Расчет мембранных процессов

При расчете мембранных процессов известными параметрами являются количество ( ) и состав исходного раствора ( ), концентрация пермеата ( ), выход пермеата ( ) (рисунок 8.29).

 

 

Рисунок 8.29 – К расчету мембранных процессов

Порядок расчета:

1) определяют количество пермеата:

                                    ;                                       (8.47)

2) составляют материальный баланс по потокам:

                             ;                                         (8.48)

3) составляют материальный баланс по компоненту:

                            ;                                (8.49)

 

 

4) определяют эффективность мембраны:

                              ;                                  (8.50)

5) выбирают тип мембраны;

6) находят рабочую поверхность мембраны из основного уравнения массопередачи:

,                                 (8.51)

где   М – количество компонента, проходящего через мембрану.

 

Вопросы для самоконтроля

 

1. Охарактеризуйте массоперенос в твердой пористой фазе.

2. Запишите уравнение массопередачи для систем с участием твердой фазы.

3. В чем состоит сущность конвективной, контактной, радиационной, сублимационной и диэлектрической сушки?

4. Перечислите и охарактеризуйте виды связи влаги с материалом.

5. Раскройте принципы построения диаграммы «I–x» состояния влажного воздуха. Как определяются параметры влажного воздуха с помощью этой диаграммы?

6. Составьте тепловой баланс конвективной сушки.

7. В чем особенности материального баланса конвективной сушки?

8. Поясните принципы построения кривых и их использования для расчета скорости и времени сушки.

9. Что понимается под кристаллизацией?

10. Проведите анализ диаграмм состояний системы «газ –жидкость – твердое тело».

11. Составьте материальный и тепловой баланс кристаллизации.

12. Поясните особенности кинетики кристаллизации.

13. Опишите устройство и принцип действия кристаллизаторов.

14. Назовите наиболее рациональные области применения адсорбции.

15. Охарактеризуйте равновесие при адсорбции.

16. Как составляется материальный баланс адсорбции?

17. Покажите устройство и принцип действия адсорберов с неподвижным слоем адсорбента.

18. Раскройте принципы и назовите стадии расчета адсорберов.

19. Что понимается под мембранными процессами разделения? Дайте их классификацию.

20. Что является движущей силой баромембранных процессов? Как ее рассчитывают?

21. Дайте классификацию мембран.

22. Приведите схему расчета мембранных процессов.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Основные термины и определения

 

Абсолютная влажность – количество водяных паров, содержащихся в 1 м³ влажного воздуха.

Абсорбент – жидкий поглотитель для избирательного поглощения абсорбтива в процессе абсорбции.

Абсорбция – избирательное поглощение газов или паров жидкости поглотителем (абсорбентом). Этот процесс представляет собой переход вещества из газовой или паровой фазы в жидкую.

Адсорбент – твердое тело, на поверхности пор которого конденсируется поглощаемое вещество (адсорбтив) в процессе адсорбции.

Адсорбция – избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкости веществ твердым поглотителем, способным поглощать одно или несколько веществ из смеси. Этот процесс представляет собой переход вещества из газовой, паровой или жидкой фазы в твердую. Применяют для извлечения того или иного вещества (или веществ) достаточно низкой концентрации из их смеси.

Азеотропная перегонка – перегонка с введением специальных растворителей, применяется для разделения азеотропных смесей. При азеотропной перегонке применяют растворители, образующие с одним из компонентов азеотропную смесь с минимальной температурой кипения. Растворитель удаляется с дистиллятом.

Азеотропные смеси (нераздельнокипящие) – смеси, обладающие следующими особенностями: 1) имеют минимальную или максимальную температуру кипения по сравнению со смесями этих компонентов другого состава; 2) испарение азеотропной смеси, как и чистых веществ, происходит при постоянной температуре; 3) азеотропная смесь испаряется без изменения состава.

Активность адсорбента – количество вещества, поглощенного единицей веса (или объема) адсорбента за время от начала адсорбции до начала «проскока», определяет динамическую активность адсорбента. Количество вещества, поглощенное тем же количеством адсорбента за время от начала адсорбции до установления равновесия, характеризует статическую активность.

Аэрозоли – системы, состоящие из твердых или жидких частиц, взвешенных в газообразной среде (например, пыль, дым, туман).

Бинодальная кривая (кривая равновесия) – кривая, разбивающая диаграмму на две области. Область, ограниченная этой кривой, соответствует двухфазным (расслаивающимся) системам и является рабочей частью треугольной диаграммы. Область диаграммы, лежащая вне этой кривой, соответствует гомогенной системе.

Влагосодержание воздуха – количество водяного пара (кг), приходящееся на 1 кг абсолютно сухого воздуха.

Влажный воздух – смесь сухого воздуха с водяным паром.

Водоотводчики (конденсатоотводчики) – устройства, применяемые для удаления из аппарата конденсата без выпуска с ним пара.

Водяной пар – теплоноситель (насыщенный водяной пар), имеющий следующие преимущества: 1) высокий коэффициент теплоотдачи; 2) большое количество тепла, выделяемое при конденсации единицей количества пара; 3) возможность транспортировки по трубопроводам на значительные расстояния; 4) равномерность обогрева, так как конденсация пара происходит при постоянной температуре; 5) легкое регулирование обогрева.

Вторичный пар – пар, образующийся при выпаривании растворов.

Выпаривание – процесс концентрирования растворов, заключающийся в удалении растворителя путем испарения при кипении.

Высота единицы переноса – высота участка, соответствующая одной единице переноса.

Гетерогенные (неоднородные) системы – системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, составляющие систему, могут быть в принципе механически отделены одна от другой.

Гигроскопическая точка – равновесная влажность, соответствующая полному насыщению среды влагой.

Гидравлическая депрессия – температурная поправка, которая учитывает повышение давления в аппарате вследствие гидравлических потерь при прохождении вторичного пара через ловушку и выходной трубопровод.

Гидравлический радиус – отношение площади сечения потока S к смоченному периметру канала (трубопровода) П: r_г = S / П.

Гидростатическая депрессия – температурная поправка, которая вызывается тем, что нижние слои жидкости в аппарате закипают при более высокой температуре, чем верхние (вследствие гидростатического давления верхних слоев).

«Глухой» пар – пар, который не соприкасается с обогреваемой жидкостью, жидкость отделена от него стенкой, через которую и передается тепло.

Градирни – аппараты башенного типа, в которых охлаждаемый воздух движется снизу вверх навстречу стекаемой жидкости. При этом охлаждение происходит не только за счет теплоотдачи, но в значительной степени и за счет испарения части жидкости.

Граничные условия – условия, характеризующие взаимодействие среды с телами, ограничивающими объем, в котором протекает процесс.

Греющий пар – насыщенный водяной пар, используемый в качестве теплоносителя в выпарных аппаратах.

Движущая сила гидродинамического процесса – разность давлений между двумя точками или сечениями аппарата.

Движущая сила процессов массопереноса – в общем случае разность химических потенциалов распределяемого компонента в фазах. В частных случаях - разность между рабочими и равновесными концентрациями: Dу = у - у* или Dх = х* - х .

Десорбция – процесс, обратный абсорбции или адсорбции, то есть выделение растворенного газа из жидкости или выделение сорбированного вещества из твердого поглотителя.

Диаграмма « I - х» – диаграмма состояния влажного воздуха, разработанная Л.К. Рамзиным, на которой наглядно изображается и с достаточной точностью для технических расчетов определяется изменение основных свойств воздуха при нагревании, охлаждении и осушке. Диаграмма построена в координатах «энтальпия (ось ординат) – влагосодержание (ось абсцисс)». Угол между осями координат составляет 135^оС.

Дисперсная фаза – внутренняя фаза, находящаяся в тонко раздробленном состоянии.

Дисперсность D – величина, обратная поперечному размеру частиц.

Дисперсный состав – процентное содержание частиц различного размера.

Дистиллят – конденсированные пары компонента с большей летучестью, образующиеся при разделении смеси в процессе перегонки или ректификации.

Диффузионное сопротивление – величина, обратная коэффициенту массопередачи: R = 1/ К_х,у.

Диффузия – движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или установлению их равновесного распределения.

Диэлектрическая сушка – сушка, производимая путем нагревания высушиваемых материалов токами высокой частоты.

Дым - система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размерами от 0,3 до 5 мкм; она образуется при горении.

Единый кинетический закон: Скорость процесса прямо пропорциональна движущей силе и обратно пропорциональна сопротивлению.

Закон Генри – равновесное парциальное давление пропорционально содержанию растворенного газа в растворе.

Закон Дальтона – полное давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений компонентов.

Закон Рауля – парциальное давление пара каждого компонента идеальных смесей зависит от температуры и содержания данного компонента и пропорционально молярной доле данного компонента в смеси.

Законы равновесия определяют условия, при которых перенос любой субстанции прекращается.

Излучательная способность – полное количество энергии, излучаемое в единицу времени единицей поверхности тела. Е = Q/Ft.

Изотерма адсорбции – кривая, характеризующая адсорбционное равновесие, при котором устанавливается определенная зависимость между концентрацией адсорбированного вещества и его концентрацией в фазе, соприкасающейся с адсорбентом.

Изотермическая поверхность – геометрическое место всех точек с одинаковой температурой.

Инверсия фаз – переход дисперсной фазы в сплошную или наоборот, возможный при определенном массовом соотношении фаз.

Интенсивность перемешивания определяется количеством энергии, подводимой к единице объема (или массы) перемешиваемой жидкости в единицу времени.

Ионный обмен – избирательное извлечение ионов из растворов электролитов. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого вещества из жидкой фазы в твердую. Применяют для извлечения веществ из растворов, в которых эти вещества находятся при низких концентрациях.

Капельная конденсация пара – образование капель конденсата на несмачиваемой поверхности.

Кинетика кристаллизации – скорость процесса кристаллизации, определяемая скоростью диффузии растворенного вещества через пограничный слой либо скоростью слияния вещества с телом кристалла.

