КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Модифицированные уравнения массопередачиНедостатком расчета геометрических размеров массообменных аппаратов через поверхность контакта фаз по основному уравнению массопередачи (9.7) является то, что в большинстве случаев величина поверхности зависит от способа ее создания и метода воздействия на взаимодействующие фазы (барботаж пузырьков через жидкость, эмульгирование одной жидкости в другой и т. п.), а не от конструкции самого устройства. Так, если в качестве основной характеристики массообменного аппарата выбрать его объем V, то, используя величину удельной поверхности фазового контакта σ = F/V в единице объема, уравнение (9.7) можно записать как Если за расчетную характеристику аппарата принять его высоту Н при заданной площади поперечного сечения аппарата f, а количество переданного в процессе массоо6мена вещества из материального баланса представить как М = G(ун - ук), уравнение (9.22) запишется в виде Первый сомножитель называется высотой, эквивалентной единице переноса, и обозначается - hy, а второй - числом единиц переноса т у (9.18). Тогда уравнение массопередачи (9.23) может быть записано (для фазы G) в виде и по аналогии для фазы L Уравнения (9.22) и (9.24) в отличие от основного уравнения массопередачи (9.7) называются модифицированными, и они позволяют определить размеры массообменных аппаратов. Массопередача в системах с твердой фазой (сушка, адсорбция, экстрагирование и т. п.) представляет собой более сложный процесс. В нем, кроме массоотдачи от поверхности раздела фазы в поток жидкости (газа, пара), имеет место перемещение вещества в твердой фазе массопроводностью. Процесс массопроводности может быть описан законом массопроводности, аналогичным первому закону Фика: количество вещества, переместившегося в твердой фазе за счет массопроводности, пропорционально градиенту концентрации дс/дп, площади dF, перпендикулярной направлению потока вещества, и времени осуществления процесса dτ, В этом уравнении коэффициент пропорциональности К, имеющий размерность коэффициента молекулярной диффузии, называется коэффициентом массопроводности. Процесс перемещения вещества внутри твердой фазы может быть описан дифференциальным уравнением массопроводности Схема передачи вещества в твердом теле массопроводностью иллюстрируется рис. 9.6. Твердая фаза представляет собой неограниченную пластину толщиной 2δ, омываемую с внешних сторон потоком жидкости, концентрация распределенного вещества в ядре которого постоянна и равна у. Передача вещества осуществляется только в направлении, совпадающем с осью x. Поскольку в начальный момент времени то концентрация извлекаемого вещества постоянна по толщине пластины и равна сн = сгр0 (градиент концентрации по толщине пластины дс/дх = 0) вещество начинает перемещаться в омывающую фазу из твердой фазы из слоя, непосредственно примыкающего к поверхности раздела фаз. В омывающей фазе концентрация изменяется от угр до у или от с гр до с равн. В последующие моменты времени τ1, τ 2,..., τn вследствие перехода вещества из твердой в омывающую фазу по толщине пластины наблюдаются градиенты концентраций дс/дх ≠0, а концентрации в твердой фазе меняются соответственно от с 01, с02,..., с 0n в средней плоскости до с гр1, с гр2,..., с грn на границе раздела фаз, в воспринимающей фазе – от с гр1, с гр2,..., с грn до с равн в ядре потока. Предельное (минимальное) значение концентрации в твердой фазе с равн соответствует времени τ → (τ∞). Как видно из рассмотренной схемы, особенностью массопроводности является неустановившееся состояние процесса. Процессы, протекающие в системах с твердой фазой, описываются с помощью диффузионных критериев Био , характеризующих перенос распределяемого вещества на границе твердой и жидкой (газовой или паровой) фаз, и Фурье , характеризующих изменение скорости потока вещества, перемещаемого массопроводностью в твердом теле (нестационарный режим). Критериальное уравнение, описывающее изменение концентраций вещества в твердой фазе для случая одномерного перемещения вещества (см. рис. 9.5), имеет вид где - параметрический критерий, представляющий безразмерную концентрацию распределяемого вещества в твердой фазе в точке с координатой х; х/δ – безразмерная координата точки, в которой концентрация равна с. Контрольные вопросы 1. Какие технологические процессы называются массообменными (диффузионными)? 2. Какие процессы относятся к массообменным процессам? 3. Какие способы выражения состава двухкомпонентных смесей существуют? 4. Что понимается под равновесием массоо6менного процесса? 5. Какие способы взаимодействия распределяющих фаз существуют в процессе массопередачи? 6. Каким образом осуществляется перенос вещества между фазами в процессе массопередачи? 7. От чего зависит коэффициент молекулярной диффузии? 8. Какова связь между коэффициентами массопередачи и коэффициентами массоотдачи? 9. Какие критерии относятся к критериям подобия процессов массопередачи и каков их физический смысл? 10. Каким образом определяется средняя движущая сила массообменных процессов? 11. С какой целью используются модифицированные уравнения массопередачи? 12. В чем заключается особенность массопередачи в системах с твердой фазой?
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 1154; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |