Массообменные процессы

%20%d0%b3%d0%b0%d0%b7%d0%b0%20%d0%b8%20%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d0%b5%d0%bd%d1%82%d0%b0%20%d0%b2%20%d1%80%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%be%d1%80%d0%b5%20%d0%bd%d0%b5%20%d0%bf%d1%80%d0%b5%d0%b2%d1%8b%d1%88%d0%b0%d0%b5%d1%82%2020%20%d0%ba%d0%94%d0%b6/%d0%bc%d0%be%d0%bb%d1%8c.%20%d0%9f%d1%80%d0%b8%20%d1%85%d0%b8%d0%bc%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%b9%20%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d1%86%d0%b8%d1%8f%20(%d0%b8%d0%bb%d0%b8%20%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d1%86%d0%b8%d1%8f%20%d1%81%20%d1%85%d0%b8%d0%bc%d0%b8%d1%87%d0%b5%d1%81%d0%ba%d0%be%d0%b9%20%d1%80%d0%b5%d0%b0%d0%ba%d1%86%d0%b8%d0%b5%d0%b9,%20%d1%87%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%be%20%d0%bd%d0%b0%d0%b7%d1%8b%d0%b2%d0%b0%d0%b5%d1%82%d1%81%d1%8f%20%d1%85%d0%b5%d0%bc%d0%be%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d1%86%d0%b8%d0%b5%d0%b9)%20%d0%bc%d0%be%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%83%d0%bb%d1%8b%20%d1%80%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%be%d1%80%d0%b5%d0%bd%d0%bd%d0%be%d0%b3%d0%be%20%d0%b3%d0%b0%d0%b7%d0%b0%20%d1%80%d0%b5%d0%b0%d0%b3%d0%b8%d1%80%d1%83%d1%8e%d1%82%20%d1%81%20%d0%b0%d0%ba%d1%82%d0%b8%d0%b2%d0%bd%d1%8b%d0%bc%20%d0%ba%d0%be%d0%bc%d0%bf%d0%be%d0%bd%d0%b5%d0%bd%d1%82%d0%be%d0%bc%20%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d0%b5%d0%bd%d1%82%d0%b0-%d1%85%d0%b5%d0%bc%d0%be%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d0%b5%d0%bd%d1%82%d0%be%d0%bc%20(%d1%8d%d0%bd%d0%b5%d1%80%d0%b3%d0%b8%d1%8f%20%d0%b2%d0%b7%d0%b0%d0%b8%d0%bc%d0%be%d0%b4%d0%b5%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b8%d1%8f%20%d0%bc%d0%be%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%83%d0%bb%20<http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_2219.html>%20%d0%b1%d0%be%d0%bb%d0%b5%d0%b5%2025%20%d0%ba%d0%94%d0%b6/%d0%bc%d0%be%d0%bb%d1%8c)%20%d0%bb%d0%b8%d0%b1%d0%be%20%d0%b2%20%d1%80%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%be%d1%80%d0%b5%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d0%b8%d1%81%d1%85%d0%be%d0%b4%d0%b8%d1%82%20%d0%b4%d0%b8%d1%81%d1%81%d0%be%d1%86%d0%b8%d0%b0%d1%86%d0%b8%d1%8f%20<http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_1157.html>%20%d0%b8%d0%bb%d0%b8%20%d0%b0%d1%81%d1%81%d0%be%d1%86%d0%b8%d0%b0%d1%86%d0%b8%d1%8f%20%d0%bc%d0%be%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%83%d0%bb%20<http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_2219.html>%20%d0%b3%d0%b0%d0%b7%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d1%86%d0%b8%d1%8f%20%d0%9f%d1%80%d0%be%d0%bc%d0%b5%d0%b6%d1%83%d1%82%d0%be%d1%87%d0%bd%d1%8b%d0%b5%20%d0%b2%d0%b0%d1%80%d0%b8%d0%b0%d0%bd%d1%82%d1%8b%20%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d1%86%d0%b8%d0%b8%20%d1%85%d0%b0%d1%80%d0%b0%d0%ba%d1%82%d0%b5%d1%80%d0%b8%d0%b7%d1%83%d1%8e%d1%82%d1%81%d1%8f%20%d1%8d%d0%bd%d0%b5%d1%80%d0%b3%d0%b8%d0%b5%d0%b9%20%d0%b2%d0%b7%d0%b0%d0%b8%d0%bc%d0%be%d0%b4%d0%b5%d0%b9%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%b8%d1%8f%20%d0%bc%d0%be%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%83%d0%bb%20<http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_2219.html>%2020-30%20%d0%ba%d0%94%d0%b6/%d0%bc%d0%be%d0%bb%d1%8c.%20%d0%9a%20%d1%82%d0%b0%d0%ba%d0%b8%d0%bc%20%d0%bf%d1%80%d0%be%d1%86%d0%b5%d1%81%d1%81%d0%b0%d0%bc%20%d0%be%d1%82%d0%bd%d0%be%d1%81%d0%b8%d1%82%d1%81%d1%8f%20%d1%80%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%b2%d0%be%d1%80%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5%20<http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_6279.html>%20%d1%81%20%d0%be%d0%b1%d1%80%d0%b0%d0%b7%d0%be%d0%b2%d0%b0%d0%bd%d0%b8%d0%b5%d0%bc%20%d0%b2%d0%be%d0%b4%d0%be%d1%80%d0%be%d0%b4%d0%bd%d0%be%d0%b9%20%d1%81%d0%b2%d1%8f%d0%b7%d0%b8,%20%d0%b2%20%d1%87%d0%b0%d1%81%d1%82%d0%bd%d0%be%d1%81%d1%82%d0%b8%20%d0%b0%d0%b1%d1%81%d0%be%d1%80%d0%b1%d1%86%d0%b8%d1%8f%20%d0%b0%d1%86%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%bb%d0%b5%d0%bd%d0%b0%20<http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_5799.html>%20%d0%b4%d0%b8%d0%bc%d0%b5%d1%82%d0%b8%d0%bb%d1%84%d0%be%d1%80%d0%bc%d0%b0%d0%bc%d0%b8%d0%b4%d0%be%d0%bc.>Различают физическая и химическая абсорбция. При физической абсорбции энергия взаимодействия молекул <http://www.chemport.ru/data/chemipedia/article_2219.html> газа и абсорбента в растворе не превышает 20