Кинетическая кривая – основа графического метода определения числа реальных ступеней, геометрическое место точек рабочих концентраций в фазах на выходе со ступени.

Коагуляция – процесс укрупнения твердых частиц вследствие их слипания.

Коалесценция – процесс укрупнения капель или пузырей путем их слияния.

Колпачковые тарелки. В колпачковых тарелках газ барботирует через жидкость, выходя  из прорезей колпачков, расположенных на каждой тарелке. В прорезях газ дробится на мелкие струйки, которые при выходе из прорези почти сразу поднимаются вверх и, проходя через слой жидкости на тарелке, сливаются друг с другом.

Конвективная сушка – сушка путем непосредственного соприкосновения сушильного агента (нагретого воздуха, топочных газов) с высушиваемым материалом.

Конвекция – перенос тепла путем перемещения макрообъемов среды в направлении теплопереноса, то есть этот механизм характерен только для сред, которые обладают текучестью.

Контактная сушка – сушка путем нагревания высушиваемого материала тем или иным теплоносителем через стенку, проводящую тепло.

Концентрация вещества – отношение количества какого-либо компонента смеси (молярная концентрация, моль/м³) или его массы (массовая концентрация, кг/м³) к объему смеси. На практике часто используют безразмерную величину – массовую, молярную или объемную долю, равную отношению массы, количества или объема какого-либо компонента смеси соответственно к массе, количеству или объему смеси.

Коэффициент избытка флегмы – отношение рабочего флегмового числа к минимальному.

Коэффициент массоотдачи b_{у, х}  показывает, какое количество вещества переходит от единицы поверхности раздела фаз в ядро потока или наоборот в единицу времени при движущей силе, равной единице.

[b_{у, х}] = [М/ FDх,у] = [м/с].

Коэффициент массопередачи К показывает, какое количество распределяемого вещества переходит из фазы в фазу в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе, равной единице; характеризует скорость процесса переноса вещества из одной фазы в другую. К = 1/ R , где R – сопротивление.

Коэффициент молекулярной диффузии D показывает, какое количество вещества диффундирует в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном единице. [D] = =[M¶n/Ft¶c] = [м²/с].

Коэффициент полезного действия колонны h равен отношению числа теоретических ступеней к числу необходимых рабочих (действительных) ступеней n_д (h зависит от скоростей фаз, физических свойств, структуры потоков и других факторов): h = n_т / n_д.

Коэффициент распределения (константа фазового равновесия) – отношение концентраций распределяемого компонента в фазах при равновесии: m = y*/x.

Коэффициент смачиваемости насадок – коэффициент, учитывающий неполное смачивание насадки, вследствие чего в процессе массопередачи участвует не вся поверхность насадки, а лишь некоторая активная ее часть.

Коэффициент сушки – количество (кг) испаренной влаги в 1 с, приходящееся на 1кг сухого вещества.

Коэффициент теплоотдачи a показывает, какое количество теплоты передается от теплоносителя к 1 м² поверхности стенки (или от стенки с поверхностью 1 м² к теплоносителю) в единицу времени при разности  температур  между  теплоносителем  и  стенкой в 1 К. [a] = = [Q / Ft Dt] = [Вт/ м²*К] = [Дж/ м²*с*К].

Коэффициент теплопередачи К показывает, какое количество теплоты передается от горячего теплоносителя к холодному за одну секунду через 1 м² разделяющей теплопроводящей стенки при разности температур между теплоносителями в 1 К.

Коэффициент теплопроводности l  показывает, какое количество теплоты проходит вследствие теплопроводности в единицу времени через единицу поверхности теплообмена при падении температуры на один градус на единицу длины нормали к изотермической поверхности [l] = [-Q / Ft*(¶l/¶t) ] = [Дж / м*с*К] = [Вт/м*К].

КПД Мерфри (эффективность ступени или тарелки) – отношение изменения концентрации данной фазы на ступени к движущей силе на входе той же фазы в ступень; обозначают Е_у и Е_х.

Кристаллизация – процесс выделения твердого растворенного вещества из его раствора (кристаллизация из раствора) или процесс выделения твердой фазы при затвердевании веществ, находящихся в расплавленном состоянии (кристаллизация из расплава).

Критерии теплового подобия:

критерий Пекле характеризует соотношение между интенсивностью переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью в движущемся потоке: Ре = wl/а;

критерий Био – безразмерный комплекс, который характеризует соотношение   между   внешним   и  внутренним   теплопереносом:

Bi = al/l;

критерий Грасгофа характеризует соотношение сил трения, инерции и подъемной силы, обусловленной различием плотностей в отдельных точках неизотермического потока: Gr = gl³ bDt/n²;

критерий Нуссельта характеризует интенсивность перехода теплоты на границе раздела фаз. Характеризует отношение суммарного переноса теплоты конвекцией и теплопроводностью (т.е. теплоотдачей) к теплоте, передаваемой теплопроводностью;

критерий Прандтля характеризует вязкостные и температуропроводные свойства теплоносителя; связь скоростного и температурного полей: Pr = n/а;

критерий Фурье характеризует условия подобия неустановившихся процессов теплоотдачи: Fo = at/l²;

критерий Шервуда (диффузионный критерий Нуссельта) – безразмерный комплекс, который характеризует отношение скорости переноса вещества (конвективного и молекулярного - b) к молекулярному переносу (D). (Sh является аналогом теплового критерия Нуссельта, а также является определяемым критерием, поскольку в него входит величина b.)

