Интенсивная обработка лекарственного сырья - Молчанов Г.И.
Скачать (прямая ссылка):
где єі — коэффициент, учитывающий уменьшение скорости взвешивания частиц из-за увеличения турбулентной вязкости потока при наличии колебаний; ег — коэффициент, учитывающий инерционные свойства частиц; Wg — скорость взвешивания в равномерном потоке, м/с.
Существует несколько видов массообмена при различных способах передачи механических колебаний среде:
— при колебательном движении твердого тела в покоящейся жидкости или жидкости, движущейся с заданной скоростью;
— при колебаниях потока жидкости в среде взвешенных твердых частиц сырья;
— между слоем твердых частиц и пульсирующим потоком жидкости.
Кинематика движения твердой частицы в пульсирующем потоке жидкости определяется критериями М И ф, позволяющими определять те условия, при которых применение колебаний ускоряет процесс внешнего массообмена и зависит как от параметров поля механических колебаний, так и физической характеристики среды и
СЫрЬЯ. „ .
Для области Re< 1:
м = ^іош. (23)
49
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ_________ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
для области Re>500:
? = I* —— ¦ -4. (24)
т Pi — Pi d * v 7
где Re — критерий Рейнольдса; d — эквивалентный диаметр частицы, мм; pi — плотность частицы, кг/м3; р1 —
плотность среды, кг/м3; со — частота колебаний, Гц; А — амплитуда колебаний, см; р,— коэффициент динамической вязкости среды, Па-с; Iі — коэффициент сопротивления среды, Па-м. С увеличением критерия М в области Re<l и с уменьшением ф в области Re>500, т. е. в областях, близких к ламинарному и турбулентному потокам, интенсификация процесса внешнего массообмена будет увеличиваться за счет увеличения скорости обтекания частицы потоком.
Массообмен в пульсирующей среде в зависимости от поля механических колебаний и параметров внешней диффузии определяется критериальным уравнением ки* нетики массообмена:
Nu=:f(ReM, Eel, I, Рх, GT, Ат, <pt), (25)
где Nu—критерий Нуссельда (Nu=Kod/D), где Ко — коэффициент массоотдачи, кг/м2; D — коэффициент диффузии, м2/с; ReM = coA2/v; Re1M=(odA/v— модифицированные критерии Рейнольдса (v — коэффициент кинематической вязкости среды, м2/с), I = d/A — симплекс, учитывающий влияние пульсации, Pr=v/D — коэффициент Прандтля, Gr= (рар1)/р1 • gd8/v2 — коэффициент Грасгофа (р8 — плотность насыщенного раствора, кг/м3, g — ускорение силы тяжести, м/с2), Аг= (pip^/p^gdVv2 — коэффициент Архимеда, ф1=и/&)А — критерий соотношения скоростей (и — скорость потока).
В уравнении влияние пульсации определяется в основном критериями ReM, Re!M, І, Фі-
Уравнение упрощается при рассмотрении каждого из конкретных случаев взаимодействия пульсирующей среды с колеблющейся (вибрирующей) частицей [2].
Колебания частицы в неподвижном или движущемся потоке жидкости
Выявление кинетики массообмена при колебательном движении твердого тела в покоящейся жидкости или жидкости, движущейся с заданной скоростью, позволяет уста-
50
ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ___ММА им. И.М. Сеченова
Молчанов Г.И. ИНТЕНСИВНАЯ ОБРАБОТКА ЛЕКАРСТВЕННОГО СЫРЬЯ
новить связь между процессом массопереноса и характеристикой поля механических колебаний. Однако на практике конструктивно сложно создать вибрацию твердой частицы в неподвижной жидкости или в ее потоке. Тем не менее в последнее время появился ряд работ по совершенствованию технологии выделения биологически активных веществ методом турбоэкстракции или измельчения в среде экстрагента, отчасти с использованием ро-торно-пульсационной аппаратуры, где колебания (вибрация) частицы сырья наиболее выражены [12, 31, 33, 34].
При этом частицы сырья в жидкости совершают гармонические колебания в горизонтальной плоскости с частотой и амплитудой колебательного устройства аппарата. Вокруг такой колеблющейся частицы возникают вторичные течения, ускоряющие скорость их обтекания. В результате толщина диффузионного слоя, сформированного около частицы, уменьшается.
При обработке лекарственного сырья (растворении, экстрагировании) в условиях, близких к условиям, создаваемым в современных приборах, используемых в фармации для ускорения массопереноса: при амплитуде 0,05^А^0,4 см, частоте 0 = 3+36 Гц, условном эквивалентном диаметре частиц сырья 0,47-j-1,5 см, критериях Гросгофа<1000, Рейнольдса—0,8—640, Прандтля—600 и симплексе I (d/A), равном 3,63; 4,5; 6,6; 9,77 (при возвратно-поступательном движении частицы) находим:
где Nu0, Nuk — критерии Нуссельда без колебаний и при колебаниях, остальные обозначения те же, что и в формуле 25.
Из выражения 26 видно, что влияние колебания частицы на массообмен сводится к определению величины двух критериев. Как показывает расчет, коэффициент массо-передачи при таком движении частицы увеличивается в 30 раз.
