Основное кинетическое уравнение фильтрования.

Ректификация. Принцип действия ректификационной колонны. Материальный баланс ректификации. Равновесие в системе жидкость-пар. Законы Рауля,Дальтона. Понятие азеотропы. Диаграмма t-x,y;y-x.

Материальный баланс.

Материальный баланс для всей ректификационной установки может быть представлен двумя уравнениями: по всем веществам f p w G = G + G (7.5)

по легколетучему компоненту f f p p w w G x = G x + G x, (7.6)

где Gf – мольный расход исходной смеси, подаваемой на разделение в колонну, (кмоль)/ч; Gw – мольный расход кубового остатка, отбираемого из колонны, (кмоль)/ч;

f p w x, x, x – содержание легколетучего компонента в исходной смеси, дистилляте и кубовом остатке соответственно в мольных долях (мольных процентах).

По уравнениям (7.5) и (7.6) определяют расход дистиллята и кубового остатка при известном расходе исходной смеси и содержании легколетучего компонента в исходной смеси,

дистилляте и остатке:

(7.7)

(7.8)

Уравнения (7.5)–(7.8) не изменятся, если вместо молярных расходов использовать массовые расходы, а вместо молярных составов – массовые составы.

Материальный баланс может быть составлен также для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. При составлении этих материальных балансов в силу допущения 1 удобнее пользоваться мольными расходами и мольными составами.

Пересчет массового состава в мольный проводят по формуле

(7.9)

где х, Q – мольный и массовый состав смеси соответственно;

MA, MB – молекулярная масса легколетучего и

высококипящего компонентов соответственно.

 

Гидравлика

4.Уравнение неразрывности в дифференциальной форме(вывод)

 

Основы защиты интеллектуальной собственности

ТБО (экология)

Химический катализ.

О скорости процесса

Скорость (удельная скорость) химической реакции w _rJ - количество (моль) n _J одного из реагентов или продуктов, прореагировавших (или образовавшихся) в единицу времени t в единице реакционного пространства

Скорость химических превращений

 

Из законов стехиометрии следует, что

 

Явления переноса

4.Течение в круглой трубе.

_вх-P_вых,,жидкость ньютовская,несжимаемая;течение изотермическое=>допущения:

1. ρ и μ= const (T=const)

2. течение стационарное =>

3. течение одномерное w_z≠0;w_x=w_y=0

4. течение жидкости происходит на участке с установившимся течением

Запишем ур-ние Навье-Стокса и урав-ние неразрывности

1.

2. Уравнение новье-стокса

=>p=p(z)=>

(1)

Модифицированное давление p- p gz=P

(2)

Пусть (2)=С₁, т.е. мы разбиваем выражение (2) на два уравн-ия и => p=C₁* z+C₂.

Зададим граничные условия

Z=0; p=p_вх; z=L; p=p_вых=>

∆p- перепад давлений на участке длины L

Сложим, левые и правые части и подставим в (3)

,где

уравнение Коши для течения в цилиндрических трубах с постоянной площадью сечения.

Уравн-ия (3) в декартовых координатах заменим ур-ниями (8),(9),кот. Являются обыкновенным диф уравнением с частной производной 2-го порядка, для решения кот-го урав. (8)-(9) должны добавится след. Условия однозначности: граничные условия: r=R, w_z(R)=0 (10)

условие ограниченности w_z при 0≤r≤R, w_z≠∞ (11)

после двухкратного интегрирования (8) получаем

(11)=> A=0; (10) и A=0 => B=∆pR²/4μl

Подставляя А и В в (12), получаем решение задачи Пуазейля

Характеризует распределение скорости жидкости в плоскости по координатам x и y,кот.явля-ся параболическим

-уравнение Пуазейля

Характеризует распределение скорости жидкости в плоскости покоординатам x и y,которые являются параболическими.

 

 

Химическая технология(ОХТ)

Химкад.

Основное кинетическое уравнение фильтрования.