Критическая влажность – влажность, соответствующая начальной точке периода падающей скорости сушки.

Лимитирующая стадия при массопередаче - стадия, которая определяет общую скорость процесса. Если коэффициент b_х велик, то 1/b_у >> m/b_х и K_y » b_у, то есть лимитирующей стадией процесса является диффузионное сопротивление в фазе Ф_у. Если велики значения b_у и m, то 1/b_х >> 1/(mb_у) и K_х » b_х , то есть лимитирующей стадией в данном случае является диффузионное сопротивление в фазе Ф_х.

Линия равновесия – кривая, изображающая зависимость равновесной концентрации от любой концентрации этого вещества.

Массоотдача – перенос вещества внутри фазы: из фазы к границе раздела фаз или, наоборот, от границы раздела в фазу (по аналогии с процессом переноса теплоты внутри фазы – теплоотдачей).

Массопередача – процесс перехода вещества (или нескольких веществ) из одной фазы в другую в направлении достижения равновесия. В отличие от теплопередачи, которая происходит обычно через стенку, массопередача осуществляется, как правило, при непосредственном соприкосновении фаз (за исключением мембранных процессов).

Мембрана – полупроницаемая перегородка, пропускающая определенные компоненты жидких или газовых смесей.

Мембранные процессы – избирательное извлечение компонентов смеси  или их концентрирование с помощью полупроницаемой перегородки – мембраны. Эти процессы представляют собой переход вещества (или веществ) из одной фазы в другую через разделяющую их мембрану. Применяется для разделения газовых и жидких смесей, очистки сточных вод и газовых выбросов.

Модель «идеального» фильтра – 1) каналы (поры) одинакового диаметра; 2) равномерно распределены по всей площади фильтровальной перегородки; 3) длина каналов равна высоте осадка.

Мокрая очистка газов – промывка газов водой или другой жидкостью.

Молекулярная диффузия – перенос распределяемого вещества, обусловленный беспорядочным тепловым движением молекул, атомов, ионов.

Монодисперсные системы – системы, состоящие из одинаковых по размеру частиц.

Направление массообменных процессов – определение, из какой фазы в какую будет переходить вещество. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия (в общем случае разностью химических потенциалов вещества в фазах): вещество переходит из той фазы, где его рабочая концентрация выше равновесной.

Насадки адсорберов – твердые тела различной формы; при наличии насадки увеличивается поверхность соприкосновения газа и жидкости.

Насадки барабанных сушилок: подъемно-лопастная насадка применяется для перемещения крупнокусковых и склонных к налипанию высушиваемых материалов. Распределительные насадки – полочная и крестообразная - применяются при сушке мелкокусковых и сыпучих материалов. При помощи таких насадок обеспечивается многократное пересыпание материала и его тесный контакт с сушильным агентом. Промежуточная, или секторная, насадка применяется для перемещения крупнозернистых высушиваемых материалов, обладающих малой сыпучестью. Ячейковая насадка применяется в процессах сушки тонкоизмельченных пылящих материалов. При пересыпании таких материалов в закрытых ячейках насадки достигается интенсивное перемешивание частиц.

Насыщенный раствор – раствор, находящийся в равновесии с твердой фазой при данной температуре.

Обратный осмос – это способ разделения растворов путем их фильтрования под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и задерживающие молекулы или ионы растворенных веществ.

Оптимальный расход поглотителя находят с помощью технико-экономического расчета, и он соответствует минимуму затрат З_min.

Осаждение – разделение жидких или газовых неоднородных систем путем выделения из жидкой или газовой фазы твердых или жидких взвешенных частиц; такое выделение осуществляется под действием силы тяжести, центробежной силы, а также под действием сил электрического поля.

Острый водяной пар – пар, вводимый непосредственно в нагреваемую жидкость, при этом образующийся конденсат смешивается с нею.

Относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимально возможному количеству пара в 1 м³ воздуха, при той же температуре и данном барометрическом давлении, характеризует степень насыщения воздуха влагой.

Отрицательная растворимость – растворимость вещества, снижающаяся с повышением температуры.

Перегонка – разделение смеси жидкостей, основанное на различной температуре кипения отдельных веществ, входящих в состав смеси.

Пересыщенный раствор – раствор, в котором концентрация растворенного вещества больше его растворимости.

Периоды сушки. Первый – влага испаряется со всей поверхности влажного материала так же, как она испаряется с зеркала испарения некоторого объема жидкости. В этом периоде скорость сушки постоянна и определяется лишь скоростью внешней диффузии, т.е. диффузии паров влаги с поверхности материала в окружающую среду. Во втором периоде скорость сушки определяется внутренней диффузией – перемещением влаги изнутри материала к его поверхности.

