такая диффузия называется концентраци­

онной.

Экспериментами установлено, что масса может перемещать­

направлении. Если направления потоков концентрационной диф­ фузии и термодиффузии совпадают; то скорость диффузии равна сумме скоростей переноса массы, создаваемых градиентом кон­ центраций и градиентом температур. Если направления падения градиентов различны, то термодиффузия является помехой массопередаче. Термодиффузия играет значительную роль в не­ которых процессах пищевых производств, например, в сушке пористых коллоидных материалов.

■220

Г л а в а XV. АБСОРБЦИЯ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Абсорбцией называют процесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов газовой или паровой смеси жидким поглотителем (абсорбентом). Абсорбция широко при­ меняется в пищевых производствах. Например, в спиртовом производстве спиртовые пары поглощаются водой из газов, вы­

ряющегося газа или компонента в газовой или паровой смеси. Зависимость между растворимостью газа и его парциальным давлением характеризуется законом Генри, согласно которому р а с т в о р и м о с т ь г а з а в ж и д к о с т и п р я м о п р о п о р ­ ц и о н а л ь н а п а р ц и а л ь н о м у д а в л е н и ю г а з а н а д

н е й, т. е.

Как известно, с повышением давления и понижением темпе­ ратуры растворимость газа в жидкости повышается.^

Приравнивая значения р в уравнениях (278) и (278а), по­ лучим

откуда

(279)

221

Уравнение (279) является уравнением фазового равновесия. Для идеальных растворов, для которых закон Генри точен, ве­ личина Н является постоянной и линия равновесия является прямой; для концентрированных растворов зависимость (279) представляют кривой, называемой кривой равновесия. Кривую равновесия для данной системы обычно строят на основе вели­ чин, полученных экспериментально.

3.КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ

Вабсорбционном аппарате контактируют жидкая и газооб­ разная фазы, обменивающиеся компонентами. В настоящее

время предложено много различных конструкций абсорбцион­ ных аппаратов. Все они могут быть разделены на три основные группы:

1) аппараты, в которых поверхность контакта образуется в процессе движения потоков жидкости и газа;

2) аппараты, в которых газ и жидкость соприкасаются на поверхности, создаваемой телами той или другой формы (с фик­ сированной поверхностью);

3) аппараты, в которых контакт между фазами создается при помощи механического воздействия на фазы.

Рассмотрим некоторые из абсорберов, получивших наиболь­ шее распространение.

а) Аппараты с поверхностью контакта, образуемой

впроцессе движения потоков

Ба р б о т а ж н ы й а б с о р б е р . Чтобы увеличить контакт­

ную поверхность, газ и жидкость приводятся в этих аппаратах

222

Рис. 114. Схема работы многоколпачкового барботажного абсорбера.

бу) 3 и уходит, переливаясь через сливные перегородки 4, по трубе 5. Контакт газовой и жидкой фаз происходит на по­ верхности струи и пузырей па­ ра, а также на поверхности пены и брызг. Развиваемая -между тарелками большая по­ верхность контакта фаз обес­ печивает интенсивный обмен. Поглощаемый компонент газо­ вой смеси переходит в жидкую фазу. Такие барботажные аб­

имеет отверстия, через кото­ рые проходит газ (рис. 115). Жидкость удерживается на

Рис. 115. Абсорбер с ситчатыми барботажными тарелками:

/•“ Тарелки с отверстиями, 2 — сливные трубы, 3 — приемный стакан для слива жидкости.

223

тарелках 1 давлением газа и сливается с тарелки на тарелку по сливным трубам 2. Ситчатые тарелки проще по устройству, чем колпачковые.

А б с о р б е р с п р о в а л ь н ы м и т а р е л к а м и . Еще бо­ лее простое устройство имеют абсорберы с провальными тарел­ ками. В этих абсорберах тарелки не имеют сливных труб и жид­ кость проваливается через отверстия, в которые поступает газ. Отверстия провальных тарелок круглые либо щелевидные. Диа­ метр отверстий и ширина щелей 3—-4 мм. На рис. 116 показана провальная тарелка с щелевидными отверстиями.

б) Аппараты с фиксированной контактной поверхностью

Поверхность контакта в этих аппаратах (рис. 117) создается при помощи насадки — твердых тел различной формы с разви­ той поверхностью. Самой распространенной формой насадки

Рис. 118. Насадки абсорбционных аппаратов:

а — кольца Рашига, б — кольца с перегородками, в — спи­ ральные кольца, г — шары, д — пропеллеры, е — седлообраз­ ные элементы, ж — хордовая или реечная насадка.

224