ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теоретические основы расчета из "Промышленная адсорбция газов и паров" Уравнение баланса поглощенного вещества. Рассматривается установившийся режим, при котором все влияющие на процесс параметры не меняются во времени. Газовый поток, содержащий поглощаемый компонент, пропускается через слой поглотителя со скоростью т. Скорость хю, рассчитанная на полное сечение слоя, называется фиктивной. При выводе уравнения баланса не учитывается изменение температуры и давления и газовый поток рассматривается как несжижаемая жидкость. [c.60] Уменьшение количества поглощаемого вещества за рассматриваемый промежуток времени в газовом потоке, находящемся в элементарном объеме. Изменение содержания поглощаемого вещества в объеме газа ж йг/Х Xi/z e за время йх можно выразить как произведение изменения концентрации за рассматриваемый промежуток времени объем, т. е. [c.61] Уравнения баланса (48) и (49) выведены без учета продольной диффузии вещества и поэтому выражают процесс лишь приближенно. Такое приближение, однако, для практических расчетов допустимо. [c.62] Таким образом, кинетический коэффициент показывает, какое количество вещества (в кг) передается из газового потока 1 м слоя поглотителя за 1 сек при разности концентрации 1 кг/м (разность концентраций 1 кг/м должна быть между содержанием поглощаемого вещества в газовом потоке и концентрацией газа, находящегося в равновесии с поглощенным веществом). [c.62] Хотя оба варианта выражения движущей силы равноценны, однако в большинстве случаев в области изучения адсорбционных процессов ее принято выражать разностью концентраций газовой фазы Ау. Поэтому в дальнейшем индекс при коэффициенте массопередачи опускается (полагая, что это всегда будет Ку). [c.63] Коэффициент массопередачи является аналогом коэффициента теплопередачи. [c.63] Полагая, что собственно сорбция происходит весьма быстро, практически почти мгновенно, можно считать, что кинетика адсорбции определяется скоростью диффузии внешней и внутренней [1-56, П-6—П-10]. При внешнем массообмене существенно влияет на процесс гидродинамический режим. [c.63] В уравнении (53) коэффициент пропорциональности к называется коэффициентом массопроводности. Коэффициент массопроводности — аналог коэффициента теплопроводности. [c.64] Коэффициент массопередачи К, очевидно, должен зависеть от коэффициентов массоотдачи р и массопроводности к, т. е. от внешнего массообмена и от внутренней диффузии в глубь поглотителя. [c.64] В этом случае в уравнение (51) вместо коэффициента массопередачи можно подставлять коэффициент массоотдачи, что и делают в большинстве случаев в практических расчетах [0-3, 0-6, 0-8, 0-15]. [c.64] Установлено, что в некоторых случаях коэффициент массопередачи, определяемый в начале процесса внешним массообменом, падает по мере насыщения поглотителя [П-б, П-7, И-10]. Это падение объясняется увеличением роли внутренней диффузии в твердом поглотителе с увеличением степени его насыщения. Было показано, что уменьшение коэффициента массопередачи в этих случаях происходит тем быстрей, чем мельче поры поглотителя [11-10]. [c.65] Несмотря на сказанное, принимаемое до настоящего времени в практических расчетах допущение, выраженное равенством (55), для инженерной практики может быть оставлено потому, что на величине р (как бы она ни называлась), определяемой опытным путем, неминуемо должно отразиться также и влияние внутренней диффузии. Таким образом, если влияние внутренней диффузии значительно и оно отражено в коэффициенте р, последний будет являться по существу коэффициентом массопередачи (а не массоотдачи). Следовательно, в общем случае при наличии влияния и внутренней и внешней диффузий величина р является по существу коэффициентом массопередачи, а в частном случае при отсутствии влияния внутренней диффузии — коэффициентом массоотдачи. В дальнейшем р всегда будет называться коэффициентом массопередачи ввиду того, что в практических расчетах количественная оценка влияния внешней и внутренней диффузий для каждого отдельного случая чрезвычайно затруднительна. [c.65] Коэффициент массопередачи р зависит от геометрических, физических и гидродинамических параметров процесса и определяется опытным путем с помощью теории подобия. [c.65] Уравнение (56) является математическим выражением условий перехода вещества на границе раздела твердой и газообразной фаз. [c.66] Уравнение (56) и уравнение баланса (49) должны были бы решаться совместно с гидродинамическими дифференциальными уравнениями движения как уравнения, описывающие различные стороны одного и того же процесса. Однако эти уравнения не интегрируются, и аналитическое решение их возможно лишь для некоторых весьма ограниченных частных случаев. [c.66] С помощью теории подобия можно, не интегрируя дифференциальные уравнения, получить из них методом подобного преобразования критерии подобия, а затем заменить эти дифференциальные уравнения зависимостью между критериями подобия. Вид этой зависимости находят опытным путем. [c.66] Такая форма диффузионного критерия Нуссельта также очень часто встречается в литературе. Поэтому при использовании критериальных уравнений всегда необходимо выяснять, в какой именно форме дан автором критерий Нуссельта. Диффузионный критерий Нуссельта называется также критерием Шервуда и обозначается 5Ь. [c.67] Критерий Фурье Ро характеризует изменение скорости потока диффундирующей массы во времени. Он необходим лишь при неустановившемся процессе, когда с изменением времени меняется и поле концентраций. [c.67] Диффузионный критерий Пекле Ре характеризует массообмен в движущемся потоке и является аналогом теплового критерия Пекле Ре, характеризующего теплообмен в движущейся среде. Представляя соотношение между градиентом концентраций в граничном слое к градиенту концентраций по длине аппарата, критерий Ре характеризует подобие полей концентраций по длине аппарата. [c.67] Величина /, входящая в критерии подобия, является определяющим геометрическим размером системы. [c.67] Вернуться к основной статье