ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массообменные процессы и аппараты из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Во 2-й части учебника изложены теоретические основы массообменных процессов химической технологии (абсорбция, адсорбция, кристаллизация, сушка, экстракция и др.). Рассмотрены устройство и принцип действия аппаратов для их проведения. Показаны методы расчета типовых процессов и аппаратов. В каждой главе приведены вопросы для самоконтроля студентов. [c.2] Для студентов химико-технологических вузов. Может быть полезен студентам других специальностей, а также инженерно-техническим работникам химической и смежных отраслей промышленности. [c.2] Процессами массообмена называют такие процессы, в которых основную роль играет перенос вещества из одной фазы в другую. Движущей силой этих процессов является разность химических потенциалов (см. гл. 2). Как и в любых других процессах, движущая сила массообмена характеризует степень отклонения системы от состояния динамического равновесия. В пределах данной фазы вещество переносится от точки с большей к точке с меньщей концентрацией. Поэтому обычно в инженерных расчетах приближенно движущую силу выражают через разность концентраций, что значительно упрощает расчеты массообменных процессов. [c.6] Массообменные процессы широко используются в промышленности для решения задач разделения жидких и газовых гомогенных смесей, их концентрирования, а также для защиты окружающей природной среды (прежде всего для очистки сточных вод и отходящих газов). Например, практически в каждом химическом производстве взаимодействие обрабатываемых веществ осуществляется в реакторе, в котором обычно происходит только частичное превращение этих веществ в продукты реакции. Поэтому выходящую из реактора смесь продуктов реакции и непрореагировавшего сырья необходимо подвергнуть разделению, для чего эту смесь направляют в массообменную аппаратуру, из которой непрореагировавшее сырье возвращается в реактор, а продукты реакции направляются на дальнейшую переработку или использование. [c.6] Наибольшее распространение получили рассмотренные ниже массообменные процессы. [c.6] Процесс, обратный абсорбции, т.е. выделение растворенного газа из жидкости, называют десорбцией. [c.6] Перенос вещества внутри фазы-из фазы к границе раздела фаз или наоборот-от границы раздела в фазу - называют массоотдачей (по аналогии с процессом переноса теплоты внутри фазы-теплоотдачей). [c.8] Процессы массопередачи обычно обратимы. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия. [c.8] Процесс перехода вещества из одной фазы в другую в изолированной замкнутой системе, состоящей из двух или большего числа фаз, возникает самопроизвольно и протекает до тех пор, пока между фазами при данных условиях температуры и давления не установится подвижное фазовое равновесие. При этом в единицу времени из первой фазы во вторую переходит столько же молекул, сколько в первую из второй. Если теперь количество распределяемого вещества увеличить (например, в фазе Ф ) на п молекул, то распределяемое вещество будет переходить из фазы в фазу Ф . Причем скорость перехода будет определяться не общим числом молекул (т + п) вещества М, находящегося в фазе Фу, а числом молекул, избыточным по отношению к равновесному (ш). Так как концентрация пропорциональна числу молекул, то скорость перехода распределяемого вещества из одной фазы в другую пропорциональна разности между фактической (или рабочей) концентрацией распределяемого вещества в данной фазе (т + п) и равновесной (т). А это означает, что чем больше такая разница, тем больше (при всех прочих равных условиях) перейдет вещества М из одной фазы в другую. Если эта разница отрицательна, то вещество М переходит из фазы Ф в фазу Ф (т. е. процесс пойдет в обратном направлении). [c.8] Таким образом, знание равновесных концентраций распределяемого вещества позволяет определить направление процесса-из какой фазы в какую будет переходить вещество М-и в определенной степени-скорость процесса. [c.8] Как отмечалось выше, массообменные процессы протекают лишь при нарушении фазового равновесия. Только при этом условии распределяемое вещество переходит из одной фазы в другую. При этом различают два вида переноса ъQm.e ъ2i-молекулярный и конвективный. [c.8] Основным кинетическим уравнением массообменных процессов является уравнение массопередачи, которое основано на общих кинетических закономерностях химико-технологических процессов. [c.9] В последнем выражении, называемом основным уравнением массопередачи, величина К характеризует скорость процесса переноса вещества из одной фазы в другую. По аналогии с процессом теплопередачи коэффициент К называют коэффициентом массопередачи. [c.9] Обычно величина К является функцией многих переменных, и единого уравнения для определения значения К нет. [c.9] При анализе массообменных процессов будем исходить из условия состояния границы контакта фаз, что существенно различает механизмы процессов переноса массы. По этому принципу массообменные процессы подразделяют на массопередачу в системах со свободной границей раздела фаз (газ-жидкость, пар-жидкость, жидкость-жидкость), массопередачу в системах с неподвижной поверхностью контакта фаз (системы газ-твердое тело, пар-твердое тело, жидкость-твердое тело) и массопередачу через полупроницаемые перегородки (мембраны). [c.9] Вернуться к основной статье