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鮑爾環(huán)精餾過(guò)程是一個(gè)伴有傳熱的傳質(zhì)過(guò)程

2023-1-3 16:17:17 瀏覽次數:

       由于鮑爾環(huán)旋轉床的鮑爾環(huán)精餾過(guò)程是一個(gè)伴有傳熱的傳質(zhì)過(guò)程,其影響因素較多,為簡(jiǎn)化計算,引出恒摩爾流假設,即易揮發(fā)組分和難揮發(fā)組分的摩爾汽化潛熱相等,其他熱效應則可以忽略不計或相互抵消,液體汽化和氣體冷凝所需的熱量剛好相互補償,使得流經(jīng)每一塊理論塔板的氣、液兩相的摩爾流量保持不變。

       對RCB的物料衡算可以通過(guò)圖4的示意圖進(jìn)行。首先,在鮑爾環(huán)旋轉床中取一微元體,該微元體半徑為r,寬度為dr,對此微分體進(jìn)行物料衡算,單位時(shí)間內由氣相進(jìn)入液相的A組分量為在此微分單元內,因氣、液相濃度的變化極小,可以認為傳質(zhì)速率NA為定值,則:式中,V和L分別為通過(guò)微元體的氣相摩爾流率和液相摩爾流率;dA為微分單元的傳質(zhì)面積;a為傳質(zhì)的有效比表面積;h分別為轉子軸向高度。

       鮑爾環(huán)精餾是兩組分等摩爾反向傳遞,根據傳質(zhì)雙膜理論,定義KY為鮑爾環(huán)精餾過(guò)程中氣相以摩爾分數差為推動(dòng)力的總體積傳質(zhì)系數,則此微元體內傳質(zhì)速率方程可寫(xiě)為:ra和r;分別為轉子外緣半徑和內緣半徑;凡。為氣相總體積傳質(zhì)系數;Y和x分別為轉子中F因子增大,全回流條件下的氣液流量均增大,通過(guò)轉子的氣液兩相速率增大,氣液表面更新速率也隨之增大,故四種轉子的氣相總體積傳質(zhì)系數KYa均隨F因子增大而增加,有利于傳質(zhì);另一方面,F因子增大導致氣體在轉子內的停留時(shí)間變短,不利于傳質(zhì)。不利因素與有利因素相互競爭,在F<1.3 kg0s.o.s.s,時(shí),有利因素占優(yōu)勢,因而四種轉子的HETP均隨F因子增大而減小,即傳質(zhì)效率隨F因子增大而增大;但當F'>1.3 kgo.s.m o.s.s時(shí),不利因素略占優(yōu)勢,四種轉子的HETP均隨F因子增大而緩慢增大,即傳質(zhì)效率略有下降。

       轉子3. 4與轉子1, 2的HETP有較大差異主要是轉子內液相流動(dòng)存在差異。液相在鮑爾環(huán)旋轉床中主要以液滴、液膜和液絲的形式存在t。轉子1無(wú)填料,轉子2中鮑爾環(huán)的徑向填充有利于液滴從同心環(huán)網(wǎng)板進(jìn)入并穿過(guò)鮑爾環(huán)的空腔,因此液相在轉子1, 2中主要以液滴的形式存在,如圖7(a), (b)所示;轉子3, 4中鮑爾環(huán)的填充方式促使大部分迎面而來(lái)的液相碰撞在鮑爾環(huán)圓柱形面上而形成液膜,小部分液相仍以液滴形式從鮑爾環(huán)表面窗孔進(jìn)入鮑爾環(huán)的空腔,因此液相在轉子3, 4主要以液滴和填料表面的液膜形式存在,如圖7(c),(d)所示。盡管轉子3, 4中填料表面的液膜會(huì )隨液量的增加而變厚,但由于有面積足夠大的液膜,液量的增加對液膜的影響不如對液滴的影響明顯,所以,相對于轉子1, 2,轉子3, 4傳質(zhì)效率更佳,且在F因子較大時(shí)傳質(zhì)效率變化更緩慢。www.ingspirations.com

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