Способ проведения массообменных процессов Советский патент 1991 года по МПК B01D3/00 B01D3/32 

Изобретение относится к массообмен- ным процессам, может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности при испарении, ректификации, а также проведении сорбционных процессов.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса массообмена путем увеличения коэффициента массопередачи.

Способ заключается во взаимодействии газовой и жидкой фаз, процесс массообмена проводят в неоднородном переменном электрическом поле с реализацией барьерного разряда непосредственно на границе раздела фаз, когда напряженность поля на гребнях волн возмущенной пленки проводящей жидкости превышает напряженность на электродах и элементах конструкции, расположенных в области электрического

поля, а также превышает пробивную прочность газовой среды.

Это приводит к тому, что источником разряда является поверхность жидкости в местах с малым радиусом кривизны, т.е. гребни волн пленки жидкости. Именно здесь - у источников разряда скорость газодинамического потока, инициируемого разрядным явлением, имеет максимальное значение. В то же время именно здесь - на границе раздела фаз, в диффузионных пограничных слоях сосредоточено основное сопротивление массообмену. Поэтому тур- булизация газовой фазы, дополнительное перемешивание и уменьшение толщины диффузионного пограничного слоя на границе контакта фаз, вызванные воздействием газового (парового) потока, возникающего при барьерном разряде, приводят к значительному повышению эффек00

тивности массообмена за счет увеличения коэффициента массопередачи.

На чертеже показана пленочная ректификационная колонна для осуществления предложенного способа.

Основными элементами пленочной ректификационной колонны являются куб-испаритель 1, трубки 2 и дефлегматор 3. Колонна для осуществления предложенного способа дополнительно содержит труб- ные диэлектрические решетки 4 с перфорацией для пропуска пара и жидкости, электроды 5 в виде проводящих стержней, покрытых слоем диэлектрика, к которым контактным проводом 6 подведен потенциал, и высоковольтный ввод 7. Корпус колонны заземлен,

Массообменное пространство находится между электродами, т.е. образовано внутренней поверхностью трубки 2 и наруж- ной поверхностью электрода 5, покрытого диэлектриком.

Способ ректификации осуществляется следующим образом.

Пар из куба-испарителя 1 поступает в трубки 2 пленочной ректификационной колонны. В дефлегматоре 3 пар конденсируется, и образованная флегма стекает вниз по трубам 2, встречая пар, поднимающийся навстречу. Контакт между паром и жидкостью происходит на поверхности стекающей жидкостной пленки.

Для увеличения коэффициента массопередачи между жидкостью и паром на электроды 5 подают переменное напряже- нме, например, промышленной частоты (50 Гц). Так как жидкость проводящая, то на поверхности стекающей пленки индуцируется электрический заряд, знак которого меняется в соответствии с полярностью по- даваемого напряжения. При определенной величине подаваемого напряжения плотность заряда на поверхности пленки становится такой, что напряженность поля превышает электрическую прочность газа. Это и соответствует возникновению газового разряда, который визуально наблюдается как свечение поверхности жидкости. Ток пробоя, который при этом возникает, ограничен величиной накопленного поверхно- стью пленки заряда. В электротехнике такой заряд, возникающий на поверхности диэлектриков (изоляторов) в переменном поле, называется барьерным. В отличие от этого в предложенном случае разряд фор- мируется не с поверхности диэлектрика, а с поверхности жидкости, которая по нему стекает. Для локализации газового разряда

непосредственно на пленке необходимо, чтобы напряженность поля на ее поверхности была максимальной. Это обеспечивается тем, что элементы конструкции, расположенные в области электрического поля, имеют радиусы кривизны больше, чем у гребней волн. Возникающие в результате барьерного разряда газодинамические течения разрушают диффузионный пограничный слой на межфазной границе. Таким образом происходит интенсификация массообмена и увеличивается коэффициент массопередачи. Пары, обогащенные в результате обмена с флегмой легкокипящим компонентом, удаляются из аппарата в верхней части колонны и поступают в холодильник.

Пример. Проводились исследования процесса массообмена при испарении стекающей пленки воды в поток воздуха в условиях берьерного разряда. Влажность воздуха на входе и выходе из массообменно- го участка изменялась психрометрическим методом, наиболее распространенным и обладающим высокой точностью и чувствительностью. Установлено, что влажность воздуха на выходе из массообменного участка существенно возрастает в зависимости от подаваемого потенциала.

При скорости воздуха 1,3 м/с и средней напряженности поля 30 кВ/см воздействие барьерного разряда позволило увеличить объемный коэффициент массоотдачи в 2,5 раза.

Таким образом, предложенный способ проведения массообменных процессов позволяет существенно повысить эффективность массообмена путем увеличения коэффициента массопередачи.

Формула изобретения

Способ проведения массообменных процессов, заключающийся во взаимодействии газовой и жидкой фаз в пленочном аппарате в неоднородном электрическом поле с использованием электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса массообмена путем увеличения коэффициента массопередачи, процесс массообмена проводят в переменном поле с реализацией барьерного разряда непосредственно на границе раздела фаз при напряженности поля на гребнях волн возмущенной пленки проводящей жидкости, превышающей пробивную прочность газовой фазы, а также превышающей напряженность на электродах и элементах аппарата, расположенных в области электрического поля

t

Изобретение относится к процессам, проводимым с высоковольтными электрическими полями, и может быть использовано в пищевой, химической и других отраслях промышленности. Цель изобретения - повышение эффективности массообменных процессов за счет увеличения коэффициента массопередачи. Для этого процесс массооб- мена проводят в переменном электрическом поле с реализацией барьерного разряда непосредственно на границе раздела фаз, при напряжении электрического поля на гребнях волн возмущенной пленки проводящей жидкости, превышающей пробивную прочность газовой среды, а также напряженности на электродах и элементах аппарата, расположенных в области электрического поля. 1 ил.