3.2.5. Массопередача в экстракционных аппаратах
Во многих работах [1, 2, 3, 4] приведены различные данные или эмпирические уравнения для величин, характеризующих скорости массопереноса в экстракторах. Однако эти многочисленные данные по поверхностным и объемным коэффициентам массоотдачи, по значениям высоты единицы переноса и эффективности тарелок получены, в основном, на аппаратуре лабораторных размеров. Применимость их для расчета экстракторов промышленных размеров в большинстве случаев не установлена. Поэтому представляется целесообразным при отсутствии других, более надежных данных, проводить расчет экстракторов на основе коэффициентов массоотдачи для свободно осаждающихся одиночных капель, мало зависящих от размеров аппарата. Коэффициенты массоотдачи как в сплошной, так и в дисперсной фазе зависят от размеров капель. Для мелких капель, ведущих себя подобно «жестким» сферам, внутри которых массоперенос осуществляется лишь за счет молекулярной диффузии, коэффициенты массоотдачи можно рассчитать по уравнениям:
(3.21)
(3.22)
(3.23)
где – время пребывания капель в колонне; – диффузионный критерий Фурье для дисперсной фазы; и – коэффициенты диффузии соответственно в сплошной и дисперсной фазах; – критерий Рейнольдса для капель; – диффузионные критерии Нуссельта, Пекле и Прандтля для сплошной фазы.
Уравнения (3.21) и (3.22) – теоретические, справедливые при малых значениях Re; уравнение (3. 23) – эмпирическое, применимое при больших Re.
Коэффициенты массоотдачи для более крупных капель, в которых не заторможено циркуляционное движение, определяются следующими зависимостями:
(3.24)
(3.25)
(3.26)
(3.27)
где – диффузионные критерии Нуссельта и Прандтля для дисперсной фазы; – критерий Вебера для капель.
Уравнения (3.24) и (3.25) применимы при малых значениях Re (порядка единицы), а (3.26) и (3.27) – при больших Re.
Для осциллирующих капель можно использовать следующие уравнения [9]:
(3.28)
(3.29)
При расчете коэффициентов массоотдачи по приведенным выше уравнениям в безразмерные числа Re, Ре' и We подставляют относительную скорость капель, вычисленную по уравнению (3.4).
Надежность расчета размеров экстрактора в значительной степени определяется правильным выбором модели, положенной в основу расчетов. В смесительных камерах смесительно-отстойных экстракторов обычно принимают модель идеального смешения для обеих фаз. При расчете распылительных колонн представляется наиболее целесообразным использование модели идеального смешения для сплошной фазы и модели идеального вытеснения – для дисперсной. Такую же модель чаще всего применяют при расчете тарельчатых колонн. Экстракционные колонны с подводом внешней энергии обычно рассчитывают на основе диффузионной модели, используя опубликованные данные по коэффициентам продольного перемешивания.
Yandex.RTB R-A-252273-3- О. С. Ломова расчет массообменных установок нефтехимической промышленности
- Часть 1
- Рецензенты: е.О. Захарова, к.Т.Н., доцент ОмГпу, зав. Кафедрой «Технологии и методики преподавания технологии»;
- Оглавление
- Глава 1. Расчет абсорбционной установки 6
- Глава 2. Расчет ректификационной установки 34
- Глава 3. Расчет экстракционной установки 61
- Введение
- Глава I. Расчет абсорбционной установки
- 1.1. Процесс абсорбции
- Задание на проектирование
- Основные условные обозначения
- Индексы
- 1.2. Пример расчета насадочного абсорбера
- 1.2.1. Масса поглощаемого вещества и расход поглотителя
- 1.2.2. Движущая сила массопередачи
- 1.2.3. Коэффициент массопередачи
- 1.2.4. Скорость газа и диаметр абсорбера
- 1.2.5. Плотность орошения и активная поверхность насадки
- 1.2.6. Расчет коэффициентов массоотдачи
- 1.2.7. Поверхность массопередачи и высота абсорбера
- 1.2.8. Гидравлическое сопротивление абсорберов
- 1.3. Расчет тарельчатого абсорбера
- Сравнительная характеристика тарелок
- 1.3.1. Скорость газа и диаметр абсорбера
- 1.3.2. Коэффициент массопередачи
- 1.3.3. Высота светлого слоя жидкости
- 1.3.4. Коэффициент массоотдачи
- 1.3.5. Число тарелок абсорбера, выбор расстояния между тарелками и определение высоты абсорбера
- 1.3.6. Гидравлическое сопротивление тарелок абсорбера
- 1.4. Сравнение данных расчета насадочного и тарельчатого абсорберов
- Список используемой литературы
- Глава 2. Расчет ректификационной установки
- 2.1. Процесс ректификации
- Задание на проектирование
- Основные условные обозначения
- Индексы
- 2.2. Расчёт насадочной ректификационной колонны непрерывного действия
- 2.2.1. Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число
- 2.2.2. Скорость газа и диаметр колонны
- 2.2.3. Высота насадки
- 2.2.4. Гидравлическое сопротивление насадки
- 2.3. Расчет тарельчатой ректификационной колонны непрерывного действия
- 2.3.1. Скорость пара и диаметр колонны
- 2.3.2. Высота колонны
- 2.3.3. Высота светлого слоя жидкости на тарелке и паросодержание барбатажного слоя
- 2.2.4. Коэффициенты массопередачи и высота колонны
- 2.3.5. Гидравлическое сопротивление тарелок колонны
- Список используемой литературы
- Глава 3. Расчет экстракционной установки
- 3.1. Процесс экстракции
- 3.2. Расчет экстракционных аппаратов Основные условные обозначения
- Индексы
- 3.2.1. Скорость осаждения капель
- 3.2.2. Скорости захлебывания в противоточных экстракционных колоннах
- 3.2.3. Удерживающая способность
- 3.2.4. Размер капель
- 3.2.5. Массопередача в экстракционных аппаратах
- 3.2.6. Размер отстойных зон
- 3.3. Пример расчета распылительной колонны Задание на проектирование
- 3.4. Пример расчета роторно-дискового экстрактора
- Приложения
- Федеральное агентство по образованию
- Курсовой проект
- Пояснительная записка