Материальный баланс.
В стационарных условиях закон сохранения массы для всего аппарата в виде материального баланса может быть представлен:
(1.6)
, – соответственно, расходы жидкой и газовой фаз; х, у – концентрация распределяемого компонента в фазах; н – начальное, к – конечное состояние.
Материальный баланс по распределённому компоненту при отсутствии химических реакций имеет вид:
(1.7)
В случае постоянства расходов и уравнение (1.7) упрощается:
(1.8)
Для элементарного участка аппарата имеем:
– dy= dx (1.9)
Знак минус свидетельствует о противоположном изменении концентрации распределяемого компонента в фазах, если в одной фазе увеличивается, то в другой – наоборот, уменьшается.
1.3 Уравнения рабочих и равновесных линий.
Предположим, что перенос распределяемого компонента происходит из фазы в фазу .
Рис.1.2. Схема массообменного процесса в противоточном аппарате.
Из уравнения материального баланса можно получить уравнение рабочей линии.
Уравнение материального баланса для нижней части аппарата до сечения А-А:
(1.10)
поступает расходуется
Находим из (1.10) у:
В случае постоянства расходов и получим:
(1.11)
Полученное уравнение (1.11) является уравнением рабочей линии и представляет собой уравнение прямой линии.
Аналогичным образом может быть получено уравнение рабочей линии для прямоточного аппарата.
Рис.1.3. Схема массообменного процесса в прямоточном аппарате
(1.12)
поступает расходуется
Находим из (1.12) у: , если расходы не меняются, т.е. и =const, то:
(1.13)
а б
Рис.1.4. Рабочие линии: а – противоток, б – прямоток.
Запишем уравнение равновесной линии, связывающее рабочую концентрацию распределяемого компонента в одной из фаз с его равновесной концентрацией в другой фазе. Под равновесной концентрацией в произвольном сечении аппарата понимают концентрацию компонента в фазе, находящейся в равновесии с другой, состав которой определяется рабочей концентрацией. Уравнение равновесной линии:
у*=mх (1.14)
Здесь у* - равновесная концентрация в фазе G, х – рабочая концентрация в фазе L,
m – коэффициент распределения.
Рис.1.5. Рабочие (1 и 2) и равновесная (3) линии.
Рабочая концентрация распределяемого компонента в фазе G превышает равновесную. Поэтому распределяемый компонент будет переходить из G фазы во вторую фазу L, до равновесия т.к. .
Дата добавления: 2018-05-10; просмотров: 728;