Вся теория (1094484)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

1 Основное кинетическое уравнение массопередачи. Коэффициент массопередачи и движущая сила процесса.

Основной закон массопередачи можно сформулировать, исходя из общих кинетических закономерностей химико-технологических процессов.
jм= = =Kм*ΔС – основной закон кинематики

Скоростью любого процесса МП будет называться количество вещества М, которое передается из одной фазы в другую через единицу поверхности контакта фаз F в единицу времени τ. [кг/м² *ч]

М=Км*ΔС*F, где Км – коэффициент массопередачи (скорость процесса), С-концентрация

Км= [кг/ед конц*м²]

В аппаратуре, используемой для проведения массообменных процессов, равновесные концентрации распределяемого вещества никогда не достигаются. Действительные концентрации распределяемого вещества, или рабочие концентрации, всегда отличаются от равновесных. Разность между этими концентрациями, характеризующая степень отклонения от равновесия, и представляет собой движущую силу массообменных процессов.

2 Движущая сила массообменного процесса при нелинейной равновесной зависимости. Число единиц переноса и его физический смысл.

Как было указано ранее, движущая сила массообменных про­цессов определяется степенью отклонения от равновесия. Определяется разностью между рабочей и равновесной концентрациями или равновесной и рабочей, в зависимости от того, какие из них больше. При этом очевидно, что движущую силу можно выражать либо через концентрации распре­деляемого вещества в фазе G, т. е. через Δy, либо через концентра­ции его в фазе L, т. е. через Δx.

Ниже указаны возможные варианты выражения движущей силы массообменных процессов при различных направлениях перехода распределяемого вещества. Поскольку концентрации распределяемого вещества можно выражать любыми способами, важно подчеркнуть, что во всех случаях движущей силой процесса будет разность между рабочей и равновесной концентрациями, взятая с положительным знаком.

GL LG

Из изложенного следует, что основное уранвение массопередачи можно записать:

dM=Ky*Δy*F=Kx*Δx*F, то есть Ky*Δy=Kx*Δx

Для одного и того же процесса, как правило Ky≠Kx и Δy≠Δx

Как видно из рисунков, движущая сила меняется с изменением рабочих концентрации, поэтому для всего процесса массообмена, протекающего в пределах концентраций от начальных до конечных, должна быть определена средняя движущая сила (Δyср и Δxср)

П ри определении средней движущей силы могут встретиться 2 случая:

- зависимость между равновесными концентрациями не линейна; для этого случая равновесная концентрация определяется общей функциональной зависимостью y_p=f(x)

- зависимость между равновесными концентрациями линейна, т.е. y_p=A_p*x(где А_р – постоянная величина)

Первый случай:

М=G*(y_н-y_к)=L*(x_к-x_н)=Ky*Δy*F=Kx*Δx*F

F=G*(y_н-y_к)/Ky*Δy, где (y_н-y_к)/Δy=m_y, аналогично для m_x

F=L*(x_к-x_н)/Kx*Δx, где (x_к-x_н)/Δx=m_x

m_x и m_y – число единиц переноса, которое показывает на сколько единиц изменяется рабочая концентрация под действием единицы движущей силы

Δyср=yн-yк/

Δxср=xк-xн/

3.Выражение для средней движущей силы и числа единиц переноса при линейной равновесной зависимости.

Так как движущая сила меняется с изменением концентраций, то для всего массообменного процесса, протекающего в пределах изменения концентраций, от начальных до конечных, должна быть определена средняя движущая сила процесса.

Для упрощения выводов, полагаем, что аппарат работает по противоточной схеме при идеальном вытеснении, линия равновесия прямая (т.е y=mx), m>1 и перенос вещества – из фазы Фx в фазу Фy (рис)

Движущая сила процесса в концентрациях фазы Фy (рис 15.5 а)

А для фазы Фx (рис б)

Где - большая, а - меньшая разности концентраций на концах массообменного аппарата.

При движущая сила может определяться как средняя неарифметическая, т.е. .

Аналогичные выражения и для прямоточного движения фаз, участвующих в массообмене. Более общие зависимости для определения движущей силы, когда линия равновесия криволинейна и структура потоков отлична от идеального вытеснения.

Число единиц переноса показывает на сколько единиц изменится рабочая концентрация под действием единицы движущей силы.

Mу=(yн-ук)/y Mx=(xк-xн)/x

4.Модифицированные уравнения массопередачи. Число единиц переноса. Высота эквивалентная единице переноса.

F=M/Ky*Уср=M/Kx*Xср (площадь поверхности контакта фаз)

Бываю случаи, когда поверхность контакта фаз легко определяется простым геометрическим вычислением.

