химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

моль, то К% и К" будут выражены в кмоль- м~а- ч-1 (ед. дв. силы)"1.

Отмеченные недостатки двухпленочной модели массообмена, постулирующей стационарный режим массообмена, обусловили появление других моделей, постулирующих нестационарный режим процесса. Так, пенетрационная модель Хигби предполагает, что переход вещества совершается в результате сменяющих друг друга элементов данной фазы (жидкости, газа, пара) на межфазной поверхности, куда они доставляются из основной массы молекулярной диффузией. Вследствие быстрой смены этих элементов происходит пульсирующее обновление межфазной поверхности, причем из-за кратковременности контакта с ней каждого элемента массообмен протекает в условиях нестационарного режима, т. е. количество переходящего вещества изменяется во времени. Принимая, что все элементы каждой фазы контактируют с межфазной поверхностью одинаковое время тэ, а на самой поверхности существует фазовое равновесие, Хигби получил следующее выражение:

М = 2 ^о,/ят; (у - уп) = 2 |/ D2/nt;' (*„ - *)

Использование последнего уравнения для практических расчетов, а также его экспериментальная проверка пока невозможны из-за отсутствия методов теоретического определения и непосредственного измерения величины тэ. Заметим, только, что в. отличие от двухпленочной модели, по которой MooD, согласно пене-трационной модели Хигби М ~ ?>0"6.

444

Для уточнения пенетрационной модели Кишиневским было предложено заменить коэффициент молекулярной диффузии D эффективным коэффициентом ?>8ф, учитывающим совместное действие молекулярной и турбулентной диффузии (модель Кишиневского). Данквертс, сохранив механизм молекулярного переноса, скорректировал модель Хигби, приняв не одинаковое, а экспоненциально распределенное время пребывания элементов рабочей фазы на межфазной поверхности. При этом получено следующее выражение (модель Данквертса):

М = VD^ (у - у„) = (*„ - *)

Здесь Sx и Sa — доли межфазной поверхности, обновляемые в единицу времени. Определение величины S, однако, пока невозможно.

Отсутствие достоверного математического описания механизма процесса массообмена заставляет базировать инженерные расчеты на уравнениях (а) и отыскивать закономерности изменения коэффициентов массоотдачи экспериментальным путем. Из уравнении (а) следует:

у-уп = М/ку и ха-х = М/КУ (б)

Независимо от формы линии равновесия можно каждую пару сопряженных значений х и у (например, для каждого сечения поверхности массообмена) связать с помощью константы равновесия: (/р = тх. В этом случае

*п - * = yJm ~ Vm = М1КV (в)

Складывая выражения (б) и (в), находим: у — ур = = (M/F) (ЦК" + т/К*), откуда

M = [l/(UKay+*)Kl)](y-yf)l'= Ky(y-yv)F (IX.3)

где

К,= \1{Ш°+т1К§ или 1//(s = VK^+mlKl (IX.За)

Величина Ку, соответствующая аддитивности диффузионных сопротивлений в обеих контактирующих фазах, называется к о-эффициентом массопередачи. Последний имеет ту же размерность, что и коэффициенты массоотдачи Ку и Кх, но характеризует кинетику массообмена не в пределах одной фазы, а во всей рабочей системе. В промышленных массообменных аппаратах между газами (парами) и жидкостями, а также между двумя несмешивающимися жидкостями, особенно, когда одна из контактирующих фаз находится в дисперсном состоянии, межфазная поверхность F не всегда поддается непосредственному измерению. В таких случаях часто пользуются не поверхностными (описаны выше), а объемными коэффициентами массоотдачи и массопередачи, выражающими количество вещества, переходящего за единицу времени в 1 м3 рабочего объема аппарата при движущей силе процесса, равной единице. Обозначив эти коэффи3 Н. И. Гельперин 445

циенты через /("„, К",, Kl и рабочий объем аппарата через V, получим следующие уравнения массопередачи:

М = (У ~y,)V = «I (хп -*)V = К°у (U - У„) V (IX.36)

Д. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ И КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Согласно закону Фика, количество вещества, переносимого за время dx через поверхность F, перпендикулярную к направлению потока, путем молекулярной диффузии, будет:

<Ш = —DF ~ dx (а)

an

дс

Здесь -j^ — градиент концентрации переносимого вещества

по направлению нормали к поверхности; D — коэффициент, молекулярной диффузии, равный количеству вещества, переносимого (диффундирующего) через 1 м2 поверхности (F = 1 м2) в единицу времени (т = 1 с) при градиенте концентрации, равном единице

l)- Если выразить М в кг и концентрацию с — в кг/м3, то коэффициент диффузии D будет, следовательно, выражаться в м2/с.

Величина D, являясь индивидуальным свойством каждого вещества, обычно возрастает с повышением температуры, а в случае газов снижается с увеличением давления. Она не поддается точному теоретическому расчету и определяется опытным путем; иногда D может быть вычислен по эмпирическим формулам (см., например, Перри Дж. «Справочник инженера-химика». Л., Химия, 1969).

Уравнение (а) по структуре аналогично уравнению (VI. 1) Фурье для передачи тепла теплопроводностью. При этом аналогом

(56

температурного гради

страница 24
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170

Скачать книгу "Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая" (4.14Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
стоимость аренды светового оборудования
Посудомоечные машины 90 см купить
Стол WILL Alicante T2
автобус 25 30 мест аренда

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)