Пермеат – прошедший через мембрану продукт.

Пленочная конденсация пара – образование сплошной пленки конденсата на смачиваемой поверхности.

Пленочное кипение – режим, при котором на поверхности нагрева образуется сплошная пленка пара, периодически прорывающегося в объем жидкости.

Плотность орошения – объем жидкости, проходящей через единицу площади поперечного сечения колонны за единицу времени.

Полезная разность температур – разность температур греющего пара, поступающего в первый корпус, и температуры насыщения вторичного пара из последнего корпуса за вычетом суммы температурных потерь по корпусам.

Полидисперсные системы – системы, состоящие из разных по размеру частиц одного и того же слоя.

Полная депрессия – депрессия, равная сумме температурной, гидростатической и гидравлической депрессий.

Положительная растворимость – растворимость вещества, увеличивающаяся с повышением температуры.

Полупроницаемая мембрана – мелкопористая мембрана, пропускающая через свои поры растворитель и задерживающая растворенное вещество.

Провальные тарелки. В провальных тарелках отсутствуют переливные трубы, вследствие этого газ и жидкость проходят через одни и те же отверстия.

Продолжительность сушки – сумма длительности сушки в период постоянной скорости и длительности ее в период падающей скорости при условии, что падение скорости сушки во втором периоде происходит прямолинейно.

Пролетный водяной пар – неполная конденсация пара, когда из аппарата отводится смесь конденсата и пара. При неполной конденсации пара расход его повышается.

Пузырьковое кипение (ядерное) – режим кипения, при котором паровые пузырьки, достигшие предельного (критического) размера, отрываются от поверхности нагрева, всплывают к свободной поверхности жидкости, возрастая в объеме за счет теплообмена с менее нагретой жидкостью.

Пыль – система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц с размерами от 5 до 50 мкм, она образуется преимущественно при дроблении и транспорте твердых материалов.

Рабочая линия процесса – уравнение прямой, выражающее зависимость между рабочими концентрациями: у = Ах + В, (у = f(х)).

Рабочие концентрации (у, х) – действительные концентрации распределяемого вещества, которые всегда отличаются от равновесных.

Равновесие – такое состояние системы, при котором перенос вещества отсутствует.

Равновесная линия – линия, которая либо является кривой, либо, в частном случае, прямой линией и выражается зависимостью у* = f(х) или x* = f(y), (у* = mx или х* = mу) – геометрическое место точек равновесных концентраций.

Равновесные концентрации (у*, х*) – предельные концентрации распределяемого вещества в фазах для данных температуры и давления, установившиеся при равновесии.

Растворимость – способность твердого вещества распределяться путем диффузии в жидкой среде.

Рафинат – жидкая смесь, обедненная извлекаемыми компонентами и обычно содержащая некоторое количество экстрагента.

Режим подвисания – режим, при котором в случае противотока газа и жидкости силы трения равны силе тяжести, действующей на жидкость.

Ретант – оставшаяся перед мембраной разделяемая смесь.

Свободный объем насадки – отношение объема воды к объему, занимаемому насадкой. Если жидкость задерживается в насадке, свободный объем насадки уменьшается, что приводит к увеличению скорости газа, пропорционально квадрату которой возрастает сопротивление насадки.

Сжимаемые и несжимаемые осадки – осадки, получаемые на фильтровальной перегородке при разделении суспензий. Под несжимаемыми понимают такие осадки, в которых порозность, то есть отношение объема пор к объему осадка, не уменьшается при увеличении разности давлений. Порозность сжимаемых осадков уменьшается, а гидравлическое сопротивление потоку жидкой фазы возрастает с увеличением разности давлений.

Ситчатые тарелки имеют отверстия диаметром от 2 до 5 мм; газ проходит через отверстия и барботирует через слой жидкости на тарелке.

Скорость массообменных процессов – количество вещества, переносимое в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз.

Скорость начала псевдоожижения w_пс - скорость, при которой нарушается неподвижность слоя и он начинает переходить в псевдоожиженное состояние. Начало псевдоожижения наступает при равенстве силы гидравлического сопротивления слоя весу всех его частиц.

Скорость осаждения w_ос – скорость равномерного движения частицы в среде.

Скорость свободного витания (скорость уноса) w_св – скорость, при которой слой разрушается и начинается массовый унос частиц потоком. Малейшее превышение скорости w₀ над величиной w_св приводит к уносу частицы. Таким образом, условие витания частицы в восходящем потоке идентично условию равномерного осаждения частицы в неподвижной среде. Поэтому скорости w_св можно определять так же, как скорости осаждения w_ос.

Скорость свободного осаждения – скорость, при которой осаждающиеся частицы практически не оказывают влияния на движение друг друга.

Скорость стесненного осаждения - скорость, которая меньше, чем скорость свободного осаждения, вследствие трения и соударений между частицами, а также тормозящего влияния стенок аппарата.