В большинстве случаев поверхности геометрически неопределима и не дает возможности выйти на размеры аппарата. В этих случаях используем модифицированные уравнения МП заменяя F на V, м3или Н, м или n – числоступеней фаз контакта

1) V, м3

F= V*J, J- удельная поверхность контакта фаз (м2/м3)

V=M/Ky*J*Yср; Ky*J=Kyv- объемный коэффициент МП

Kx*J=Kxv

V=M/Kyv*Yср

V= M/Kxv*Xср – модифицированные уравнения

2) H, м

F = H*f*J, F-площадь поперечного сечения, м2

H*f=V

H=F/f*J ; F=M/Ky*Yср

M=G*(Yн-Yк)

H=(G/Ky*f*J)*(Yн-Yк)/Yср

(G/Ky*f*J) =hy- высота эквивалентная единице переноса

(Yн-Yк)/Yср= my

H=hy*my; H=hx*mx – модифицированные уравнения МП

Высота hy и hx имеет физический смысл

Обратный коэффициент МП Ky и Kx , а число единиц переноса my и mx имеет смысл величине обратной движущей силе процесса.

3) n- число ступеней изменения концентраций

Определим число единиц переноса moy Для случая, когда рабочая концентрация на входе в элемент y1, а на выходе Y2=Yр1 и назовем такое изменение концентраций ступенью изменения концентраций.

Moy=(A/A-Aр)*ln*A/Aр

Отсюда следует, что только при условиилинейных равновесныхирабочих зависимостей числоединиц переноса отвечающей одной ступени изменения концентраций moy есть величина постоянная не зависящая от концентраций.

Это утверждение дает возможность легко графически определить число единиц переноса n (зависимость линейная)

My=n*moy

Таким способом допустимо определять число единиц переноса и при нелинейной зависимости

n=2

Допускаем, что в пределах одной ступени можно принять существование линейной равновесной зависимости. Тогда число единиц переноса

My=сумма от 1 до n moy= сумма от 1 до n (Yн-Yк/Yср)

n- графически

Yн, Yк – графически; Yср- для каждой ступени рассчитывается

5.Материальный баланс массообменного процесса. Рабочая линия массообменного процесса.

В общем виде материальный баланс массообменных (диффузион­ных) процессов может быть составлен на основе следующих рас­суждений. Обозначим весовые скорости распределяющих фаз вдоль поверхности их раздела, выраженные в килограммах инертного вещества в час, через G и L, а концентрация распределяемого веще­ства соответственно У кг/кг инертного вещества и X кг/кг инертного вещества.

П ри У > У_р и отсутствии потерь в процессе взаимодействия фаз при параллельных потоках вдоль поверхности раздела величина

Рис. 11-2. К выводу уравнения рабочей линии процесРнс. 11-3. Рабочая линия процесса.

У уменьшается, а X увеличивается (рис. 11.2). Для элемента по­верхности имеем:

dM=G(-dY)=LdX (11.7)

Интегрируя уравнение (11.7.) в пределах от начальных до конеч­
ных концентраций У_н — У_к и Х_н — Х_k получим:

М = -G(У_К-У_Н) = G(У_Н-У_К) = L(Х_К-Х_н) (11.8)

Из уравнения (11.8) получим соотношения между весовыми пото­ками распределяющих фаз:

G=L

L=G

(11.9)

Интегрируя уравнение (11.7) в пределах от начальных концен­траций до текущих Yн-Y и Xн- X, получим:

G(У_Н-У) = L(Х - Х_н)

Откуда Y=-L/G*X+

где — L/G — удельный расход одной из распределяющих фаз.

Удобно процессы массообмена представлять графи­чески в координатах X — У (рис. 11-3), т. е. в виде зависимости между так называемыми рабочими концентрациями. Уравнение пря­мой, выражающее зависимость между рабочими концентрациями, называют обычно рабочей линией процесса.

6.Массобмен в системах без твердой фазы . Молекулярная и конвективная диффузия.

В процессах переноса распределяемого вещества (массы) из одной фазы в другую надлежит различать два случая: 1) перенос из потока жидкости в поток жидкости, или массообмен между потоками жид­кости, и 2) перенос из твердого тола в поток жидкости (или перенос в обратном направлении), т. е. массообмен между твердой фазой, содержащей внутри пор или капилляров распределяемое вещество, и потоком жидкости.Элементарными законами, которым подчиняется перенос распре­деляемого вещества из одной фазы в другую, являются закон моле­кулярной диффузии, закон массоотдачи и закон массопроводности.

Закон молекулярной диффузии или 1ый закон Фика.

Молекулярная диффузия в газах или р-ах жид-ти происходит в результате хаотического движения молекул. Перенос ве-ва осуществляется из области с более высокой концентрации в обл-ть с более низкой концентрацией, независимо от движения потоков.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов ответов (шпаргалок)