Массообменные процессы

Контрольная работа

Разное

Другие контрольные работы по предмету

Разное

Сдать работу со 100% гаранией

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«Волгоградский Государственный Технический Университет»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине: Процессы и аппараты

 

 

 

Студент Абрамов Сергей Иванович

Группа ЭЗК-379к

Проверил работу________________________________

 

 

 

 

 

 

 

Волгоград 2012

Содержание

 

Вопрос № 1 Общая характеристика и классификация массообменных процессов

Вопрос № 30 Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости и газа

Список литературы

 

1.Общая характеристика и классификация массообменных процессов

 

Процессы массообмена - процессы, в которых основную роль играет перенос вещества из одной фазы в другую. Движущая сила этих процессов - разность химических потенциалов. 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 меньшей концентрацией. Поэтому обычно в инженерных расчетах приближенно движущую силу выражают через разность концентраций, что значительно упрощает расчеты массообменных процессов.

Массообменные процессы широко используются в промышленности:

для разделения жидких и газовых гомогенных смесей,

для их концентрирования,

для защиты окружающей природной среды (прежде всего для очистки сточных вод и отходящих газов).

Классификация и общая характеристика. Наибольшее распространение получили следующие массообменные процессы:

. Абсорбция

. Перегонка и ректификация

. Экстракция (жидкостная)

. Адсорбция

. Ионный обмен

. Сушка

. Растворение и экстрагирование из твердых тел

. Кристаллизация

. Мембранные процессы

Во всех перечисленных выше процессах общим является переход вещества (или веществ) из одной фазы в другую.

Процесс перехода вещества (или нескольких веществ) из одной фазы в другую в направлении достижения равновесия называют массопередачей.

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).

Процессы массопередачи обычно обратимы. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия.

Основным кинетическим уравнением массообменных процессов является уравнение массопередачи, которое основано на общих кинетических закономерностях химико-технологических процессов.

Скорость процесса [в кг/(м2 с)] равна движущей силе Δ, деленной на сопротивление R: dМ/dF = Δ/R, где dМ - количество вещества, перешедшего из одной фазы в другую в единицу времени; dF - поверхность контакта фаз.

Обозначив 1/R = К, получим основное уравнение массопередачи dМ =К ΔdF

Коэффициент К - коэффициентом массопередачи (по аналогии с процессом теплопередачи) характеризует скорость процесса переноса вещества из одной фазы в другую.

Размерность коэффициента массопередачи:

 

[К]= [dМ/ΔdF]= [кг/с·Δ·м2]

 

т. е. коэффициент массопередачи К показывает, какое количество распределяемого вещества переходит из фазы в фазу в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз при движущей силе, равной единице. Размерность движущей силы Δ может быть различной, а от нее зависит и размерность К.

Обычно уравнение массопередачи применяют для определения поверхности F контакта фаз, а исходя из этой поверхности - размеров массообменных аппаратов.

=М / (КΔ)

 

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); массопередачу через полупроницаемые перегородки (мембраны).

К процессам, для которых характерна свободная граница раздела фаз, относятся такие широко распространенные в технике процессы, как абсорбция, десорбция, перегонка и ректификация, жидкостная экстракция. В этих процессах граница контакта фаз обычно подвижна, величина поверхности контакта фаз зависит от гидродинамической обстановки, что существенно отличает механизм переноса масс в системах со свободной границей раздела фаз от механизма переноса для систем с твердой фазой.

