Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Основы расчета процесса массообменаСодержание книги
Поиск на нашем сайте
(АБСОРБЦИИ) Рассмотрим процесс массообмена между газовой и жидкой фазами (рис. 5.1).
Рисунок 5.1 - Схема процесса массообмена между газом и жидкостью Между газовой фазой Gи жидкой фазой Lимеется поверхность раздела. Пусть концентрация газового компонента в газовой среде будет больше, чем в жидкой. На некотором расстоянии от поверхности раздела фаз в каждой из фаз проходит интенсивная конвективная диффузия молекул, и можно считать, что концентрация газового компонента у во всех точках газовой фазы и концентрация этого же компонента х во всех точках жидкой фазы будут постоянными. В пограничных слоях с разных сторон поверхности раздела фаз движение молекул осуществляется как молекулярной, так и конвективной диффузией. Скорость конвективной диффузии значительно больше скорости молекулярной диффузии. Чем ближе к поверхности раздела фаз, тем меньше становится скорость конвективной диффузии и возрастает скорость молекулярной диффузий. Таким образом, для того чтобы газовый компонент растворился в жидкости, он должен из общей массы газовой смеси в результате конвективной диффузии подойти к пограничному слою, под влиянием молекулярной диффузии перейти поверхность раздела фаз и в результате конвективной диффузии проникнуть в жидкость. В процессе перехода из газовой в жидкую фазу концентрация газового компонента постепенно уменьшается в газовой фазе и возрастает в жидкой. Переход газового компонента из газовой фазы в жидкую будет проходить до тех пор, пока концентрация его в этих двух фазах не станет равновесной. Следовательно, движущая сила процесса массообмена может быть выражена разностью концентраций газообразного компонента ун—yр=Δ в газовой фазе и хр—хн=Δ в жидкой фазе. Равновесная концентрация поглощаемого компонента yр в газовой фазе, которая характеризует окончание процесса массообмена, может быть определена из закона Генри по формуле где Мк, Мсм - молекулярные массы соответственно газового компонента и смеси газа, в котором находится этот компонент, кг; и - парциальное давление газового компонента в смеси и общее давление газовой смеси, Н/м2. Движущая сила массообмена неодинакова на входе газа в аппарат и на выходе его из аппарата. Поэтому при расчете аппаратов для химической очистки газа в формулу (5.7) следует подставлять ее среднее значение. Если обозначить Δ1 движущую силу массообмена на входе газа в аппарат, а Δ2 - на выходе из аппарата, то в аппаратах, в которых между газом и жидкостью осуществлен принцип противотока, значение средней движущей силы массообмена будет при Δ1/Δ2>2: При условии 0,5<Δ1/Δ2<2 В противоточных аппаратах газ перед выходом из аппарата соприкасается со свежей жидкостью, которая способна в большей мере поглощать определенный газообразный компонент, и в результате газ более полно очищается, чем в прямоточных аппаратах. Поэтому в противоточных аппаратах значение движущей силы массообмена (абсорбции) больше, чем в прямоточных. Коэффициент массопередачи, определяющий скорость абсорбции, может быть представлен из уравнения (5.7) следующей формулой: Таким образом, коэффициент массопередачи определяет количество газового компонента, который переходит из газовой среды в жидкую через единицу поверхности раздела (F=l) при Δср=1. Для определения коэффициента массопередачи выразим уравнение конвентивного массообмена между газовой и жидкой фазами. Количество газового компонента, которое перейдет из газовой фазы к поверхности раздела фаз, будет: Количество газового компонента, которое перейдет от поверхности раздела фаз в жидкость: где , - коэффициенты массоотдачи соответственно для газовой и жидкой фаз, м/с. Представим, что линия равновесия фаз будет прямой с тангенсом угла наклона m. Ее уравнение имеет вид Из этого уравнения выразим концентрацию компонента в жидкой фазе через его концентрацию в газовой фазе: где уг - концентрация компонента в газовой фазе, равновесная с его концентрацией в общей массе жидкой фазы. Подставив эти значения в уравнение (5.13) и сделав преобразования в уравнениях (5.12) и (5.13), получим Сложив эти уравнения, получим выражение движущей силы абсорбции: Обозначив выражение в скобках через 1/К, найдем выражение коэффициента массопередачи (абсорбции): Член 1/ выражает сопротивление переходу газообразного компонента в газовой фазе, а член / - в жидкой фазе. Для хорошо растворимых газов процесс абсорбции определяется в основном сопротивлением в газовой фазе; в этом случае сопротивление жидкой фазы мало и им можно пренебречь. При плохо растворимых газах можно пренебречь сопротивлением газовой фазы и учитывать только сопротивление жидкой фазы. Размерность коэффициента абсорбции К может быть получена из формулы (5.11) в зависимости от размерности движущей силы процесса абсорбции: Если Δ выражена в единицах объема (кг/м3), то Кс будет выражен в кг/(м2·с·кг/м3) или м/с. При выражении Δ через единицы давления (Н/м2) Kр будет иметь размерность кг/(м2·с·Н/м2) или с/м. Если Δ выражена в массовых единицах (кг/кг), то Связь между Кр и Кс выражается зависимостью Коэффициент массоотдачи определяют по эмпирическим формулам, найденным опытным путем для различных процессов. По формулам (5.9), (5.10), (5.15) получают точные результаты для расчетов процесса абсорбции газов в случае, если линия равновесия является прямой. В других случаях расчет аппаратов осуществляют графо- аналитическим методом (расчетом числа единиц переноса).
|
||||
Последнее изменение этой страницы: 2016-07-14; просмотров: 405; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.144.95.36 (0.006 с.) |