2. Основные признаки массообменных процессов.

Основными признаками массообменных процессов являются:

- применяются для разделения смесей;

- участвуют минимум 2 фазы;

- вещество переходит из одной фазы в другую за счет диффузии;

- движущая сила – разность концентраций;

- все процессы обратимы, направление процесса определяется законами фазового равновесия, фактическими концентрациями компонента в фазах и внешними условиями (P, t);

- переход вещества из одной фазы в другую заканчивается при достижении динамического равновесия.

3. Основное уравнение массопередачи.

- скорость массообменного процесса, где - масса вещества, переданная через 1-цу поверхности в 1-цу времени - движущая сила, - сопротивление массопереноса, - коэф массопередачи

Скорость массопередачи:

K_y – коэффициент скорости или массопередачи

Разность концентраций изменяется во времени, поэтому используем среднюю величину движущей силы:

или , кг

Размерность коэффициента массопередачи

Основное уравнение массопередачи

по жидкой фазе

За 1 час:

, кг/ч

4. Материальный баланс массообменного процесса.

П роведение любого процесса в химической технологии связано с использованием различных материалов и видов энергии, передаваемых в форме теплоты. Материальный баланс основан на законе сохранения массы. Цель составления состоит в выявлении всех участвующих в процессе потоков вещества и энергии с учетом потерь. Мат. баланс позволяет рассчитать внешние потоки вещества и энергии (потоки, входящие в данную систему и покидающие ее).

- общий вид материального баланса.

- количество пара.

- количество воды.

Переход вещества: G → L

y_н>y_к x_н< x_к

Интегрируем по всему аппарату:

- уравнение материального баланса

;

Уравнения расхода фаз

5. Рабочая линия.

Интегрируем до сечения а-а:

Уравнение линии концентраций (рабочей линии, оперативной линии)

Уравнение рабочей линии дает зависимость между рабочими (неравновесными) составами фаз в произвольном сечении аппарата. Оно позволяет выявить изменение концентраций по высоте аппарата.

6. Графическое представление массообменного процессса.

Линия концентраций устанавливает связь между концентрациями вещества в контактирующих неравновесных фазах

Кривая равновесия связывает концентрации данного вещества в равновесных фазах.

В зависимости от того, в каком направлении переносится компонент, расположение рабочей линии и линии равновесия может быть разное.

На верхнем рисунке перенос компонента происходит из фазы G в фазу L, при этом движущая сила равна в фазе G: и в фазе L: .

На нижнем рисунке перенос компонента происходит из фазы L в фазу G, при этом движущая сила равна в фазе G: и в фазе L: .

Пересечение или касание рабочей и равновесной линий означает, что процесс не может идти в заданных пределах

7. Движущая сила массообменных процессов.

Движущей силой массообменных процессов является разность концентраций (градиент концентраций) фактической в данной фазе G и равновесной с фактической в другой фазе L. Процесс протекает в направлении той фазы, в которой концентрация компонента меньше, чем это следует из условия равновесия.

- основное уравнение массопередачи → средняя движущая сила процесса определяет количество переданной массы вещества.

Движущая сила может быть выражена в любых единицах концентраций, но всегда где c – рабочая концентрация компонента в одной фазе, - концентрация компонента для данной фазы, равновесная с рабочей концентрацией в другой фазе.

Движущая сила пропорциональна скорости массообменного процесса. Она может быть средней интегральной и средней логарифмической.

Движущая сила зависит от положения рабочей и равновесной линий, чем ближе линии друг к другу, тем она меньше.