АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Движущая сила и скорость диффузионных процессов

Уравнение линии рабочих концентраций. Из уравнения диффузии следует, что движущей силой диффузионных процессов является разность концентраций фаз, участвующих в массообмене. Практически при осу­ществлении диффузионных процессов начальные и конечные концентра­ции фаз бывают заданы. Эти заданные концентрации и любые фактиче­ские концентрации фаз х и у в диффузионных аппаратах в заданных пределах называют рабочими концентрациями. Процесс массообмена между фазами протекает как самопроизвольный при наличии разности между рабочими и равновесными (для данных условий) концентрациями, которые можно выразить либо через концентрации у и ур фазы Фу, либо через концентрации х и хр фазы Ф^.

Разность между рабочей и равновесной концентрациями распреде­ляемого между фазами компонента и является движущей силой массо­передачи в диффузионных процессах.

Движущую силу массопередачи в концентрациях фазы Фу будем обозначать как Ау—ур—у или &у=у—ур, а в концентрациях фазы Ф^ со­ответственно Ах=х—хр или &x=xv—х.

Диффузионные процессы, как правило, осуществляются в противо­точных аппаратах, где участвующие в массообмене фазы протекают одна навстречу другой, как это представлено на схеме и диаграмме рис. 313.

Допустим, что распределяемый между фазами компонент переходит из фазы Фх в фазу Фу (рис. 313), вследствие чего концентрация фазы Фу увеличивается, а концентрация фазы ФЛ уменьшается. Для бесконечно

Движущая сила и скорость диффузионных процессов

Рис. 313. К выводу уравнения линии рабочих концентраций.

Малого элемента поверхности dF фазового контакта материальный баланс в отношении распределяемого между фазами компонента выразится • уравнением

Gydy = — Gxdx

А для всей поверхности фазового контакта, при установившемся состоя­нии процесса

Gy (г/к — Ун) = Ох \хн хк)

Последнее уравнение характеризует зависимость между рабочими концентрациями фаз в диффузионных аппаратах. Для любого произ­вольно взятого сечения аппарата MN, с концентрацией фаз у их, это уравнение можно переписать в таком виде:

GyК — y) = GX (*н — х)

Или

В каждом конкретном случае величины Gy, Gx, ук и хн известны и постоянны и, следовательно, уравнение материального баланса (3—25) является уравнением прямой:

У = Ах + В (3—26)

Для любого случая массообмена и любого сечения диффузионного аппарата движущую силу массопередачи можно выразить графически

Путем нанесения на диаграмму у—х линии равновесия yp=f(x) и линии рабочих концентраций у=<?(х), как это показано на рисі 314.

Переходит из же рисунка—

Компонент и IV этого

III

А на диаграммах

На диаграммах lull рис. 314 представлен случай, когда ур>у и jc>jcp и распределяемый между фазами

Фазы Фд; в фазу Ф1

Движущая сила и скорость диффузионных процессов

Случай, когда ур<у и хр>х и распределяемый между фазами компо­нент переходит из фазы

Ф

Рис. 314. Графическое представление движущей силы массопередачи.

Ф,

У в фазу

Как видно из рис. 314, во всех случаях движущая сила в дан­ном сечении аппарата выражается разностью АУ=УР—У или —х—хр. в первом слу­чае и разностью Ау= =у—ур или &х=хр—х во втором случае. Рас - пределяемый ме­жду фазами ком­понент переходит в ту фазу, рабо­чая концентрация которой меньш е равновесной.

Скорость массопе­редачи. Любой физиче­ский п роцесс протекает во времени с той или иной скоростью, причем в обшем случае ско­рость процесса

Пропорциональна движущей силе и с о п~р~Ь т и в л е н иж—Ис -

Обратно пропорциональна ходя из этого положения, скорость передачи распределяемого между фа­зами компонента пропорциональна движущей силе - массообмена А у или 1х и обратно пропорциональна сопротивлению Rv или Rx:

DG

Ъу

(3—27)

XdF

Kv

Кг-мол!'м2 ■ час


ИЛИ

Bx

=—Б~ кг*мол! м2 • час

DG ZdF

(3—27а)

К\-


Где G—количество распределяемого между фазами компонента; пере­ходящее из одной фазы в другую, в кг-мол; х—длительность процесса в часах; F—поверхность фазового контакта в м2.

Подставив в уравнения (3—27) и (3—27а) вместо сопротивлений Rv и Rx обратные им величины = Ку и =КХ—коэффициенты массопередачи, получим

DG XdF

(3—28)

- = КЛу кг»мол! м2' час


DG

КхЬх кг-мол/м2 • час

ZCIP —IV - (3 28а)

Так как А у и Ал: являются величинами безразмерными, то коэф­

Фициенты массопередачи Ку и Кх имеют следующую размерность:

[KJ =

Лг • час

Лг» Час

(3—29)

(3—29а)

Уравнения (3—28) и (3—28а) показывают, какое количество данного компонента переходит вследствие диффузии из одной фазы системы в другую через 1 м2 поверхности соприкосновения фаз, за время в один час, при разности рабочей и равновесной концентраций, равной единице, причем Ку выражается через концентрации распределяемого между фазами компонента в едини­цах концентрации фазы Фу, а Кх—через концентрации распределяемого между фазами компонента в единицах концентрации фазы Фх.

АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Шнековый дозатор — фасовка муки, цемента и другой пыли

Производство и продажа дозаторов шнековых для фасовки смесей пылящих и трудно-сыпучих Цена - 26000грн(1000дол.США) без дискрета или 34000грн с дискретом Контакты для заказов дозаторов: +38 050 4571330 dozator@msd.com.ua Производим следующее …

Экстрагирование двумя растворителями

В экстрактор одновременно подают два растворителя, обладающие незначительной взаимной растворимостью и способные каждый избира­тельно растворять один из компонентов исходной смеси. Рис. 427. Диаграмма противоточного много­ступенчатого контакта. На рис. 428 представлены …

СОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ

Во многих химических производствах используются Jh получаются газообразные продукты, представляющие собой гомогенные смеси. Часто приходится из таких смесей выделять какой-либо продукт в чистом виде или разделять смесь на составляющие ее …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел. +38 05235 7 41 13 Завод
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 067 561 22 71 — гл. менеджер (продажи всего оборудования)
+38 067 2650755 - продажа всего оборудования
+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи всего оборудования
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Скайп: msd-alexandriya

Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Представительство МСД в Киеве: 044 228 67 86
Дистрибьютор в Турции
и странам Закавказья
линий по производству ПСВ,
термоблоков и легких бетонов
ооо "Компания Интер Кор" Тбилиси
+995 32 230 87 83
Теймураз Микадзе
+90 536 322 1424 Турция
info@intercor.co
+995(570) 10 87 83

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.