ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Массоперенос в твердой фазе из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Обычно твердая фаза в процессах массопереноса представляет собой пористые тела. Структура пористых тел характеризуется формой пор, их направленностью, взаимным расположением и взаимным соединением (рис. 19-2). По форме поры могут представлять собой трубчатые каналы с местными сужениями и расширениями (рис. 19-2, а) каналы, образованные сферами с различной плотностью упаковки (рис. 19-2,6) бутылкообразные (рис. 19-2, в) и У-образные поры (рис. 19-2, г). [c.180] По направленности и взаимному расположению пор различают изотропные и анизотропные структуры. В изотропных телах поры равномерно распределены по объему и в отличие от анизотропных не имеют преобладающей направленности. [c.181] По взаимному соединению поры подразделяют на открытые с обеих сторон (транспортные) и тупиковые (рис. 19-2, в, г). [c.181] Структура пористых тел характеризуется также пористостью, распределением по размерам, удельной поверхностью и коэффициентом извилистости пор. При этом под пористостью е (в м /кг, м /м ) понимают общий объем пор в единице массы или объема тела. [c.181] Для оценки распределения пор по размерам используют интегральную и дифференциальную функции распределения пор по радиусам. Интегральная функция е, распределения дает вероятность доли общей пористости-с порами радиусом от минимального r in до текущего г. [c.181] Обычно пористые тела классифицируют, основываясь на распределении в них пор по размерам. В процессах адсорбции, например, различают микропоры (г 10 м), переходные поры, или мезопоры (10 г 10 ) и макропоры (г 10 м). Применительно к процессам сушки различают пористые и капиллярно-пористые тела. В пористых телах сила тяжести влияет сильнее, чем капиллярные силы. В капиллярно-пористых телах соотношение влияния этих сил обратное. Граничный размер пор, разделяющий пористые и капиллярно-пористые тела, зависит от размеров тела. [c.181] Удельная поверхность пор ст (в м кг, м /м ) представляет собой суммарную поверхность пор в единице массы или объема пористого тела. С помощью удельной поверхности оценивают поверхность мезо- и макропор. Для микропор, диаметр которых соизмерим с диаметром молекул, понятие удельной поверхности как поверхности стенок пор имеет неопределенный характер, поэтому для микропористых тел оперируют только пористостью. [c.181] Извилистость пор оценивается с помощью коэффициента извилистости Тд, равного отношению длины поры к длине прямой, соединяющей начало и конец поры. [c.181] Элементарные процессы массопереноса в пористых телах. При всем многообразии твердых пористых материалов и различии протекающих в них процессов можно вьщелить общие для этих материалов элементарные виды переноса. К таким элементарным видам переноса относят следующие диффузия в твердом теле, конвективный перенос, свободная и кнудсеновская диффузия, поверхностная диффузия и термодиффузия. [c.181] Поскольку величина мала (D 10 м /с), то диффузия в матрице твердого пористого тела обычно вносит незначительный вклад в общий массоперенос. [c.182] Конвективный перенос возникает при изменении давления по длине поры, которое может быть вызвано следующими основными причинами а) превышением давления внутри поры над внешним давлением при разогреве материала в процессе сушки или десорбции б) капиллярными силами в) наличием расклинивающего давления. [c.182] Конвективный перенос возникает лишь в достаточно широких порах, когда длина свободного пробега молекул X значительно меньше радиуса поры (Х/г 1). Если Х/г 1, то перенос является молекулярным. [c.182] В соответствии с этим возникает капиллярный поток, направленный из более широких пор в более узкие (рис. 19-3). [c.182] Молекулярная диффузия в объеме пор может быть свободной или кнудсеновской. [c.183] Свободная диффузия возникает в достаточно щироких порах, радиус которых больше длины свободного пробега (A,/r 1). Если Х/г 1, то фаза, заполняющая пору, не является сплошной, поскольку движение молекул в большой мере определяется не взаимными столкновениями, а столкновениями со стенками пор. Диффузия в этом случае называется кнудсеновской. [c.183] Наряду со свободной и кнудсеновской диффузией в объеме пор существует также и диффузионный поток по их поверхности, поскольку молекулы и в адсорбированном состоянии находятся в тепловом движении. При адсорбции газов поверхностная диффузия может играть значительную и даже преобладающую роль. [c.184] При наличии конвективного переноса в порах коэффициент массопроводности в уравнении (19.28) заменяется на коэффициент эффективной массопроводности /Сзф. [c.185] Для неизотермических процессов определение поля концентраций требует знания поля температур, поэтому уравнение (19.30) необходимо решать совместно с уравнением теплопроводности. [c.186] Уравнение массопередачи для систем с участием твердого тела. [c.186] Решение уравнения массопроводности становится очень сложной задачей при периодическом массообмене между плотным слоем твердой фазы и потоком. В этом случае распределение концентраций по длине аппарата и во времени находят с помощью уравнения массопередачи. [c.186] Вернуться к основной статье