Вопрос 1

Рассмотрим перенос теплоты в однофазной сплошной изотропной среде. Примем, что теплоемкость, теплопроводность и плотность среды постоянны, т.е. с_р — const, λ = const и р=const, а также что q_л = 0.

В случае переноса теплоты потенциалом переноса является удельная объемная энтальпия:

Плотность потока теплоты, вызванного стремлением системы к термодинамическому равновесию, определяется законом Фурье. Тогда основное уравнение переноса субстанций для случая переноса теплоты (при условии неразрывности потока несжимаемой жидкости, постоянстве теплоемкости с_р и теплопроводности λ жидкости, а также при отсутствии источников теплоты, т. е. γ = 0) записывается так:

(1)

Раскроем в уравнении дивергенции скалярного произведения t и grad t

(2)

(3)

Запишем уравнение (1) с учетом уравнений (2) и (3):

Или в развернутой форме:

В неподвижной среде , тогда

Вопрос 2

На рисунке представлена схема роторного центробежного абсорбера с вертикальным вращающимся валом в этом аппарате вращающиеся тарелки укрепленные на валу чередуются с неподвижными тарелками, которые крепятся к корпусу колонны. Тарелки 1 снабжены кольцевыми аертикальными ребрами, а тарелки 2 – коаксиальныим ребрами. При таком устройстве между вращающимися и неподвижными тарелками образуются кольцевые каналы. Жидкость поступает в центральную часть колонны и под действием центробежной силы разбрызгивается кромкой вращающегося ребра. Капли пролетают пространство заполненное газом, и ударяются о стенку соответствующего ребра неподвижной тарелки. Таким образом при движении жидкости от центра к периферии тарелки происходит многократное контактирование фаз. Механические абсорберы компактнее и эффективнее распыливающих абсорберов других типов. Однако они гораздо сложнее по устройству и требуют больших затрат энергии.

Вопрос 3

Экстракция жидкостная – извлечение растворенного в одной жидкости вещества другой жидкостью, практически не смешивающейся или частично смешивающейся с первой. Этот процесс представляет собой переходи извлекаемого вещества из одной жидкой фазы в другую. Процесс протекает при непосредственном контакте двух жидких фаз. Процесс применяют для извлечения растворенного вещества или группы веществ сравнительно невысоких концентраций.

Экстракцию из твердых веществ жидкостью называют экстрагированием. Если в этом процессе в качестве растворителя используется вода, то такую экстракцию называют выщелачиванием.

Процессы жидкостной экстракции применяются в хим, нефтехим, фармацевтической, гидрометаллургической и других отраслях промышленности, при получении редких и рассеянных элементов, с целью извлечения ценных или токсичных веществ из растворов, в том числе и из сточных вод предприятий, а также для получения концентрированных растворов этих веществ.

Жидкостная экстракция наряду с перегонкой один из основных методов разделения однородных жидких смесей. Экстракция обычно экономически выгоднее. На рисунке представлены основные схемы проведения экстракционных процессов. Без регенерации экстракта (18.1 а) исходный раствор (Ф_х+М) и экстрагент (Ф_у) подают в экстракционный аппарат – экстрактор, в котором происходит перенос вещества М из фазы Ф_х в Ф_у. в результате получают экстракт(Ф_{у +М}) и рафинат (Ф_х).

Билет 18