химический каталог




Основные процессы и аппараты химической технологии. Книга вторая

Автор А.Г.Касаткин

ента является градиент концентрации

а аналогом коэффициента температуропроводности — коэффициент диффузии. Это позволяет по аналогии с уравнением теплообмена (VI. 30) написать общее уравнение конвективного массообмена:

дс , дс , дс , дс I дЧ , дЧ дЧ \

^ + w*^+w^ + w>-dT='D{-w+W + ^r) (1Х,4)

В случае стационарного процесса массообмена ^~ = 0,

а при стационарном массообмене с неподвижной средой вся левая часть уравнения (IX.4) обращается в нуль.

Процесс массообмена определяется, однако, не только диффузионными явлениями, но и гидродинамической обстановкой в аппарате, поэтому он описывается не одним уравнением (IX.4), а системой дифференциальных уравнений и краевыми условиями.

446

В эту систему входит выведенное ранее уравнение движения потока вязкой жидкости (уравнение Навье—Стокса):

dwx , dwx , dm, , dwx

дх дх ' y ду дг^"^F + A + 4l*lr + ^r+ (I'8)

Наконец, краевое условие на межфазной поверхности, по аналогии с теплообменом, можно выразить уравнением:D-f?r=K(c-ca) (IX.5)

где К — коэффициент массоотдачи; сп — концентрация переходящего вещества на межфазной поверхности.

Система уравнений (IX.4), (1.8) и (IX.5) решена лишь для некоторых простейших случаев массообмена после введения ряда упрощающих допущений, приводящих к расхождению теории с опытом. В связи с этим закономерности массообмена изучают экспериментальным путем. Ценность приведенной системы уравнений, как и в случае теплообмена, заключается в том, что она является основой для рациональной постановки эксперимента и последующего обобщения опытных данных. Ввиду одинаковой структуры дифференциальных уравнений теплообмена и массообмена критерии подобия обоих процессов будут иметь сходные выражения. Иными словами, для выражения критериев подобия процессов массообмена достаточно в критериях теплового подобия (см. главу VI) заменить коэффициенты теплоотдачи и температуропроводности коэффициентами массоотдачи и молекулярной диффузии. При этом получим следующие диффузионные критерии:

Nun = /("//?> — критерий Нуссельта; Ргд = v/D — критерий Прандтля; Ред = wl/D — критерий Пекле; FoR = От//2 — критерий Фурье; Bi = Kal/D — критерий Био

Критериальные уравнения стационарного массообмена, построенные на основе опытных данных, имеют часто тот же общий вид, что и в случае теплообмена:

Nuft = Л ReTrJ (IX.6)

Ранее (см. главу VI) было подчеркнуто, что критериальные уравнения типа (IX.6) не всегда достаточны для точного описания процессов тепло- и массообмена. Часто их приходится дополнять Другими параметрами для учета влияния геометрических и физических факторов, не нашедших отражения в приведенных выше системах дифференциальных уравнений. Так, при выводе последних мы полагали, что участвующие в массообмене вещества несжимаемы, их потоки гидродинамически стабилизированы,

3* 447

а физические свойства постоянны. Эти допущения на практике большей частью не оправдываются, поэтому универсальных уравнений типа (IX.6), достаточно надежных для инженерных расчетов, не существует. С предложенными же частными критериальными уравнениями применительно к отдельным массооб-менным процессам и аппаратам мы познакомимся ниже.

в, у„ I, хн

верхности равна dF, уравнение массопередачи будет иметь следующий вид: —G dy = Kg [У — Ур) dF.

(а)

С (Ун — Ук) = К„

Помножив обе части последнего уравнения на величину (уа—*/„) и разделив переменные, после интегрирования получим:

(Уи — Ук)! | dy/(f — Ур)

if

>;А;;;у\у>Я .т.

(IX.7)

Так как G (ун — ук) = М, то путем непосредственного сопоставления выражения (а) с уравнением (IX.1) находим следующее выражение для искомой средней движущей силы процесса:

(Уа — Ук) 11 dyj(y — ур)

М = L (хк — *н) = К,

Средняя движущая сила может быть выражена также через концентрации переходящего вещества в потоке L: L dx = = Кх (Хр — x)dF, откуда

(*к — *н) /1 dxj(Xp — х)

Рис. IX-14. К расчету средней движущей силы процессов массообмена: / — линия равновесия; 2 — рабочая линия.

Е. ДВИЖУЩАЯ СИЛА МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

Движущей силой процессов массообмена является положительная разность между рабочей и равновесной концентрациями (или наоборот) переходящего вещества в любой фазе: у — ур (или ур — у) либо х — хп (или х? — х). В промышленных аппаратах эти процессы протекают чаще всего при противотоке, реже — при прямотоке контактирующих фаз. В обоих случаях указанные разности редко постоянны, а обычно непрерывно изменяются вдоль межфазной поверхности, поскольку непрерывно и по-разному изменяются сами концентрации }их, Для анализа и расчета процессов массообмена на основе общего уравнения массопередачи (IX. 1) необходимо знать среднюю движущую силу (или среднюю разность концентраций) Ду или &х. Для нахождения этой величины рассмотрим массообмен-ный аппарат со встречным движением двух фаз (газ—жидкость или жидкость—жидкость), массовые расходы которых составляют G и L, а начальные и конечные концентрации переходящего вещества равны соответственно

страница 25
< 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
садовые участник 100 км от москвы
купить fissler luno в москве
как проехать в театр российской армии
парковочный столбик съемный

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
(24.05.2017)