Скорость сушки – количество влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемого материала за единицу времени.

Скорость тепловых процессов – количество тепла, передаваемое в единицу времени через 1 м² площади поверхности, нормальной к направлению теплопереноса (плотность теплового потока): q = Q/(Fτ), Вт/м².

Скорость фильтрования – объем фильтрата, проходящий в единицу времени через 1 м² фильтровальной перегородки:

,  .

Сплошная среда – среда, в которой не образуется пустот, не заполненных жидкостью. Вещества обладают субмикроскопической молекулярной структурой, причем молекулы разделены пустотами, а масса их сконцентрирована в основном, в ядрах атомов, составляющих молекулы, и, следовательно, распределена по объему вещества далеко не равномерно. Это касается и других свойств веществ. И потому, например, общее описание движения жидкости, понимаемой как материя с молекулярной структурой, заключалось бы в составлении уравнения движения всех молекул в отдельности, что при современном состоянии науки невозможно, да и не всегда необходимо для потребностей практики, где достаточно знать средние значения параметров. Осреднение можно выполнить таким образом, что жидкость (вещество) будет рассматриваться как сплошная среда (континиум).

Сплошная фаза (дисперсионная среда) – внешняя фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы в виде капель, пузырей, пленок.

Средняя разность температур - движущая сила тепловых процессов, в которых изменяется температура хотя бы одного теплоносителя.

Стадии кристаллизации – образование центров кристаллов и рост кристаллов.

Сушка – удаление влаги из твердых влажных материалов в основном путем ее испарения. Этот процесс представляет собой переход влаги из твердого влажного материала в газовую или паровую фазы. Применяют в технике для предварительного обезвоживания перерабатываемых веществ или обезвоживания готового продукта.

Температура мокрого термометра – температура, принимаемая жидкостью при испарении ее после достижения теплового равновесия.

Температура точки росы – температура, соответствующая полному насыщению воздуха водяными парами в процессе охлаждения.

Температурная депрессия – разность между температурами кипения раствора и чистого растворителя.

Теоретическая ступень изменения концентрации (теоретическая тарелка) соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешивается, а концентрации удаляющихся фаз (например, жидкости и газа) являются равновесными. Методу теоретических ступеней (тарелок) присущи серьезные недостатки, и обоснованный переход от теоретических к действительным тарелкам затруднителен. В связи с этим разработаны более совершенные методы, позволяющие определить аналитически или графически непосредственно число действительных ступеней (тарелок) аппарата.

Теплоемкость удельная - количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества на 1 К.

Теплоотдача – процесс теплообмена между твердым телом и соприкасающейся с ним жидкостью или газом.

Теплопередача – перенос теплоты от более нагретой среды к менее нагретой через разделяющую их стенку.

Теплопроводность (кондукция) – явление молекулярное, которое состоит в том, что перенос теплоты происходит путем непосредственного соприкосновения между микрочастицами.

Термическое сопротивление – величина, обратная тепловой проводимости: для теплоносителя r_т=1/a; для стенки r_ст = S(d_i/l _i.).

Туман – система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости с размерами от 0,3 до 3 мкм, образовавшихся в результате конденсации.

Турбулентная диффузия – конвективный перенос вещества, осуществляемый под действием турбулентных пульсаций.

Удельная поверхность а (м²/м³) – поверхность элементов или частиц материала, находящихся в единице объема, занятого слоем.

Удельная теплота фазовых превращений – количество тепла, которое выделяется или поглощается при фазовом превращении единицы массы вещества.

Удельное сопротивления осадка – разность давлений, необходимая для того, чтобы жидкая фаза с вязкостью 1 Па·с фильтровалась со скоростью 1 м/с сквозь слой осадка толщиной 1 м (r_ос=Dр/mh_осW).

Удерживающая способность насадки – количество жидкости, задерживающееся в единице объема насадки.

Ультрафильтрация – это процесс разделения, фракционирования и концентрирования растворов с помощью полупроницаемых мембран. При этом жидкость непрерывно подается в пространство над мембраной под давлением от 0,1 до 1,0 МПа.

Фаза – однородная по химическому составу и физическим свойствам часть термодинамической системы.

Фазовое равновесие – состояние, при котором явного перехода вещества из одной фазы в другую происходить не будет.

Фактор формы

Ф = F_ш / F,

где F_ш – поверхность шара, имеющего тот же объем, что и рассматриваемое тело  с   поверхностью   F.   Например,  для  куба Ф = 0,806; для цилиндра, высотой в 10 раз превышающий его радиус, Ф = 0,69;  для  диска,  высота  которого  в  10  раз   меньше   радиуса, Ф = 0,32. Значения Ф приводятся в справочниках.

Факторы кристаллизации – факторы, определяющие скорость кристаллизации, ими являются степень пересыщения раствора, температура, образование центров кристаллизации, интенсивность перемешивания, наличие примесей в растворе.

Фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки, способной пропускать жидкость или газ, но задерживать взвешенные в среде твердые частицы. Оно осуществляется под действием сил давления или центробежных сил и применяется для более тонкого разделения суспензий и пылей, осаждение.

Флегма – жидкость для орошения аппарата, получаемая путем конденсации части пара, имеющего состав, аналогичный составу дистиллята.

Флегмовое число – отношение количества флегмы к количеству дистиллята.

Флокуляция - слипание агрегативно неустойчивых твердых частиц.

Флотация – процесс разделения мелких твердых частиц (например, минералов), основанный на различии в их смачиваемости водой. Применяется, в частности, для обогащения полезных ископаемых.

Число единиц переноса – изменение рабочей концентрации распределяемого между фазами вещества, приходящееся на единицу движущей силы; обратно пропорционально средней движущей силе процесса массопередачи.

Число тарелок равно числу вертикальных отрезков ступенчатой линии между начальным и конечным составами газа.

Экстракция – извлечение растворенного в одной жидкости вещества  другой  жидкостью, практически  не  смешивающейся  или частично смешивающейся с первой. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого вещества из одной жидкой фазы в другую. Процесс применяют для извлечения растворенного вещества или группы веществ сравнительно невысоких концентраций.

Экстра-пар – вторичный пар, частично отводимый на сторону и используемый для предварительного нагрева раствора, поступающего на выпаривание, или для других технологических целей, не связанных с выпариванием.

Эмульсия – система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой. Величина частиц дисперсной фазы в этом случае колеблется в довольно широких пределах.

Энтальпия – количество теплоты, необходимое для нагревания единицы массы вещества от 0⁰С до данной температуры.

Эффективность перемешивания характеризует качество проведения процесса перемешивания и может быть выражена по-разному в зависимости от цели перемешивания. Эффективность перемешивания зависит не только от конструкции перемешивающего устройства и аппарата, но и от величины энергии, вводимой в перемешиваемую жидкость.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

Общий

1. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической технологии: учебник для вузов / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 1995. – Ч.1, 2.

2. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А.Г. Касаткин. – 9-е издание. – М.: Госхимиздат, 2005. – 754 с.

3. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и нефтехимической технологии / А.Н. Плановский, П.И. Николаев. – М.: Химия, 1987. – 540 с.

4. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В.Н. Рамм, С.З. Коган. – Л.: Химия, 1968. – 847 с.

5. Гельперин, Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии / Н.И. Гельперин, И.Н. Гельперин. – М.: Химия, 1981. – 812 с.

6. Айнштейн, В.Г. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: учебник для вузов / В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Т.А. Носов. – М.: Химия, 1999. - Кн.1 – 888 с.

7. Павлов, К.Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии / К.Ф. Павлов, П.Г. Романков, П.П. Носков. – Л.: Химия, 2004. – 576 с.

8. Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие / под ред. П.Г. Романкова. – 6-е изд., перераб. – Л.: Химия, 1990. – 256 с.

9. Коган, В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии / В.Б. Коган. – Л.: Химия, 1977. – 592 с.

К модулю № 5

10. Аэров, М.Э. Гидравлические и тепловые основы работы аппаратов со стационарным и кипящим зернистым слоем / М.Э. Аэров, О.М. Тодес. – Л.: Химия, 1968.

11. Протодьяконов, И.О. Гидромеханика псевдоожиженного слоя / И.О. Протодьяконов, Ю.Г. Чесноков. – Л.: Химия, 1982.

12. Протодьяконов, И.О. Гидромеханические основы процессов химической технологии / И.О. Протодьяконов, Ю.Г. Чесноков. – Л.: Химия, 1987.

13. Романков, П.Г. Гидромеханические процессы химической технологии / П.Г. Романков, М.Л. Курочкина. – Л.: Химия, 1974.

14. Балабеков, О.С. Очистка газов в химической промышленности: процессы и аппараты / О.С. Балабеков, Л.Ш. Балтабаев. – М.: Химия, 1991.

15. Стренк, Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками / Ф. Стренк. – Л.: Химия, 1975.

16. Штербачек, З. Перемешивание в химической промышленности / З. Штербачек, П. Тауск. – Л.: Госхимиздат, 1963.

17. Буевич, Ю.А. Струйное псевдоожижение / Ю.А. Буевич, Г.А. Минаев. – М.: Химия, 1984.

18. Броунштейн, Б.И. Гидродинамика, массо- и теплообмен в коллоидных аппаратах / Б.И. Броунштейн, В.В. Щеголев. – Л.: Химия, 1988.

19. Броунштейн, Б.И. Гидродинамика, массо- и теплообмен в дисперсных системах / Б.И. Броунштейн, Г.А. Фишбейн – Л.: Химия, 1977.

 

К модулю № 6

20. Андреев, В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. Основы расчета и проектирования / В.А. Андреев. – Л.: Госэнергоиздат, 1961.

21. Маньковский, О.Н. Теплообменная аппаратура химических производств (инженерные методы расчета) / О.Н. Маньковский. – Л.: Химия, 1976.

22. Промышленные тепломассообменные процессы и установки / под ред. А.М. Бакластова. – М.: Энергоатомиздат, 1986.

