Лако-красочные материалы — производство

Дисперсная фаза. Как уже отмечалось, аппараты с мешалками, предназначенные для перемешивания жидкости с газом, применяются в случае абсорбирования труднорастворимых газов, поэтому обычно можно пренебречь сопротивлением массоотдаче в газовой фазе. В промышленной практике значения критерия Шервуда изменяются в приблизительных пределах 10—25. При осложнении процесса химической реакцией величина критерия Шервуда может быть выше этих значений даже в 25 раз [761. Использовав типовые значения DA = 0,2 см2/с, Dr — 0,5 см и Sc = 10, получаем:

Коэффициент массоотдачи в газовой фазе Kg значительно больше коэффициента массоотдачи в сплошной фазе (жидкости), вследствие чего сопротивление газовой фазы можно не принимать в расчет.

Сплошная фаза. В настоящее время проведено большое количе­ство исследований массообмена во время перемешивания в системе жидкость—газ. В большинстве случаев результаты исследований обработаны относительно произведения кса = кос, так как лишь совсем недавно были разработаны методы измерения межфазной по­верхности [4, 28, 64, 80]. На основе выполненных разными авторами исследований можно принять, что коэффициент массоотдачи Kvc за­висит от следующих переменных:

Kvc = kca = F(d, wQ, П, DA9, Ус, Г]с, rje, О)

Где Kvc — объемный коэффициент массоотдачи в жидкой фазе, с D — диаметр мешалки, м; W0 — скорость газа, эквивалентная ско­рости, рассчитанной на полное сечение аппарата, м/с; п — число оборотов мешалки, с-1; DAc — коэффициент диффузии компонента А в жидкой фазе, м2/с; ус — плотность жидкости, кг/м3; ус, Yg — вяз­кости жидкости и газа соответственно, Па-с; о — поверхностное натяжение, Н/м или кг/с2.

Приведенная выше зависимость, преобразованная методом анализа размерностей, приводит к уравнению

Которое можно записать короче:

Sh С ReAScB ( Jffi- У (•(VI-61)

В случае определенного аппарата с мешалкой и конкретной си­стемы жидкость—газ эти зависимости удается представить в упрощен­ном виде:

KVc = C1w%nfi (VI-62)

Или

Ft«c=C2<(-|-)V (VI-63)

В табл. VI-6 приведены результаты исследований различных авторов, выраженные в виде уравнений (VI-62) и (VI-63). Авторы обычно не указывают значений постоянных Сх и С2, зависящих от физических свойств исследованных систем и геометрии аппаратов с мешалками, поэтому составленные по данным табл. VI-6 уравне­ния не могут быть использованы для непосредственных расчетов, а служат лишь в качестве наглядных (для сравнения) функций, опре­деляющих влияние отдельных параметров на массоотдачу. Только недавно удалось представить экспериментальные результаты относи­тельно коэффициента массоотдачи кс. Примером может служить ра­бота Иошиды и Миуры [82], которые измеряли межфазную поверх­ность, пользуясь скоростью абсорбции, и рассчитывали ее по уравне­нию:

Д_ Kvc (измеренное) ______ KvC (измеренное)

Кс (рассчитанное) (KCBDAy/z ^ ‘

Где К — константа скорости реакции, определенная по кинетиче­ским уравнениям, м3/(кмоль-с); Св — концентрация реагирующего вещества в жидкой фазе, кмоль/м3; DA — коэффициент диффузии абсорбированного компонента, м2/с.

Диаметр элемента дисперсной фазы (пузыря) Dr определялся по уравнению (III-98). Исследования проводились в геометрически по­добных сосудах с диаметрами D = 0,24; 0,375 и 0,585 м и при HID = — 1. Были установлены четыре сплошных отражательных перего­родки шириной В — 0,1 D. Мешалка размещалась по оси сосуда на высоте h — 0,3D от его дна. Газ поступал через отдельную трубку

Таблица VI-6

Со скоростью W — 0,845*+3,81 см/с. Использовалось два типа ме­шалки диаметром d — 0,3Z): дисковая мешалка с шестнадцатью лопатками (ширина Ъ — 0,Id), расположенными под диском, и тур­бинная мешалка с двенадцатью прямыми лопатками (ширина Ъ = = 0,2d, длина 0,35d). Диапазон чисел оборотов мешалок был равен п = 60-f-400 об/мин. Исследовался процесс абсорбции смеси дву­окись углерода — воздух (концентрация двуокиси углерода в смеси 1—14%) водными 0,005—1,0 н. растворами гидрата окиси натрия. Вязкость растворов изменялась посредством добавления глицерина. Кроме того, авторы изучали окисление сульфитов чистым кислородом и смесью кислорода с воздухом, а также растворение кислорода в воде. Результаты исследований были сначала обобщены в виде эмпирической зависимости [83], а затем в виде критериального урав­нения: *

-ML = 0,33 ( ^Ml)0’6 (_3£_У’В (VI-65)

DA С V г]с J Ус£>Ас/

Уравнение (VI-65) действительно для диапазона значений крите­рия Рейнольдса Re = nddryc/rc = 200^4000.