Двухроторный массообменный аппарат
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
?ами проводят в механических абсорберах с большим числом оборотов. Влияние гидродинамических условий на скорость абсорбции оксидов азота определялись в механических абсорберах с большим числом оборотов, а в качестве поглотителей испытывать растворы Ca(OH)2, NH3, Na2CO3 и др.
1.3 Способы повышения эффективности массообменных процессов в системах газ-жидкость
Массообмен - необратимый перенос массы компонента смеси в пределах одной или нескольких фаз. Осуществляется в результате хаотического движения молекул, макроскопического движения всей среды, а в турбулентных потоках - также в результате хаотического движения вихрей различного размера. Массобмен включает массоотдачу и массопередачу. Сущность массообмена, протекающего в газожидкостной системе, заключается в переносе некоторого количества вещества из одной фазы в другую через поверхность контакта фаз SF вследствие разницы концентраций компонента во взаимодействующих фазах DC. При этом количество вещества, переданное в единицу времени, определяет скорость массопередачи. Для интенсификации процесса необходимо увеличить скорость его протекания.
Масса целевого компонента, перешедшего из одной фазы в другую за единицу времени, или скорость массообмена прямопропорциональна движущей силе процесса - разнице усредненных концентраций целевого компонента во взаимодействующих фазах и площади контакта фаз, в точное равенство зависимость обращает коэффициент массопередачи КV, который отражает условия взаимодействия фаз и зависит от множества факторов.
В общем случае представление о возможности пути интенсификации массообменных процессов можно получить на основе анализа уравнения массопередачи.
, (1)
гдеМ - количество вещества, переданное из одной фазы в другую;
t - время проведения процесса;
КV - коэффициент массопередачи;
SF - площадь поверхности контакта фаз;
DC - движущая сила процесса.
Левая часть данного уравнения выражает скорость массопередачи. Из приведенной зависимости видно, что повышение скорости процесса возможно достичь при увеличении параметров, входящих в правую часть уравнения. Поскольку движущая сила массообмена является входным технологическим параметром и соответственно не подлежит изменению в рамках проектирования оборудования, то интенсификацию можно вести за счет увеличения двух других параметров - площади контакта фаз и коэффициента массопередачи.
Коэффициент массопередачи KV отражает условия взаимодействия фаз и зависит от множества факторов.
Физико-химические факторы:
температура
давление
концентрация вещества
физические свойства взаимодействующих фаз.
Коэффициент массопередачи пропорционален коэффициенту диффузии D в степени от 0,5 до 0,67 и обратно пропорционален вязкости n в степени от 0,2 до 0,47.
Температура может влиять на коэффициент массопередачи только через изменение физических свойств системы. Увеличение температуры процесса T приводит к увеличению коэффициента диффузии D (пропорционально T1,75) и вязкости n (пропорционально T1,5).
Замечено, что при очень большой концентрации компонента в газовой фазе, соизмеримой с концентрацией самой фазы, коэффициент KV увеличивается.
Для жидкой фазы это не имеет значения.
Таким образом, для интенсификации массообмена достаточно подобрать такие физические параметры процесса и свойства обрабатываемых веществ, которые увеличивали бы общий коэффициент массопередачи. Однако в реальных условиях, из технологических соображений, физико-химические свойства веществ являются неизменными параметрами процесса. В этом случае увеличение скорости массообмена возможно лишь за счет гидродинамических или геометрических факторов.
Геометрические факторы:
размеры контактных элементов
размер аппарата.
Анализ геометрических факторов интересен в основном при переходе от лабораторного оборудования к промышленным аппаратам. При этом коэффициент KV несколько уменьшается в сравнении с лабораторным аналогом. Уменьшение коэффициента массопередачи наблюдается и в аппаратах, в которых увеличивается геометрический размер контактных устройств (например, в насадочных колоннах). Для скрубберов коэффициент KV обратно пропорционален высоте абсорбционной зоны в степени от 0,33 до 0,8.
Следовательно, с точки зрения геометрических факторов, процесс массообмена идет интенсивнее в небольших аппаратах с контактными устройствами, имеющими меньшие геометрические параметры.
Гидродинамические факторы:
скорости и направление потоков
подвод внешней энергии.
Высокая относительная скорость движения фаз значительно увеличивает коэффициент массопередачи. И направление движения фаз является важным фактором. Так, более высокое значение коэффициента KV достигается при условии противотока фаз; меньшее - при прямотоке и промежуточное - при перекрестном токе.
Экспериментально доказано, что массообмен, протекающий в тонких пленках или в мелких каплях, обладает большей интенсивностью. Из критериального уравнения хорошо видно, что увеличении коэффициента массоотдачи b пропорционально уменьшению толщины пленки d или диаметра капли
,(2)
Где D - коэффициент диффузии;
Re, Sc - критерии Рейнольдса и Шмидта, соответственно;
m, p - коэффициенты, определяемые экспериментальным путем.
Значительно увеличивают скорость массообмена внешние воздействия на систему