Лекция 1 Массообмен. Основные стадии и закономерности массопереноса

Лекция 1

Массообмен. Основные стадии и закономерности массопереноса

образом: M = K·Δ·F·τ, (1) где M – количество вещества, К – коэффициент массопередачи, Δ – движущая… К = 1 / [1/β1 + m12/β2], или 1 / [1/β2 + 1/ m21β1], (2)

Фазовые равновесия

В изолированной системе условия равновесия определяются только внутренними условиями и записываются как: , , (7) где – химический потенциал -того компонента.

Материальный баланс

В стационарных условиях закон сохранения массы для всего аппарата в виде материального баланса может быть представлен:

(12)

, – соответственно, расходы жидкой и газовой фаз; х, у – концентрация распределяемого компонента в фазах; н – начальное, к – конечное состояние.

Материальный баланс по распределённому компоненту при отсутствии химических реакций имеет вид:

(13)

В случае постоянства расходов и уравнение (13) упрощается:

(14)

Для элементарного участка аппарата получаем:

dy= dx (15)

Знак минус свидетельствует о противоположном изменении концентрации распределяемого компонента в фазах, и если в одной фазе его концентрация увеличивается, то в другой, соответственно, уменьшается.

Уравнения рабочих и равновесных линий

  Рис.1.2. Схема массообменного процесса в противоточном аппарате.  

Различные модификации уравнений массоотдачи и массопередачи

Ранее было получено уравнение массопередачи, движущей силой в которой являлась разница химических потенциалов компонента в ядрах различных фаз. Расчёт химических потенциалов, как известно, задача сложная. Поэтому на практике обычно пользуются уравнениями массотдачи и массопередачи, содержащими в качестве движущей силы разность концентраций компонента.

При использовании интегральной формы уравнений массотдачи и массопередачи большой проблемой является определение поверхности контакта фаз в реальном аппарате, т.к. она может складываться из поверхности струй, капель, пузырей, пены. В этом случае применяют модифицированные уравнения, не содержащие величину межфазной поверхности.

Уравнения массоотдачи и массопередачи в локальной форме

(21) (22) где х и у – рабочие концентрации, распределяемого компонента в фазах L и G, соответственно, индекс г – указание на…

Интегральная форма уравнений массоотдачи и массопередачи

(29)   Проведя аналогичную операцию с уравнениями (24) и (26) получим:

Объёмные коэффициенты массоотдачи и массопередачи

Введём понятие удельной поверхности контакта фаз , как поверхность контакта, образующаяся в единичном рабочем объёме аппарата: (43) Выразив , перепишем уравнения массотдачи и массопередачи:

Число и высота единиц переноса

Если S (площадь поперечного сечения аппарата) постоянная, то его объём можно записать: (48) Привлекая основное уравнение массопередачи и уравнение материального баланса…  

Аналогия тепло - и массообмена

Постановка и подход к решению задачи оптимизации массообмена также могут быть рассмотрены по аналогии с теплообменом. Для этого сопоставим количество вещества, перемещаемого из турбулентного ядра…  

Упрощенные модели массоотдачи

Коэффициент массоотдачи характеризует скорость переноса вещества внутри фазы конвективной и молекулярной диффузией одновременно. Коэффициент… , (69) где индексы Г и Я обозначают концентрации на межфзной границе и в ядре соответственно.