آشنایی با تجهیزات تبادل جرم بین ۲ فاز:

بخش عمده ای از واحدهای علمیاتی انتقال جرم مربوط به تماس دو فاز غیر قابل امتزاج گاز – مایع می باشد. مهمترین واحدهای عملیاتی گاز- مایع عبارتند از تقطیر، جذب، رطوبت زنی و رطوبت گیری. واحدهای عملیاتی فوق الذکر می توانند توأم با انتقال جرم و حرارت باشند. از طرفی در بعضی گرادیان غلظت و نفوذ در هر دو فاز قرار می گیرد و حداقل یک جزء در دو فاز نفوذ می کند (مانند جذب جزء خاص از مخلوط گازی توسط حلال مایع) و در بعضی انتقال جرم در هر دو فاز صورت می گیرد و کلیه اجزاء در هر دو فاز نفوذ می کنند.(مانند تقطیر) .

لذا پیچیدگی واحدهای فوق از تقطیر تا رطوبت گیری کاهش می یابد. دستگاههای مختلفی برای تماس هر چه بهتر و انتقال جرم با راندمان بالاتر برای سیستم گاز – مایع استفاده شده اند. از جمله این دستگاهها می توان ظروف مجهز به توزیع کننده گاز (Sparger) ظوف مجهز به بهم زن مکانیکی، شوینده های ونتوری، ستونهای دیواره مرطوب، ستونهای پاشنده، ستونهای سینی دار و ستونهای پر شده را نام برد. در بسیاری از این دستگاهها به منظور بالا بردن سطح تماس بین دو فاز، یکی از فازها به صورت حبابهای گازی در فاز مایع در تماس با فاز مداوم دیگر قرار می گیرد (مانند پراکندگی گاز به صورت حبابهای گازی در فاز مایع درون ظرف مجهز به بهم زن یا پراکندگی فاز مایع در فاز گاز در ستون پاشنده و یا ایجاد فیلم مایع در ستونهای دیواره مرطوب یا برجهای پر شده).

سطح تماس و نحوه پراکندگی یک فاز دیگر (فاز مداوم) از پارامترهای مهم در طراحی هستند. در این بخش اشاره مختصری به بعضی از پارامترهای هیدرودینامیکی در دستگاههای مجهز به توزیع کننده گاز و دستگاههای مجهز به بهم زن مکانیکی خواهد شد. البته مطالب جامع تر در این خصوص در کتب مربوطه در مکانیک سیالات وجود دارد . نگاهی گذرا به شوینده های ونتوری و ستونهای پاشنده و ستونهای دیوراه مرطوب خواهیم داشت و بیشتر به طراحی هیدرولیکی ستونهای سینی دار و ستونهای پر شده می پردازیم که بسیار با اهمیت هستند و موارد استفاده فوق العاده زیادی دارند.

توضیح دستگاهها بر اساس پراکندگی گاز در مایع (دستگاههای مجهز به sparger- دستگاههای مجهز به هم زن مکانیکی – ستونهای سینی دار) و نیز پراکندگی مایع در گاز به صورت قطره یا به صورت فیلم مایع (شوینده های ونتوری، ستونهای پاشنده، ستونهای دیوراه مرطوب و ستونهای پر شده) خواهد بود.