Выражение коэффициента массопередачи через коэффициенты массоотдачи

 

 

«G» «L»

 

 

y У_гр

Х_гр

x

 

M

 

Закон Щукарева дает возможность определить количество переданного распределяемого вещества из ядра фазы к поверхности раздела фаз или наоборот. Поскольку в гетерогенных процессах в массобмене участвуют 2 фазы, то количество распределяемого вещества, переданного из фазы G к поверхности раздела и от нее в фазу L может быть определено для установившегося процесса уравнениями:

dМ = b₁ dF (y-y_гр) (! ), dМ = b₂ dF( x_гр-x) (*).

Если существует линейная зависимость между равновесными и рабочими концентрациями, то y ^*= mx, x= , x_гр= подставим в (*)

dM = b₂ dF(y*-y*_гр) , = y - y_гр; = y_гр^*-y*.

Складывая почленно полученные уравнения и учитывая, что y_гр = y* _гр (скачка концентраций быть не может) получаем:

( + ) = y – y_гр + y*_гр - y* = y – y* и

dM= dF(y – y*). (**)

Сравним (**) с (ОУМП), видим, что K_y = (***).

Выражая движущие силы через разность концентраций и заменяя в (! ) значения концентраций у через соответствующие концентрации y = mx*,

y_гр = mx*_гр , аналогичным путем находим:

K_y = .

Если равновесная линия кривая, то для нахождения коэффициента массопередачи по коэффициентам массоотдачи приходится процесс разбивать на участки и считать величину m постоянной в пределах каждого участка. Коэффициент массопередачи будет изменяться в этом случае по длине аппарата. Расчет упрощается, если один из коэффициентов массоотдачи > > другого.В этом случае коэффициент массопередачи можно принимать равным по значению меньшему коэффициенту массоотдачи.

 

Подобие диффузионных процессов

 

Уравнение конвективной диффузии математически описывает процесс массопереноса в одной фазе и для вывода критериев подобия оно должно быть дополнено соответствующими условиями, характеризующими массообмен на границе раздела фаз.

При одномерном диффузионном потоке в соответствии с 1-м законом Фика к поверхности раздела фаз будет передано количество вещества:

dM = - D dFdτ . По Закону Щукарева: dM = dF Δ C dt , отсюда:

- D = .

На основе теории подобия после деления правой части на левую без учета знаков математических операций, замены x на (определяющий размер) получим:

- диффузионный критерий Нуссельта – характеризует массообмен на границе фаз и является аналогом теплового критерия Нуссельта.

Из дифференциального уравнения конвективной диффузии для одномерного случая:

путем деления правой части уравнения на 1-ое слагаемое левой части, после преобразований получаем:

- диффузионный критерий Фурье, который характеризует нестационарный диффузионный процесс.

Поделив 2-ое слагаемое левой части на правую, получим:

- диффузионный критерий Пекле, который характеризует подобие полей концентраций по длине пути.

Гидродинамическое подобие в массообменных аппаратах характеризуется критерием: Re= ; ,

Pr_D - диффузионный критерий Прандтля, характеризует подобие полей физических величин.

Учитывая, что критерий Nu_D является определяемым, общее критериальное уравнение конвективной диффузии записывается следующим образом: .

При вынужденном движении исключается Gr, т.к. естественной конвекцией можно пренебречь, и или .

Для естественной конвекции из общего уравнения выпадает критерий Re: или .

Значения коэффициентов А, m и n определяются исходя из опытных данных для конкретных случаев диффузионных процессов.

Критерий Nu_D вычисляется по полученным критериальным уравнениям и по нему определяют : .

 

Абсорбция

 

Абсорбция – процесс поглощения газов или паров из газовой или парогазовой смеси жидким поглотителем.

Поглощаемое вещество – абсорбтив, распределен в инертном газе.

Поглотитель – абсорбент (жидкость).

Процесс – избирательный и обратимый. Различают физическую и химическую абсорбцию. Примеры абсорбции: получение Н₂S0₄, аммиачной воды, чистка отходящих газов.

 

Равновесие при абсорбции

 

Условия равновесия – равенство температур и Р обеих фаз и равновесие концентраций для всех компонентов в обеих фазах, которое характеризуется константой фазового равновесия m . В общем случае m=f(P, T, x ). В большинстве случаев эта функция находится экспериментально. В системе газ-жидкость - закон Генри ( - парциальное давление газа над раствором, Е – константа Генри, х – концентрация газа в растворе в мольном выражении). Е зависит от природы растворимого газа и температуры. С ростом температуры растворимость газов уменьшается.

Согласно закону Дальтона p= Py; сопоставим и получим ,

. Условия абсорбции улучшаются, если Р - повысить, а температуру снизить.

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. A. Смещение суставной головки через вершину суставного бугорка на передний его скат
2. F) показывает, во сколько раз увеличивается денежная масса при прохождении через банковскую систему
3. G) коэффициенты деловой активности и рыночный стоимости
4. А. Операция ПХО выполнена через 6 часов после ранения
5. Алгоритм введения желудочного зонда через рот
6. Анализ решения задачи нахождения коэффициента фильтрационного сопротивления, обусловленного несовершенством скважины по степени вскрытия, по приближенным формулам
7. Архангел Михаил, пожалуйста, приди сейчас ко мне и обрежь шнуры страха, через которые из меня вытекает энергия и жизненная сила.
8. Басни И.А.Крылова как выражение реалистических тенденций в литературном развитии первой четверти XIX в. Поэтика крыловской басни. Крылов и русские баснописцы Сумароков, Дмитриев.
9. В каких местах запрещено пешеходу переходить через дорогу?
10. В ночь на 8 сентября 1514 г. литовская конница переправилась вплавь через Днепр и прикрыла наводку мостов для пехоты. Утром все литовское войско было уже на левом берегу реки.
11. Взаимодействия между родителями и дитя идут через корни
12. Взвешивающие коэффициенты для различных органов или тканей