Файл: Аэромеханика и физико-химическая гидродинамика конспект лекций..pdf

Скачать файл (5,81Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 24.10.2024

Просмотров: 68

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

При этом принимается, что растворение

газа за время

проис

ходит путем нестационарной диффузии. Решение уравнения нестацио

нарной диффузии (ЮІ)

(П занона Фина) ^три граничных условиях:

г=о

Z>o

gCaoo

Т= 0

С=х

2 >

С^х.

здесь подробно не приво-

В результате интегрирования

которое

дится.найдено

аначанив для ß :

где

ß ’S P & F * ,

ф .т

-функция

распределения,

r'OCL

выражает долю поверхно

сти с возрастом между

т+ыт.

Если принимать время нонтакта

і 0

для всех элементов

постоян

выы (т.е.каждый элемент обновляется через

одно и то аѳ

время

Т0

—

q>--Q(Z>T).

при этом

(129)

ф-âè

■уг

Если принять

где

- скорость

обновления

поверхности,

(доля

поверхности,

обновляемая в единицу

времени),

не

зависящая от "возраста" элемента, В этом случае время контакта нвждо го элемента поверхности может сильно отличаться.

Тогда						(130).
В уравнениях коэффициентов ыаосоотдачи по модели обновления
коэффициент диффузии находится			под квадратным корнем, у.е.			ß
пропорционально		Это в	большей иере соответствует опытным
данным, чем соотношения, полученные				из	планочной модели.
В полученные на основе модели обновления выражения для коэффици
ентов	массоотдачи	входят время	контакта		Z“ или скорость	обновле
ния	â • Эти величиям определяются			гидро іинамичесним взаимодейст

вием фаз и не поддаются непосредственному определению танае кая н


величине	і	-толщина		пленки в пленочной модели.
Однако, в некоторых			случаях,с определенными условностями можно
определить	время контента,			например: при барботаже аа время Z"
можно принять время,аа			ноторое пузырен rasa проходит в жидкости
расстояние,	равное	его	радиусу; в распиливающих - время от образова

ний ааплй до ее выпадения на стенку аппарата или слияния о другими каплями и т.д.

Существует несколько других моделей абсорбции. Например: модель Пратта - ооноваиа на допущении, что перенос вещества происходит

-1 0 0 - .

8а счёт турбулентной и. иолокулярной диффузий, причем пограничные слои у поверхности раздела не образуются, если только' эта поверх ность не образована в ламинарном слое жидкости, например: теку щей тонким слоем по насадив. Эта модель допускает перенос турбу лентности при взаимодействии двух фаз через поверхность раздела.

Перенос турбулентности через поверхность контакта фаз, с вовле чением этой поверхности в общую турбулентность і. пользован в мо дели Кафарова.

Однако ни одна из предложенных моделей не является достаточно полной, чтобы на ее осноае можно было рассчитывать промышленные абсорберы.

Пона что,для расчета коэффициентов массопередачи основой служит опыт, причем при обработке опытных данных полезный оказывается применение теории подобия.

К и н е т и к а		а б с о р б ц и и , , с о п р о в о ж д а
е м а я	х и м и ч е с к о й		р е а к ц и е й	в
		ж и д к о й	ф а з е

При протекании химической реакции в жидкой фазе между компо нентой и поглотителем изменяется с одной стороны равновеопое рас пределение компонента между фазами и о другой стороны скорость процесса абсорбции.

Часть компонента пореходит в связанное состояние, реагируя с поглотителем или активной частью его. При этом концентрация с”0бодяого компонента в жидкости уменьшается. Понижение концентраций з жидкости увеличивает концентрационный градиент и ускоряет абсорб цию со стороны жидкой фазы по сравнению с физической абсорбцией. Кинетика химичесной реакции также определяет общую нинотику абсорб ции или как ее называют хемосорбции.

Протекание реакции в жидкой фазе может в значительной степени изменить то распределение газов на хороио и плохо растворимые газы, которое наблюдается при ф"зичѳокой абсорбции. Если скорость хими ческой реакции между компонентом и поглотителем велика, то сопро тивлением жидкой фазы можно пренебречь и, наоборот, при малых ско ростях химической реакции - уонорение абсорбции настолько кало, что им можно пренебречь.

Например; поглощение сероводорода щелочным водным раствором - быстрая реакция в видной фазе - сероводород из плохо растворимо го гава становится хорошо растворимым«

ІОІ -

При расчетах ускорения абсорбции учитывается с помощью ^вспомогательного множителя X • Зтот инокитель показывает во скольно увеличивается коэффициент массоотдачи при хеиосорбции по срав нении с коэффициентом иассоотдачи'при физической абсорбции, если допустить движущую, силу одинаковой

WA=PF{-),	( Ш )
причеи . ßLß.x .	(132)

Другой способ состоит в той, что коэффициент иассоотдачи прини мается неизиѳнныы, а ускорение абсорбции целиком относят на уве личение ".викущей силы

WA=ßF(x-х+3).				(ізз)
Между обеими споробами существует соотношение
Р	_ У.	о	•	(134)
Х =Т	~ " 1
Величина <$ -	показывает увеличение движущей силы при проте
кании химической реакции.
Коэффициент массопѳрѳдачи можно выразить				(135)
с у	+		,

с Уравнение массоперодачи

l*/A=/<!)f{lJ-y)=Ku F(y-mx)

т	(ІЭ6)
вид	Уравнения диффузии при протекании химической реакции имеют
вид

где	С	Da
		концентрация компонента ниоль/м ;

дконцентрация активной части поглотителя кмоль/мэі

N	скорость расхода компонента С на химическую реак
	цию имоль/и3сѳн*
/>	- валентность & по отношению к С.

Решения данной системы получевы на основе моделей абсорбции для ряда олучаѳв.

Необратимая реакция I порядна. Кинетжа реакции 1 порядка подчиняется уравнению

где	*	N=z ‘C ,
где	fc	- яонотаята.скорооти реакции 1 порядка.

- 102 -

Применяя пленочную модельі согласно нотороІІ
		дС/ д Т - 0			I т.ѳ.установившийся про-
цесс,	а граничные условия		Z-0,		С=хр	и	г=г\С=Хі
			2 =	^	ь - X
при интегрировании получается следующее выражение;
		W c = M - L ( * P- d z ) '					(13?)
т.ѳ.коэффициент ускорения			абсорбции		а	-а.
	4.1 .	л iha. *
где						9.__ _
	Lnu -	гиперболический тангенс, равный

chci - гиперболический косинус, равный g a +e Величина CL определена выражением

		у / ------	Я
где	Д,	а = ßx ■/йг*',			С	(139)
где	Д,	- коэффициент диффузии компонента			С
	Применяя модель обновления с			теми же граничными условиями, что
и раньше,		т.ѳ. 1=0	ТьО	С=хр		.
		z>o	Tz о	С--Х
		z>o	І=о	С = х .

и принимая закон распределения с постоянной сноростью обновления

поверхности	3	(	^	), получим
	Wc-ßx’F iTTaJ1 [х Р-х/(1&j).					(WO)
Коэффициент ускорения абсорбции равен
где CL -			,			( w i)
	определяется по выражению				(139).	, то Q.
Если скорость		реакции мала, т.е.			*1 ----- > О
тоне стремится к 0.			Естественно,	что процесс переходит		в физиче
скую абсорбцию,		ибо	-X, а	4-а	- * ■ 1 .