Основное уравнение массопередачи
Классификация массообменных процессов
Фаза источник | ||||
Фаза приемник | Г | Ж | Т | |
Г | Мембранные процессы | перегонка ректификация Десорбция I | Десорбция II | |
Ж | абсорбция | экстракция | Десорбция II | |
Т | адсорбция | Фазовый переход 2 рода |
Ректификация- процесс многократного противоточного контактирования встречных неравновесных потоков пара и жидкости с целью разделения жидких гомогенных смесей на фракции.
Абсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов газовой смеси жидким поглотителем – абсорбентом.
Экстракция- процесс избирательного извлечения компонентов из жидкой смеси (или из твердого вещества) жидким экстрагентом.
Адсорбция – процесс избирательного поглощения компонентов газовой или жидкой смеси твердым поглотителем – адсорбентом.
Сушка – процесс удаления жидкости (влаги) из твердых материалов
Мембранные процессы – избирательное извлечение компонентов смеси или их концентрирование с помощью полупроницаемой перегородки- мембраны.
.
Основное уравнение массопередачи
Известны два вида переноса вещества – молекулярная и конвективная диффузия Молекулярная диффузия обусловлена переносом молекул вещества из области с большей концентрацией в область с меньшей концентрацией и протекает в неподвижной среде или ламинарных пограничных слоях.
Конвективная диффузия протекает в турбулентных средах.
Скорость переноса вещества из одной фазы в другую dM пропорциональна движущей силе процесса D, характеризующей степень отклонения систем от состояния равновесия, и поверхности контакта фаз dF . Следовательно:
( 4 )
где К коэффициент масссопередачи.( аналогично с теплопередачей)
Коэффициент массопередачи характеризует массу вещества, переданную из одной фазы в другую в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе процесса, равной единице.
Коэффициент массопередачи отражает уровень интенсификации процесса: чем больше величина К, тем меньше их размеров требуется аппарат для передачи заданного количества вещества. Одновременно следует воздействовать и на величину поверхности контакта фаз, стремясь ее максимальному развитию и обновлению в единице объема аппарата. Наибольшее влияние на интенсивность массоперенос оказывают гидродинамические и конструктивные факторы.
1.4. Правило фаз Гиббса, применение к процессам массообмена
При равновесии во всех частях системы должны быть постоянными давление и температура, в противном случае будут протекать процессы массо- и теплообмена.
Для равновесных систем выполняется правило фаз Гиббса, которое устанавливает зависимость числа степеней свободы (N)
N=К+2-Ф (5)
где N -число степеней свободы системы; К - число компонентов; Ф - число фаз.
Число степеней свободы системы - это число независимых переменных (температура, давление, концентрация компонентов), которые можно произвольно в определенных пределах изменять, не изменяя равновесие системы.
Если система находится в равновесии то N = 0 , если нет, то N > 0
В равновесной системе (N = 0) число сосуществующих фаз не может быть более Ф=К+2.
Для двухфазных систем, число степеней свободы системы равно числу компонентов (N = К). В основном в курсе далее будут рассмотрены двухфазные системы.
Бинарная смесь К=2, N=2, можно изменять температуру и концентрации, при постоянном внешнем давлении. В аппарате должен быть градиент t и x при постоянном π.(внутреннем давлении).
Для много компонентных систем (нефть) К→∞ и N→∞, Поэтому для многокомпонентных систем (характерных для нефтепереработки) число степеней свободы может быть весьма велико.
Дата добавления: 2020-10-14; просмотров: 349;