Класифікація. Загальна характеристика

Загальна характеристика

Масообмінні процеси

Лекція №21

Масообмінні (або ще називають дифузійні) – це процеси перенесення речовин з однієї фази в іншу, через границю розподілу фаз.

Фази можуть складати гомогенні системи (Р–Р) і гетерогенні (Г–Р; П–Р; Р–Т; Г–Т),

Тут позначення фаз Г – газова, П – парова, Р– рідинна, Т–тверда.

Абсорбція (Г–Р) – процес вибіркового або повного поглинання компонентів газової фази рідким поглиначем або абсорбентом. Застосовують для очищення повітря від домішок NH₃, H₂S і т.д. або розчинення HCl, NO₂, SO₂ і т.д.

Абсорбція покращується із збільшенням тиску і зменшенням температури. Зворотній процес – виділення компонентів з розчину називається десорбцією.

Перегонка і ректифікація (П–Р) процес розділення рідких сумішей шляхом їх часткового випаровування та наступної конденсації. Суміш складається з більш леткого компонента (з меншою температурою кипіння і більшою пружністю парів) НК і менш леткого (з більшою температурою кипіння і меншою пружністю парів) ВК. Якщо цю суміш доводять до кипіння – то в парову фазу в більшій мірі переходить легко леткий компонент НК і після конденсації рідина збагачується відповідно НК.

Якщо процес випаровування та конденсації проводити одноразово – це проста перегонка, якщо процес відбувається багаторазово при протитечійній взаємодії в колоні рідини і пари – це ректифікація.

Екстракція (Р–Р) це процес виділення компоненту з розчину шляхом переходу його з однієї рідини в іншу, в якій відповідний компонент має вищу розчинність. При цьому другий розчинник вибирається таким чином, що не розчиняється з першим розчинником.

Екстрагування і розчинення (Т–Р) процес вибіркового (екстрагування) або повного (розчинення) переходу компоненту з твердої фази в розчин.

Адсорбція (Р–Т, або Г–Т) перехід компонентів з газової фази або з розчинів у тверді поглинаючі (або адсорбенти). Серед них відомі активоване вугілля, силікагелі, цеоліти. Адсорбенти характеризуються великою питомою поверхнею внутрішніх пор, яка має значення ≈ 800-1700 м²/г для активованого вугілля.

Адсорбція (як абсорбція) визначається вибірковістю, і оберненістю. Обернений процес називається десорбцією.

Якщо для адсорбції слід зменшувати температуру і збільшувати тиск, то для зворотнього процесу десорбції навпаки збільшувати температуру і зменшувати тиск.

Кристалізація (Р–Т) – процес обернений розчиненню, тобто виділення твердої фази кристалів з розчинів або розплавів. Здійснюється процес при охолодженні розчинів (якщо при цьому зменшується розчинність), або шляхом виділення частини розчинника при кипінні (як у випарному апараті).

Сушіння (Г–Т) зменшення кількості вологи в матеріалі шляхом її випаровування.

Масообмінні процеси – складні і складаються з окремих стадій:

1) перенесення речовини до границі розподілу фаз в першій фазі

2) перенесення від границі розподілу в об’єм другої фази.

Тут при розрахунках використовуються механізм перенесення та рівняння подібні до процесів теплопередачі.

основне рівняння теплопередачі основне рівняння масопередачі

Q – кількість перенесеного тепла, М – кількість речовини, що

F – поверхня теплопередачі, переходить з фази в фазу,

– середня рушійна сила F – поверхня масопередачі,

теплопередачі, і – середня рушійна сила

K – коефіцієнт теплопередачі. масопередачі по I або II фазі,

і – коефіцієнти масопередачі,

визначені по I або II фазі.

Якщо для теплопередачі рушійною силою є різниця температур теплоносіїв, то для масопередачі рушійною силою є різниця концентрацій робочої (та що є в апараті в даній фазі) і рівноважної (гіпотетичної, тобто такої розрахункової величини до якої прямує робоча). Рівноважна визначається через розрахунок по робочій концентрації в другій фазі

В такому виразі – рівноважна концентрація в І фазі, – робоча в ІІ.

Оскільки в процесі масопередачі приймають участь 2 фази, між якими є границя розподілу, то одну з них позначають Ф_х, другу – Ф_y.

Ф_y ______ границя

Ф_х розподілу

Традиційно більш легку фазу вибирають з індексом у, а її витрата G (від англійського газ) і x індекс важкої фази, а її витрата L(англійською – рідина).

Оскільки витрати G і L можуть бути в різних одиницях розмірності (кг/с, кмоль/с і т.д.), і в розрахунках може використовуватись витрата всієї суміші, або певного її компонента, тому для узгодження в розрахунках використовуються різні розмірності концентрацій.

1) мольна частка x, y

2) масова частка

3) відносна мольна частка x, y

4) відносна масова частка

5) об’ємна мольна концентрація С_х, С_y

тут А – компонент, що переходить з однієї фази в іншу,

В – компонент, що складає основу фази (інертний носій).

В табл. 6.1 [І] приведені відповідні позначення, а в табл. 6.2[І] формули перерахунку одних концентрацій в інші.

1. Павлов, Романков, Носков „Примеры и задачи по курсу ПАХТ”.

Дата добавления: 2014-01-04