И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 422
Текст из файла (страница 422)
тарелок и лвнжущая сила процесса находятся в обратном соотношении, т. е. чем больше лвижущая сила, тем меньше потребуется тсоретич. тарелок для заданного разделения. Действительное число тарелок, к-рос необходимо установить в аппарате, определяется 6% МАСС-СПЕКТРОМ ЕТРИЯ с помощью кпд. Рвзличают: кпд колонны ц, кпд тарелки цт н точечный клд По. Кпд колонны — отношение числа теоретнч, тарелок л к числу тарелок лл, практически установленных в колонне, т. е, 71 = и/л,.
Среднюю эквивалентную высоту теоретич, ступени контакта (теоретич. тарелки) /г, = Н/л, где Н-высота слоя насадки (в м), используют чаще всего для описания кинетики М. в наладочных аппаратах и пленочных аппаратах. Локальный (илн точечный) кпд По представляет собой отношение разности концентрации пара (газа), поднимающегося в двиной точке тарелки, и среднего состава пара (газа), поступающего на эту тарелку, к разности равновесной концентрации пара, отвечающей составу жидкости, покидающей зту тарелку, и среднего состава пара, поступающего на нее. Кпд тарелки 1!т, или кпд Мерфри, представляет собой отношение изменения среднего состава пара (газа) или кидкости на тарелке к изменению состава при доствкенин равновесной концентрации в результате контакта фаз на тарелке.
По значениям цо н Пт оценивается эффективность тарелки. Соотношение между ними определяет степень смещения жидкости на тарелке. При полном перемешивании жидкости Н ПаРа ЗиаЧЕНИЯ Цо И 7)т ДЛЯ КажДОй фаЗЫ СОВПалаЮт. Связь между разл. способами выражения движущей силы и кинетич. характеристик устанавливается в виде след. соотношений 1 — По — ехр(-К„арН/С«3 = ехр(-Хш) Чт* 11 */(! + )з( *) /г «,/г л/Х « — (л !" 1),1п) Если линия равновесия и рабочая линия параллельны, то т6/(.=й= ! н /г,=/гшмйш.
1. обр., прн расчете процессов массопередачи движущую силу процесса и кинетику М. принято выражать тремя способами: !) движущую силу процесса — через разность концентраций, а кинетику-через коэф. массоперелачи; 2) движущую силу продесса-косвенно, через число единиц переноса и параметр )с, а кинетику — через высоту единицы переноса; 3) движущую силу процесса †косвен, через число теоретич. ступеней контакта или через число теоретнч.
тарелок, а кинетику- через кпд или через высоту, эквивалентную теоретич. ступени контакта. Массообменные аппараты. Этн аппараты конструируют таким образом, чтобы в них создавались макс. пов-сть М., мнннм. гндравлнч. сопротивление прн макс.интенсивности межфазного переноса. Обычно стремятся уменьшить габариты аппарата с целью снижения материалоемкостн и обеспечить зкологич. чистоту отходящих потоков. В основу классификации массообменных аппаратов полокен принцип образования межфазной пов-сти: 1) аппараты с фиксированной пов-стью фазового контакта; к этому типу относятся насддочиые и пленочные аппараты, а такке аппараты (для сушки, с псевдооквкеннем), в к-рых осуществляется взаимод. газа (жидкости) с твердой фазой; 2) аппараты с пов-стью контакта, образуемой в процессе движения потоков; среди аппаратов этого типа наиб. Распространены тарельчвтые, для к-рых характерно дискретное взаимод.
фаз по высоте аппарата; к этому классу следует тикке отнести насадочиые колонны, работающие в режиме змульгировання фаз, и аппараты, в к.рых осуществляется М. в системе кндкость — жидкость (экстрдкция); 3) аппараты с внеш. подводом энергии — аппараты с мешалками (см. Неремешиванив), лудлгачиавиые аппараты, вибрационные (см.
Вибраиианиая техника), ратардые аппараты и др. Осн. параметры прн расчете массообменных аппаратов диаметр аппарата Р н его Высота Н или длина зоны контакта, необходимая для завершения процесса разделения ло заданных конечных концентраций. Эта величина определяется на основе кинетич. расчета, изложенного выше.
Диаметр аппарата зависит от скорости сплошной фазы (у, рассчитываемой длв полного сечения аппарата и иаз. приведенной скоростью. Для оценки предельно допустимого значения (у часто используют фактор Гп = (/х/ра, где ров 1307 плоти. газовой (паровой) фазы. Эффективность работы массообменных аппаратов оценивают в осн.
энергетич. затратами на М. и капитальными вложениями. При расчете и конструировании массообменных аппаратов исключительно важное значение имеют вопросы масттабнага лерехада от лаб. условий к промышленным, а также проблемы моделирования н оптимизации, Ближайцуие и отделенные перспективы хнм.
технологии несомненно связаны с развитием массообмениых процессов н аппаратов. Пути снижения энерго- и матеряалоемкости существующих произ-в в оси. сводятса к совершенствованию тепломассообменных процессов. Эффективность защиты окружающей среды от газовых выбросов и иром, сточных вод определяется успехами катализа и в равной мере эффективностью массообменных процессов, таких, как абсорбция, экстракция, адсорбция и др. Паиб. перспектявные пути интенсификации массообменных продыхов-использование явлеяий самоорганизации на межфазной пов-сти (напр., в рспультате возникновения локальнык гралиентов поверхностного натяжения), организованнав нестационариосгь массопередачн, воздействие пульсаций и вибраций, звуковых и ультразвуковых колебаний, электрич. и маги.
