Основные массообменные процессы; фазы, участвующие в процессах. Средняя движущая сила процесса при линейной и нелинейной равновесной зависимости.

Массообменные процессы – такие технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую конвективной и молекулярной диффузией. Движущей силой массообменных процессов является разность концентраций распределяемого вещества во взаимодействующих фазах.

Массообменные процессы классифицируют по трем основным признакам: агрегатному состоянию вещества, способу контакта фаз и характеру их взаимодействия.

По агрегатному состоянию вещества можно представить основные фазы: «газ – жидкость» (Г - Ж), «газ – твердое тело» (Г – Тв.т), «жидкость – жидкость» (Ж–Ж), «жидкость – твердое тело» (Ж – Тв.т) и др. В зависимости от сочетания фаз имеются способы их разделения. Так, при сочетании Г–Ж разделение возможно дистилляцией, ректификацией, абсорбцией и десорбцией, сушкой и увлажнением; Г – Тв.т – сублимационной сушкой, адсорбцией, ионным обменом, фракционной адсорбцией; Ж – Ж–жидкостной экстракцией; Ж–Тв.т – фракционной кристаллизацией, экстрагированием, адсорбцией, ионным обменом.

Скоростью любого процесса МП будет называться количество вещества М, которое передается из одной фазы в другую через единицу поверхности контакта фаз F в единицу времени τ. [кг/м² *ч]

М=Км*ΔС*F, где Км – коэффициент массопередачи (скорость процесса), С-концентрация

Км= [кг/ед конц*м²]

Действительные концентрации распределяемого вещества, или рабочие концентрации, всегда отличаются от равновесных. Разность между этими концентрациями, характеризующая степень отклонения от равновесия, и представляет собой движущую силу массообменных процессов.

Движущая сила меняется с изменением рабочих концентрации, поэтому для всего процесса массообмена, протекающего в пределах концентраций от начальных до конечных, должна быть определена средняя движущая сила (Δyср и Δxср)

При определении средней движущей силы могут встретиться 2 случая:

- зависимость между равновесными концентрациями не линейна; для этого случая равновесная концентрация определяется общей функциональной зависимостью y_p=f(x)

- зависимость между равновесными концентрациями линейна, т.е. y_p=A_p*x(где А_р – постоянная величина)

Первый случай:

М=G*(y_н-y_к)=L*(x_к-x_н)=Ky*Δy*F=Kx*Δx*F

F=G*(y_н-y_к)/Ky*Δy, где (y_н-y_к)/Δy=m_y, аналогично для m_x

F=L*(x_к-x_н)/Kx*Δx, где (x_к-x_н)/Δx=m_x

m_x и m_y – число единиц переноса, которое показывает на сколько единиц изменяется рабочая концентрация под действием единицы движущей силы

Δyср=yн-yк/

Δxср=xк-xн/

ХИМКАД

1 ВОПРОС

Математическое моделирование и алгоритм расчёта парожидкостного равновесия в многокомпонентных системах с использованием коэффициентов активности и коэффициентов фугитивности для учёта неидеальности фаз.

Два способа описания процесса:

1) с применением коэффициентов фугитивности и уравнений состояния для обеих фаз-φ_i^L ,φ^V_i (i= 1,..,n).

В результате ФР для одной точки диаграммы записывается в виде:

Применяется для:

- средних и высоких давлений;

-газо- жидкостных равновесий;

-нерасслаивающихся жидкостей.

2) с использованием коэффициентов активности γ_i для жидкой фазы, т.е. f_i^L=P_i⁰ x_i γ_i (i= 1,..,n).В результате условия ФР ПЖР для основной точки диаграммы записывается в виде:

Применяется для:

- невысоких давлений;

-гомо- и гетероазеотропных систем;

-расслаивающейся жидкостной фазы.

Если ввести величину коэффициента разделения:

и рассматривать задачу при условиях:

Дано: х, Р

Определить: у*,Т*

Для первого способа получается система уравнений:

Для второго способа (В):

Информационная матрица систем уравнений МО (А) имеет вид:

Блок схема алгоритма решения системы уравнений МО (А):

14 ВОПРОС

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: