Cтраница 3
Основным вопросом теории массопередачи является вопрос о том, что происходит на межфазной поверхности - поверхности рчздела фаз и поэтому анализировать каждую теорию массопередачи необходимо с решения вопроса о том, каким принимается состояние межфазной поверхности. [31]
В заключение следует отметить, что изучение кинетики массопередачи в сложных условиях взаимодействия фаз с целью получения обобщающих расчетных зависимостей для коэффициентов массопередачи продолжает оставаться важнейшей задачей теории массопередачи и в настоящее время. [32]
Однако закон затухания турбулентных пульсаций даже вблизи твердых стенок, уже не говоря о пульсациях вблизи подвижных фаз ( газ - жидкость, жидкость - жидкость), как теоретически, так и экспериментально является еще малоизученным, что препятствует дальнейшему развитию теории массопередачи и более строгому теоретическому обоснованию метода определения коэффициента массопередачи. [33]
Основные трудности, возникающие при математическом описании массо-обмшных процессов, связаны с нербходимостью учета чрезвычайно сложных гидродинамических условий, в которых протекают эти процессы. История развития теории массопередачи, с этой точки зрения, представляет собой последовательный ряд попыток в той или иной форме учесть влияние гидродинамических факторов. К сожалению, многие существующие теории массопередачи подменяют учет конкретных условий массопереноса конструированием произвольных гидродинамических моделей. Характерно, что такие упрощенные теории претендуют не на решение частных задач ( например, о диффузии к движущемуся пузырьку или капле), а на общее описание механизма массопередачи, и часто рекомендуются как общий метод расчета элементарных актов массообменных процессов для поверхностей раздела фаз различного типа. В связи с этим целесообразно рассмотреть, в какой мере существующие теории учитывают гидродинамику описываемого процесса, и тем самым выяснить степень их достоверности. [34]
Абсорбция окислов азота растворами щелочей, сопровождающаяся химической реакцией между поглощаемым газом и абсорбентом, является сложным процессом. В соответствии с теорией массопередачи большое значение для ускорения процесса абсорбции имеет создание турбулентного режима, достигаемое повышением линейной скорости газа и жидкости, увеличением поверхности соприкосновения газа и поглотителя и уменьшением толщины пограничного слоя на границе раздела фаз. [35]
Четвертый выпуск сборника содержит краткие сообщения о научно-исследовательских работах, выполненных в СССР в 1967 г. в области массообменных процессов химической технологии. Эти работы посвящены общим вопросам теории массопередачи, кинетике массообмена отдельных технологических процессов в системах газ - жидкость и жидкость - жидкость ( абсорбция, ректификация, молекулярная дистилляция, дистилляция в токе водяного пара, жидкостная экстракция), газ - твердая фаза и жидкость - твердая фаза ( сушка, адсорбция, ионообмен, экстрагирование, кристаллизация), а также кинетике процессов, осложненных химическими реакциями. В отдельной главе рассмотрены методы расчета оптимизации и моделирования массообменных процессов. [36]
На основании этих работ было получено общее соотношение для течения в гладких трубах, которое достаточно успешно использовали как базу теории массопередачи между твердой стенкой и турбулентным потоком. [37]
В это же время Мэрфри [9], производя расчеты теплоотдачи при больших значениях числа Прандтля, предпринял попытку учесть характеристики турбулентности в пристеночной области, где течение ранее предполагалось чисто ламинарным. Однако дальнейшее развитие теории массопередачи сильно тормозилось отсутствием экспериментальных данных о пульсационной структуре течения вблизи стенки. [38]
Устранены, по возможности, лишь отдельные неточности и опечатки. Перечисленные выше недостатки обусловили целесообразность дополнения данной книги главой Современное состояние теории массопередачи, написанной докт. Реакционно-ректификационные процессы, которая написана редактором совместно с канд. [39]
Проведенные расчеты показывают скорее качественное, чем количественное, совпадение экспериментальных и теоретических результатов, весьма чувствительное к значениям введенных эмпирических постоянных. Однако глубокая связь между нестационарным полем концентраций и структурой турбулентности в подслое, вскрытая в работе [28], не была использована и сама эта работа, по-видимому, осталась неизвестной авторам дальнейших работ по теории массопередачи. [40]
Разделение смесей в процессах ректификации и абсорбции осущестг яется в результате преимущественного двухстороннего или одностороннего массообмена между вступающими в контакт неравновесными потоками газа ( пара) и жидкости. При ректификации низкокипящие компоненты переходят из жидкости в пар, а высококипящие - из пара в жидкость; в процессах же абсорбции отмечается в основном односторонний переход высококипящих компонентов из газа в жидкость. Таким образом, процессы ректификации и абсорбции имеют единую физическую основу и различаются только направлением действия движущих сил массо-передачи и соотношением низко - и высркокипящих компонентов, переходящих из одной фазы в другую. Вследствие этого при изложении теории массопередачи далее рассматривается общее математическое описание процессов ректификации и абсорбции с учетом отмеченных особенностей этих процессов. [41]
Механизм процесса переноса массы сводится к молекулярной и турбулентной диффузии. При молекулярной диффузии, происходящей в неподвижной фазе и ламинарном потоке, перенос массы характеризуется коэффициентом диффузии D, который рассчитывают по формулам ( 631) - для газов и ( 633) - для жидкости. При турбулентной диффузии перенос вещества осуществляется движущимися частицами среды и определяется гидродинамическим состоянием потока. Механизм переноса вещества через поверхность раздела фаз является кардинальным вопросом теории массопередачи и окончательно не решен. [42]
Рассмотрены различные варианты теории проницания и теории обновления поверхности. Установлено, что допущения, принятые в теории проницания ( нестационарность процесса, отсутствие конвективного переноса), в действительности, как правило, ие выполняются. Показано, что в различных вариантах теории обновления учет конкретных гидродинамических условий подменяется введением не поддающихся расчету и ненаблюдаемых подгоночных параметров. Наиболее корректно гидродинамические условия учитываются в теории диффузионного пограничного слоя. Для дальнейшего развития теории массопередачи необходимо решение ряда задач теории турбулентности и массового движения тел в жидкостях и газах. [43]
Между тем процессы, определяющие структуру вязкого подслоя, не исчерпываются одной лишь нестационарностью. Столь же существенное значение имеют конвективные члены, входящие в систему (16.2), а также трехмерность пульса - ционного движения в подслое. Непосредственное сравнение системы (16.2) с уравнением (16.4) показывает, что этими важными факторами обычно пренебрегают. Естественно, поэтому, что согласие упрощенных теорий с непрерывно растущим объемом накопленного эмпирического материала удается получить лишь за счет увеличения числа подгоночных параметров, вводимых в теоретические модели. На таком пути создания теории массопередачи можно в лучшем случае более или менее удачно описать имеющийся экспериментальный материал, но уж, по-видимому, никак нельзя теоретически предсказать новые стороны изучаемого процесса. [44]
От инженера-проектировщика, как правило, требуется определить тип и дать подробную спецификацию того оборудования, которое необходимо установить. Другими словами, задаются количество и состав исходной смеси и нужная степень ее разделения. Инженер должен, с одной стороны, сделать выбор из множества альтернатив и создать наиболее экономичную систему. С другой стороны, ему нужно уметь предсказывать характер влияния изменений в нагрузке или рабочих параметров на производительность существующей аппаратуры. Для этого ему необходимо знать теорию массопередачи и фазовых равновесий, а также природу явлений, обусловливающих работу аппарата. Он должен, наконец, располагать данными по эмпирическим расчетным методам и эксплуатационным расходам. [45]