полей, разработка новых гидродинвмич. режимов н направленное совмещение хим. и массообмениых процессов. Лнм. Бард Р., Г~пюпрт В., Лсатеут Е, Яслсннк псрсносн, пор. с пнгл, М., !974; Кпфлров В. В., Основы мпссопсрслпчв, 3 нзд, М., 1979; а~в Р добпштп гз и., мпссопсрснос в аютсмк» с тмрлов Вазов, м., 19ОО, срвуд т. к., пйгеорд Р., Увлкн ч., мпссопсрсдвчп, лср. с ншл., м., 19ОХР Плвновскнд А И., Инколпсв П. И„Пронсссм в ппппрптм лнмнчсоков н нсФтслнмвческов шквологвн, 3 нзд., М, 1907; Броунштсдв Б И, Щсго св В. В, Гндрошшпмннп, массо. и тсдлообмсн в колоннмл ппнпрнтк», Л., 1900. о.л.ку с. МАСС-СПЕ(ч кРОМЙТРЙЯ (масоапектроскопяя, масс.спектральный анализ), метод анализа в-ва путем определения массы (чаще, отношения массы к заряду т/х) и относит. кол-вв ионов, получаемых при ионизацин исследуемого в-ва или утке присутствующих в изучаемой смеси.
Совокупность значений т/г и относит, величии токов этих ионов, представленная в виде графика или таблицы, наз. масс-спектром в-ва (рис. 1). г~т ЮО Ы и БО ) БО и й 40 в 10 т,г 15 50 75 100 123 150 Р с 1. Масс. спектр мс нлсплнпнлптп. Начало развитию М.-с. положено опытами Лж. Томсона (1910), исследовавшего пучки заряженных частиц, разделение к-рых по массам производилось с помощью электрич. и маги. полей, а спектр регистрировался на фотопластинки. Первый масс-спектрометр построен А. Демпстером в 19!8, а первый масс-спектрограф создал Ф.
Астон в !9!9; он же исследовал изотович. состав большого числа элементов. Первый серийный масс-спектрометр создан А. Пиром в 1940;его работы положили начало изотопной М.-с. Прямое соединение мвсо-спектрометра с газо-жидкостным хроматографом (1959) дало воэможность анализировать сложные смеси летучих саед„а соелинение с жидкостным хроматографом с помощью термораспылнт. устройства (1У83)- смеси труднолетучих соединений.
Масс-спектральные приборы Длв разделения ионов исслелуемого в-ва по величинам т/х, измерения этих величин и токов разделенных ионов 1308 о Ввод пребм Гке.реетевт 34 5 ! мн мн . мн,о мн' мн', ммм„' сн) н„о' (сн,),с' мн1 534 724 ВЗЗ 852 сн, н,о !сну),сн мн, 1309 42' используют маса-спектральные приборы, Приборы, в к-рых регистрация осуществляется электрич. моголами, наз. масс-спектро метрами, а приборы с регистрацией ионов на фотопластинках-масс-спектрографами. Масс-спектральные приборы состоят из сястемы ввода пробы (система напуска), ионного источника, разделительного устройства (масс-анализатора), детектора (приемника ионов), вакуумных насосов, обеспечивающих достаточно глубокий вакуум во асей вакуумной системе прибора, и системы управления и обработки данных (рнс.
2). Иногла приборы соединают с ЭВМ. Рие. 2. Блок-елене мвтп.епектрометрк Масс-спектральные приборы характеризуются чувствительностью, к-рая определяется как отношение числа зарегистрированных ионов к числу атомов введенной пробы. За або. порог чувствительности принимают миним. кол-во исследуемого в-ва (выраженное в г, молях), эа относительный-миним. массовую илн объемную долю в-ва (выраженную в %), к-рые обеспечивают регистрацию выходного сигнала прн отношении сигнал-шум 1:!. Ионный источини предназначен для образования газообразимх ионов исследуемого в-ва н формирования ионного пучка, к-рый направляется далее в масс-анализатор. Наиб.
униаерсальный метод нонизации в-ва-электро нный удар. Впервые осуществлен П. Ленардом (1902). Совр. источники такого типа построены по принципу источника Рнс. 3. Стемк и и то истопнике типе иотоиннке А. Ниро. ! — лоотаивнмв мшннт,2 квтад 3. емтвлкшмишна электрод; 4-по~ок элеюроное; 5-л кушке иек ранов; б- нил|ь и лут, 7 — ввод в.вк. А. Нира (рис. 3). Для нонизадии молекул обычно используют электроны с энергиями 70-100 эВ, к-рые движутся со скоростью 10в см(с и проходят путь, равный диаметру молекулы орг, спел. за !О" 'о с. Э~ого времени достаточно для удаления электрона нз молекулы в-ва и образования мол. иона- положительно заряженного ион-радикала М имеющего энергию 2 8 эВ. Ионы с мнннм. запасом энергии достаточно устойчивы и достигают приемника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
