![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Кинетика массообменных процессов
При отклонении системы от состояния равновесия происходит переход вещества из фазы, в которой его содержание выше равновесного, в ту фазу, где содержание этого вещества ниже равновесного. Основное уравнение массопередачи. Движущая сила массообменных процессов. Скорость перехода вещества из одной фазы в другую пропорциональна степени отклонения от равновесия, которую можно выразить как разность рабочей и равновесной концентраций данного вещества в одной из фаз. Именно разность концентраций является движущей силой процесса массопередачи. Кроме того, скорость перехода вещества пропорциональна площади поверхности соприкосновения фаз. Скорость перехода ве- Основное уравнение массопередачи представим в виде
где Из уравнения (17.4) следует, что коэффициент массопередачи Направление процесса массопередачи удобно определять на диаграмме Y—X по взаимному расположению линии равновесия и рабочей линии. Если рабочая линия расположена над линией равновесия (рис. 17.3, а), то для любой точки (например, точки Если же рабочая линия располагается под линией равновесия (рис. 17.3, б), то для точки Рис. 17.3. Определение направления массопередачи по диаграмме Y—X, на которой рабочая линия расположена выше (а) и ниже (б) линии равновесия:
чей линии)
где где Среднелогарифмическое значение движущей силы определяется точно только в том случае, если линия равновесия и рабочая линия являются прямыми, а коэффициент массопередачи остается постоянным по всей длине аппарата. Однако линия равновесия часто отличается от прямой. В этом случае во избежание ошибок следует пользоваться более точным методом расчета Молекулярная и конвективная диффузия. Перенос вещества внутри фазы может происходить путем молекулярной диффузии, обусловленной беспорядочным движением молекул в неподвижной среде, либо посредством одновременно конвекции и молекулярной диффузии (конвективной диффузии), если перенос осуществляется в движущейся среде.. Процесс молекулярной диффузии описывается законом Фика, согласно которому масса вещества где DM — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом молекулярной диффузии и показывающий, какое количество вещества переносится в единицу времени через поверхность единичной площади при градиенте концентрации, равном единице. Коэффициент молекулярной диффузии DM представляет собой физическую константу, характеризующую способность данного вещества проникать вследствие диффузии в неподвижную среду. Следует помнить о том, что молекулярная диффузия всегда протекает в направлении уменьшения концентрации этого вещества. Значения DM зависят от его свойств, а также свойств среды, через которую оно проникает, температуры и давления. Молекулярная диффузия является весьма медленным процессом, особенно если он протекает в жидкости или твердом теле. В химической технологии применяют процесс конвективной диффузии, при проведении которого масса целевого компонента переходит из одной фазы в другую не только за счет молекулярного движения, но и в результате движения более крупных объемов одной фазы относительно другой. Для конвективной диффузии характерна более высокая скорость переноса вещества, чем для молекулярной. При массоотдаче перенос вещества в газе или жидкости при их турбулентном движении или перемешивании происходит одновременно вдоль потока и в поперечном направлении. Процесс массообмена между фазами. Уравнение массоотдачи. Перенос вещества из фазы в фазу можно описать на основе теоретического представления о наличии так называемого пограничного слоя между фазами (рис. 17.4). В каждой фазе условно выделяется ядро потока (т.е. основная масса потока) и пограничный слой у поверхности раздела фаз. При этом в ядре потока за счет конвекции происходит интенсивное перемешивание.
переходу вещества из одной фазы в другую. При этом на межфаз. ной границе достигается равновесие фаз. Мольный расход целевого компонента М' в пределах каждой фазы (потоки вещества направлены к границе раздела фаз и ох нее) можно выразить уравнениями массоотдачи, которые имеют вид
где Коэффициент массоотдачи может быть выражен различным образом в зависимости от выбора единиц измерения количества целевого компонента и движущей силы. Переход целевого компонента из газовой фазы в жидкую описывается основным уравнением массопередачи (17.4). Связь коэффициентов массопередачи и массоотдачи можно представить в виде Это уравнение аналогично уравнению (12.5), устанавливающему связь между коэффициентом теплопередачи и коэффициентами теплоотдачи.
|