Фильтрование под действием перепада давления. Два режима фильтрования и основные виды фильтрующей аппаратуры.

Фильтрование под действием перепада давления.

В емкость 1 размещена опорная решетка 4, на которой смонтирована фильтрующая перегородка, состоящая из дренажной сетки 3 и фильтрующей ткани 2. Необходимый перепад давления обеспечивается либо нагнетанием жидкости или газа в обьем аппарата над фильтром, либо созданием вакуума под фильтром. В результате фильтрования на фильтрующей перегородке отлогается осадок.

Будем считать, что в процессе фильтрования не происходит забивки пор фильтрующей перегородки и сопротивление ее в процессе не меняется. Осадок можно рассматривать как слой зернистого материала, а фильтрование жидкости- как движение потока через этот слой и фильтрующую перегородку.

Основное кинетическое уравнение фильтрования: где dV-обьем жидкости,прошедший через фильтр; dτ – время; F- площадь фильтра; ∆p- перепад давления на фильтре; l – высота слоя зернистого материала; r – удельное сопротивление зернистого материала.

Воспользовавшись уравн-ми применительнок движению жидкости через фильтрующую перегородку и через осадок и имея ввиду постоянство расхода жидкости:

Где ∆p1 – перепад давления,вызываемый фильтрующей перегородкой;dτ-время;l-высота слоя зернистого материала; r-удельное сопротивление зернистого материала.

Суммируя левые и правые части равенств и преобразуя полученное выражение найдем:

dV/Fdτ=(∆p₁+∆p₂)/(R_ф+lr)=∆p/(R_ф+lr)

где ∆p=∆p₁+∆p₂- общий перепад давления на фильтре.

Высота слоя осадка l=Vx/F,то dV/Fdτ=∆p/(R_ф+Vxr/F) или (Vxr/F)dV+R_фdV=∆pFdτ –основное кинетическое уравнение фильтрования.

Режимы: постоянной разности давлений и постоянной скорости.

1)режим постоянной разности давлений

V²xr+2R_фVF=2∆pF²τ,решим относительно τ,

τ=rl²/(2∆px)+R_фl/(∆px),где ∆p=const и V_F=V/F=l/x,V_F-удельная производительность фильтра

V_F=

Для режима фильтрования при постоянном перепаде давления продолжительность фильтрования пропорциональна квадрату объема получаемого фильтра.

dV/Fdτ=V/Fτ=W=const,решим относительно ∆p и умножим на τ, получим

∆p=W²xrτ+WR_ф.

Для режима с постоянной скоростью перепад давления возрастает по мере увеличения продолжительности фильтрования.

Процессы фильтрования усложняются по причинам: взвешенные частицы осаждаются под действием силы тяжести,поэтому толщина слоя осадка растет непропорционально раствору фильтрата; мелкозернистые осадки уплотняются под давлением фильтрования, и их гидравлическое сопротивление r увеличивается с ростом перепада давления

r_x=r_o∆p_xⁿ или r_x=r_o(1+a∆p_x^m),где r_x-удельное сопротивление осадка при любом перепаде давления,

r_o-удельное сопротивление осадка при перепаде давления в отношении рабочего перепада давления к перепаду давления в опыте;a,m,n- коэффициенты,определяемые опытным путем.

В подавляющем случае полученные на фильтрах осадки подвергают промывки для удаления жидкости, входившей в состав суспензии. Продолжительность промывки находится из уравнения

dV_пр/Fdτ=const то τ_пр=V_прR_обK_в/(∆pF), где K_об-сумма сопротивлений фильтрующей перегородки;Kв-поправочный коэффициент

4 способа задания перепада давления:

1. Гидростатическое фильтрование

2. Вакуумирование пространства под фильтрующей перегородкой(фильтры,в кот. Осуществляется такой способ называются нутч-фильтры)

3. Создание давления над фильтрующей перегородкой(под перегородкой- P_атм, над перегородкой P избыточное)

4. Центробежное фильтрование