23. Пленочная тепло- и массообменная аппаратура / под ред. В.М. Олевского. – М.: Химия, 1988.

24. Теория тепломассообмена / под ред. А.И. Леонтьева. – М.: Высшая школа, 1979.

25. Теплообменники-конденсаторы в процессах химической технологии: моделирование, расчет, управление. – М.: Химия, 1991.

26. Таубман, Е.И. Выпаривание / Е.И Таубман. – М.: Химия, 1982.

27. Теория тепломассообмена / под ред. А.И. Леонтьева. – М.: Высшая школа, 1980.

28. Гидродинамические и тепломассообменные процессы в химической аппаратуре / под ред. В.В. Консетова, И.С. Павлушенко. – Л.: Машиностроение, 1964.

 

К модулю № 7

29. Заминян, А.П. Абсорберы  с псевдоожиженной насадкой / А.П. Зиминян, В.М. Рамм. – М.: Химия, 1980.

30. Кальцев, Н.В. Основы адсорбционной техники / Н.В. Кальцев. – Л.: Химия, 1984.

31. Лукин, В.Д. Регенерация адсорбентов / В.Д. Лукин, И.С. Анцыпович. – Л.: Химия, 1983.

32. Путилов, А.Д. Адсорбционно-каталитические методы очистки газовых сред в химической технологии / А.Д. Путилов. – М.: Химия, 1989.

33. Рамм, В.М. Абсорбция газов / В.М. Рамм. – М.: Химия, 1976.

34. Серпионова, Е.Н. Промышленная адсорбция газов и паров / Е.Н. Серпинова. – М.: Высшая школа, 1969.

35. Лукин, В.Д. Регенерация адсорбентов / В.Д. Лукин, И.С. Анцыпович. – Л.: Химия, 1983.

36. Заминян, А.П. Абсорберы с псевдоожиженной насадкой / А.П. Заминян, В.М. Рамм. – М.: Химия, 1935.

37. Александров, И.А. Ректификационные и абсорбционные аппараты (методы расчета и основы проектирования) / И.А. Александров. – М.: Химия, 1978.

38. Багатуров, С.А. Основы теории и расчета перегонки и ректификации / С.А. Багатуров – М.: Химия, 1974.

39. Зельвенский, Я.Д. Ректификация разбавленных растворов / Я.Д. Зельвенский. – Л.: Химия, 1974.

40. Петлюк, Ф.Б. Многокомпонентная ректификация / Ф.Б. Петлюк, П.А. Серафимов. – М.: Химия, 1983.

41. Белоглазов, И.Н. Твердофазные экстракторы / И.Н. Белоглазов. – Л.: Химия, 1985.

42. Берестова, А.Н. Жидкостные экстракторы / А.Н. Берестова, И.Н. Белоглазов. – Л.: Химия, 1982.

43. Зюлковский, З. Жидкостная экстракция в химической промышленности / З. Зюлковский. – Л.: Госхимиздат, 1963.

 

К модулю № 8

44. Куц, П.С. Теплофизические и технологические основы сушки высоковольтной изоляции / П.С. Куц, И.Ф. Пикус. – Минск: Наука и техника, 1979.

45. Лыков, Н.В. Сушка в химической промышленности / Н.В. Лыков. – М.: Химия, 1970.

46. Муштаев, В.И.   Сушка   в   условиях  пневмотранспорта / В.И. Муштаев. – М.: Химия, 1984.

47. Муштаев, В.И. Сушка дисперсных материалов / В.И. Муштаев, В.М. Ульянов. – М.: Химия, 1988.

48. Романков, П.Г. Сушка во взвешенном состоянии. Теория, конструкции, расчет / П.Г. Романков, Н.Б. Рашковская. – Л.: Химия, 1968.

49. Романков, П.Г.  Сушка  в  кипящем  слое / П.Г. Романков, Н.Б. Рашковская. – Л.: Химия, 1964.

50. Рашковская, Н.Б. Сушка в химической  промышленности / Н.Б. Рашковская. – Л.: Химия, 1977.

51. Романков, П.Г. Сушка перегретым паром / П.Г. Романков, Ю.Л. Михайлов. – М.: Химия, 1967.

52. Сажин, Б.С. Основы техники сушки / Б.С. Сажин. – М.: Химия, 1984.

53. Томас, Д. Мембранная фильтрация / Д. Томас. – М.: Мир, 1987.

54. Дытнерский, Ю.И. Мембранное разделение газов / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 1991.

55. Дытнерский, Ю.И. Мембранные процессы разделения жидких смесей / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 1975.

56. Николаев, Н.И. Диффузия в мембранах / Н.И. Николаев. – М.: Химия, 1980.

57. Дытнерский, Ю.И. Обратный осмос и ультрафильтрация / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 1978.

 

Учебное издание

 

 

Денисов Юрий Николаевич

Орлова Наталья Алексеевна

Пазников Евгений Александрович

 

 

⇐ Предыдущая22232425262728293031

Поделиться: