Determining the droplet size in the spray extractor

Abstract

Аннотация: проведен анализ многочисленных формул для определения размера капли в жидкостной экстракции, необходимой для расчета межфазной удельной поверхности, и предложено уравнение, которое полностью описывает эксперимент. Ключевые слова : жидкость, поток, фаза, экстракция, капля, диаметр. УДК 66.01.77 Классификация аппаратуры для проведения процессов жидкостной экстракции широко описана в литературе. [1][2][3][4][5][6][7]. Простейшей конструкцией аппарата для проведения процесса экстракции является распылительная колонна. Распылительная колонна представляет собой трубу, в которой противотоком двигаются сплошная и диспергированная фазы. Ввод диспергированной фазы в колонну осуществляется методом распыления диспергированной фазы с помощью распылительного устройства. В зависимости от объемной подачи диспергируемого компонента наблюдается пять различных режимов работы распылительной колонны [1,[8][9][10][11][12]. Первый -редкие капли со спутниками меньших размеров. Второй-исчезновение спутников и образование цепочки монодисперсных капель. Третий -образование струи длиной 1-2 см с дальнейшим распадением на однородные капли. Четвертый -распадение струи. Пятый -единая струя, которая распадается на мелкие струйки.По мере уменьшения размеров капель снижается скорость их движения. При достижении относительной скорости, равной скорости свободного падения по Стоксу, наступает захлебывание колонны [1].Дисперсные системы в большей степени характеризуются полидисперсностью размеров частиц, колеблющихся в широких пределах от 1 мкм до 200 мкм, хотя в потоке могут встретиться частицы коллоидных размеров и более крупные частицы. Однако, состояние дисперсного потока, его агрегативная устойчивость к изменению размеров и седиментационная устойчивость к осаждению, в целом определяющие структуру спектра дисперсий, характеризуются размерами частиц. Следует отметить, что процессы, протекающие в дисперсных системах, сопровождаются не только столкновением и укрупнением сталкивающихся капель, но и обратным явлением -дроблением, вызванным тем, что сильно взаимодействовавшие частицы разлетаются на осколки либо не могут сохранять устойчивое состояние и распадаются самопроизвольно или под действием каких-либо возмущений на их внешней поверхности. Таким образом, в дисперсных системах существует некоторый размер max a , выше которого капли неустойчивы, деформируются и мгновенно разрушаются и минимальный размер min a , определяющий нижний порог устойчивости капель, т.е. при определенных условиях течения капли, достигшие этих размеров, не могут дальше дробиться. Максимальный размер частиц характеризует неустойчивое состояние капель и пузырей, зависящих от гидродинамических условий течения дисперсной среды, при определенных условиях турбулентного течения проявляет склонность к распаду и дроблению единичной капли. Минимальный размер частиц в потоке характеризует состояние капли или пузыря гидродинамически устойчивое к дроблению при определенных условиях течения потока и при большой концентрации частиц склонность к их интенсивному столкновению...