8.2.8. Інтенсифікація масовіддачі

Вплив перемішування на масообміні процеси проявляється в збільшенні коефіцієнта масовіддачі і поверхні контакту фаз (в системах рідина — газ і рідина — рідина). Тому для оцінки якості перемішування в таких випадках доцільно користуватися: об'ємним коефіцієнтом масовіддачі K_V=K (де  — питома поверхня контакту фаз, м²/м³); висотою одиниці перенесення маси (ВОП); висотою, еквівалентною одній теоретичній тарілці (ВЕТТ).

Коефіцієнт масовіддачі К, віднесений до поверхні контакту фаз, звичайно визначають з критеріальних рівнянь:

, (8.19)

де — дифузійний критерій Нуссельта; — дифузійний критерій Прандтля; — симплекс геометричної подібності.

Питома поверхня контакту фаз збільшується при перемішуванні систем, що включають рідку або газову дисперсні фази, внаслідок їх подрібнення:

, (8.20)

де — об'ємна частка дисперсної фази (в системі газ — рідина це відносний газовміст); d — діаметр частинок дисперсної фази.

Питома поверхня контакту фаз в системах рідина — рідина і рідина — газ залежить від питомої потужності перемішування [5]:

, (8.21)

де С — постійна; i — показник степеня: для систем рідина — рідина i = 0,5; С = 4,25; для систем газ — рідина (розчини електролітів) i = 0,6; С = 0,423; для систем газ — рідина (водні розчини спиртів) i = 0,35; С = 0,50; ρ_р — густина дисперсійної фази, кг/м³; — поверхневий натяг, Н/м; , — динамічна в'язкість дисперсної і дисперсійної фаз, Па·с.

При сорбції газів чистими рідинами рівняння (8.21) приймає вигляд:

, (8.22)

де — швидкість дисперсної фази, віднесена до повного поперечного перерізу апарата, м/с; — швидкість вільного піднімання бульбашок газу, м/с (при сталому режимі = 0,25 м/с).

Оскільки експериментально визначити поверхню дисперсних рідкої і газової фаз складно, розрахункові рівняння, отримані при обробленні експериментальних даних по масовіддачі, подають у такому вигляді:

, (8.23)

де φ — відносний вміст дисперсної фази.

Значення φ при перемішуванні в системі газ — рідина турбінними мішалками можна розрахувати за рівнянням Кольдербанка [5]:

(8.24)

Для масообміну в системі газ — рідина стосовно процесів культивування мікроорганізмів рівняння масопередачі при перемішуванні турбінними мішалками має вигляд [6]:

(8.25)

Рівняння для розрахунку коефіцієнтів масовіддачі наведені в [3,5,6,8].

Тип мішалки	С₀	m	q	f	k_D	k_H	k_h	k_b	k_П	k_Л	k_d₃	k_D₃	Параметри типової мішалки	Примітка
Турбінна в апараті: з сорочкою, відбивними перегородками	0,76	0,67	0,33	0,14	-0,13	-0,56	0,12						; ; ; ; ; ;	;
без відбивних перегородок	0,35	0,67	0,33	0,14	-0,1		0,05			0,15			Те ж
з вертикальним змійовиком (Рис.5.1.б)	0,036	0,67	0,33	0,14	-0,33				0,2				; ;	- число змійовиків;
із спіральним змійовиком і відбивними перегородками (Рис.5.1.а)	0,036	0,67	0,33	0,14	-0,1					0,28	0,5		; ; ; ; ; ; ; ; ;	За відсутності відбивних перегородок
Гвинтова (пропелерна) в апараті: з сорочкою і відбивними перегородками	0,514	0,67	0,33	0,14									; ; ; ; ; ; ;	При , ; при ,
без перегородок	0,54	0,67	0,25	0,14									Те ж
зі змійовиком	0,068	0,67	0,41	0,34									Те ж і ; ;
Лопатева в апараті: з сорочкою і відбивними перегородками		0,67	0,33	0,14	-0,39		0,34						; ; ;
без відбивних перегородок	0,36	0,67	0,33	0,14				0,13		0,15			; ; ; ;
із спіральним змійовиком	0,03	0,62	0,33	0,14				0,15		0,15		-0,25	Те ж і ;
Якірна в апараті із змійовиком	1,0	0,5	0,33	0,18
Те ж	0,36	0,67	0.33	0,18