Движущая сила массообменных процессов

Движущая сила зависит от:

1. взаимного направления движения фаз и

2. вида контакта (непрерывный, ступенчатый)

Движущая сила в единицах газовой фазы (фазы «G»)

Движущая сила в единицах жидкой фазы (фазы «L»)

Во всех случаях движущей силой будет разность между рабочей и равновесной концентрацией, взятая с положительным знаком. Это справедливо для какого-то сечения аппарата.

Движущая сила изменяется с изменением рабочих концентраций по длине аппарата, поэтому для всего процесса массообмена необходимо определить среднюю движущую силу.

Рассмотрим 2 случая:

1. Равновесная линия представляет собой кривую, в общем виде

 

2. Зависимость между равновесными концентрациями линейна

 

1) Построим график зависимости изменения рабочих концентраций по длине (поверхности) аппарата при противотоке.

Допущения:

1) G=const L=const

2) (изм-я <10%)

Нанесем равновесную кривую

(каждой концентрации соответствует концентрация ). Для элемента поверхности dFдвижущая сила:

Для всей поверхности:

Для элемента прямоток:

(1)

(2)

Считая постоянным (отличие меньше, чем на 10%)

Сопоставление равенств (1) и(2) дает:

 

Интегрируя в пределах 0 - Fи

 

Заменив , найдем:

 

Или

Следовательно, средняя движущая сила

 

Аналогично для .

В случае среднюю движущую силу определяют графическим интегрированием.

1) Принимают от до ряд значений y

	Задаются от до

2) Находят соответствующие значения по уравнению

3) Определяют значения

4) Вычисляют и

Далее на диаграмме в координатах , строится кривая:

Площадь под кривой, умноженная на масштаб диаграммы, дает искомый интервал

 

 

 

Далее определяется средняя движущая сила и поверхность массообменного аппарата.

2) Когда равновесная зависимость прямая , средняя движущая сила определяется более просто.

Все равно но преобразуем

Запишем (или соотношения справедливы

Отсюда для любого :

Тогда

Интегрируем:

Для вывода соотношения, определяющего среднюю движущую силу, преобразуем (домножим и разделим)

 

Разность представим следующим образом:

 

Тогда:

Где: - движущая сила в начале поверхности фазового контакта

-движущая сила в конце поверхности фазового контакта

Аналогично для и для противотока.

Следовательно, для прямолинейной равновесной зависимости средняя движущая сила определяется как средняя логарифмическая между движущими силами в начале и конце поверхности фазового контакта.

Аналогично теплопередаче:

При для технических расчетов

;