Способ проведения массообменных и реакционных процессов Советский патент 1992 года по МПК B01D3/00 

Изобретение относится к способам проведения массообменных и реакционных процессов и может быть использовано в химической и смежных с ней областях промышленности.

Сущность способа заключается в том, что разделение пространственных и временных локальных градиентов поверхностного натяжения и одноврем енное их сочетание происходит в одном объеме, что позволяет значительно расширить возможный диапазон изменения динамических характеристик межфазной поверхности, а следовательно, увеличить скорость массо- переноса,

На фиг. 1 представлены результаты экспериментов для числа Рейнольдса при пленочном течении жидкости Ret 50. Средняя скорость течения пленки жидкости равна

ш

48

0.09 м/с

где v 1,52 10 - коэффициент кинематической вязкости эталона при 20°С, g 9.81 м/с - ускорение свободного падения.

Скорость движения на наружной поверхности

Шн 1,5 ш 0 14 м/с

Окружная скорость вращения электрода (п 3.0 1/с)

, V 2 лтп 0.13 м/с. гдег 7- 10 3м-ради- ус высокопотенциального электрода.

на фиг. 2 - результаты экспериментов для n 5.5 1/с ш 0.15 м/с: юн 0,23 м/с: V 0.24 м/с: на фиг. 3 представлены результаты экспериментов для Rei 300n n 101/c ш 0,3 м/с: (он 0,45 м/с: V 0,44 м/с на фиг 4 - результаты экспериментов для Rei 800 n n 20 1/с а 0,59 м/с: ш 0 88 м/с: V 0.88 м/с.

Способ осуществляют следующим образом.

Пленка жидкости стекает вниз по внутренней поверхности заземленного корпуса аппарата. Электрический потенциал под(Л

С

VI о

VI

О

ают на центральный вращающийся электрод. Напряженность электрического поля изменяют в пределах 0-16 кВ/см.

При наложении электростатического поля на полярную жидкость происходит его взаимодействие с собственным дипольным моментом молекулы. Образующийся при этом вращающийся момент ориентирует оси диполей параллельно направлению внешнего поля. Возникшее внутри жидкости поле поляризационных зарядов и их взаимодействие между собой приводит к понижению поверхностного натяжения и при этом обуславливает появление понде- ромоторной силы, направленной из жидкости в газ. Эта сила усиливает динамическую неустойчивость пленочного течения, приводит к возникновению локальных градиентов поверхностного натяжения и к дополнительной турбулизации межфазной поверхности. В этом случае изменяются волновые характеристики пленочного течения, а именно, возрастает амплитуда и частота волн, что приводит к интенсификации мас- соотдачи в жидкой фазе.

На участке гравитационно стекающей пленки жидкости вдоль всей длины элементов неоднородности вследствие большей напряженности и неоднородности электрического поля, возникают и усиливаются существующие локальные градиенты поверхностного натяжения, изменяются волновые характеристики пленочного течения, что приводит к турбулизации межфазной поверхности. Вращение же высоковольтного центрального электрода с элементами неоднородности, приводит к появлению не только пространственных, но и временных локальных градиентов поверхностного по всей длине орошаемой поверхности. Возникающая в этом случае благоприятная гидродинамическая структура по всей длине массообменного участка приводит к интенсификации процесса мас- сообмена. Максимальная скорость массо- передачи наблюдается при равномерном

вращении центрального электрода со скоростью, равной поверхностной скорости гравитационно стекающей пленки жидкости.

Пример, Десорбцию кислорода из

этилового спирта в поток инертного газа (азота) в электрическом поле изучали в пленочной массообменной колонне с внутренним диаметром 31 мм и длиной 200 мм.

Высоковольтный вращающийся электрод, изготовленный из металлической проволоки диаметром 4 мм, с элементами неоднородности в виде металлической рамки с шагом 50 мм, общей длиной 150 мм и шириной 150 мм, располагался внутри заземленного корпуса массообменной колонны. Равномерное вращение центрального электрода с различной скоростью осуществлялось в шарикоподшипниках с помощью

привода, находящегося в диэлектрическом корпусе. Концентрация кислорода измерялась на входе и выходе из аппарата. Брызгоунос отсутствовал. Результаты экспериментов представлены на фиг. 1.

Таким образом, при осуществлении предложенного способа повышается эффективность процесса массообмена.

Формула изобретения

1. Способ проведения массообменных и

реакционных процессов, заключающийся во взаимодействии газовой и жидкой фаз в пленочном массообменном аппарате с электродом при наложении электрического поля, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет усиления турбулизации межфазной поверхности осуществляют равномерное вращение высокопотенциального центрального электрода, снабженного элементами неоднородности, со скоростью стекающей пленки жидкости.

2. Способ поп, 1, отличающийся тем, что полярность вращающегося центрального электрода принимают как положительной, так и отрицательной.

Использование: в химической и смежных с ней областях промышленности. Целью изобретения является интенсификация проведения процесса массообмена. Сущность изобретения: осуществляют равномерное вращение высокопотенциального центрального электрода, снабженного элементами неоднородности, со скоростью, равной поверхности скорости гравитационного стекающей пленки жидкости, причем полярность вращающегося центрального электрода принимают как положительной так и отрицательной. 1 з.п. ф-лы, 4 ил

Фиг, I

р;

л

Pi

#

/3

/

//

О

4

L

йт . 3

Л /с

С