Массообменные процессы со свободной границей раздела фаз по принципу участия фаз в массопереносе подразделяют на две группы.

-я группа - процессы, в которых участвуют как минимум 3 вещества: 1) распределяющее вещество (или вещества), составляющие 1-ю фазу Фу (например, при поглощении аммиака водой из аммиачно-воздушной смеси воздух не участвует непосредственно в массообмене); 2) распределяющее вещество (или вещества), составляющие 2-ю фазу Фх (вода в данном примере); 3) распределяемое вещество М, которое переходит из одной фазы в другую (процессы абсорбции, десорбции, экстракции).

-я группа процессов (перегонка и ректификация) - это процессы, в которых вещества, составляющие фазы, участвуют в массообменных процессах и не могут рассматриваться как носители распределяемого вещества. Направление процесса, его движущая сила зависят от соотношения рабочих и равновесных концентраций.

Концентрации участвующих в массообменных процессах фаз могут иметь различную размерность (кг/кг, кмоль/м3 и т.п.). Обычно состав фаз выражают в массовых или молярных долях, относительных или объемных концентрациях.

 

№КонцентрацияОбозначение концентрации компонента Ав жидкой фазев газовой (паровой) фазе1Мольная доля, кмоль А/кмоль(А+В)ху2Массовая доля, кг А/кг (А+В)ху3Относительная мольная концентрация (доля), кмоль А/кмольВХУ4Относительная массовая концентрация (доля), кг А/кг ВХУ5Объемная мольная концентрация,кмоль А/м3 (А+В)СхСу6Объемная массовая концентрация, кг А/м3 (А+В)СхСу

Связь между составом фаз при равновесии:

 

у* = f(х)

 

где у* - равновесная относительная мольная доля целевого компонента в газовой (паровой) фазе

График этой зависимости - линия равновесия.

 

у* = mр·х, где mр= у*/х - коэффициент распределения

 

Коэффициент распределения - отношение составов фаз при равновесии. Коэффициент распределения -tgα- угла наклона линии равновесия tgα= mр

Материальные балансы массообменных процессов зависят от способа их проведения. Различают однократное, непрерывное и ступенчатое взаимодействие фаз.

В массообменных аппаратах непрерывного действия процесс может происходить при непрерывном контакте фаз (например, в абсорбционных аппаратах пленочного типа, представляющих собой, по существу, кожухотрубчатый теплообменник, по внутренним поверхностям трубок которого течет пленка жидкости, а навстречу этой жидкости движется газ). При этом концентрации распределяемого вещества в фазах изменяются монотонно.

 

Рис.1. К составлению материального баланса при непрерывном контакте фаз в условиях противотока (а) и прямотока (б)

 

При непрерывном противотоке, наиболее часто используемом в технике (рис.1, а), материальный баланс для произвольного сечения аппарата при бесконечно малом пути выражается следующими соотношениями:

ун> ук - мольная доля компонента в газовой фазе

хк> хн - мольная доля компонента в жидкой фазе

М г = G(ун- ук) - мольный расход компонента, перешедшего из газовой фазы

М ж = L(хк- хн) - мольный расход компонента, перешедшего в жидкую фазу.

Поскольку один и тот же компонент переходит из газовой фазы в жидкую, то М г = М ж

(ун- ук) = L(хк- хн) (7.8)

 

Для произвольного сечения аппарата, в котором текущие составы целевого компонента равны Х и У, уравнение материального баланса для верхней части аппарата:

(ун- у) = L(хк- х)

 

При малом изменении величин G и L по высоте аппарата

 

у= ун -(L/ G) (хк- хн) (7.9)

 

Соотношение называют уравнением рабочей линии (уравнением линии рабочих концентраций) непрерывного противоточного массообменного процесса. Оно выражает связь составов взаимодействующих фаз в произвольном сечении аппарата. При L/ G = соnst. рабочая линия прямая. Если L/G ≠ соnst., то рабочая линия отклоняется от прямой.

В потоке идут два вида массопереноса - молекулярный и конвективный.

Молекулярная диффузия - переход распределяемого вещества в неподвижной среде из внутренних слоев данной (первой) фазы к поверхности раздела фаз и, пройдя ее, распределение по всему объему другой фазы, находящейся в контакте с первой. Она является следствием теплового движения молекул (ионов, атомов), которому оказывают сопротивление силы внутреннего трения.

Молекулярная диффузия описывается первым законом Фика:

dМ= -DdFdτдс /дп

 

Для всей поверхности F диффузии первый закон Фика выразится как

 

М =-DFτдс /дп

 

где D-коэффициент молекулярной диффузии; F - поверхность, нормальная к направлению диффузии; дс/дп- градиент концентраций вещества на единицу длины пути п диффундирующего вещества; знак минус связан с уменьшением градиента концентраций дс/дп по длине пути диффузии.

Коэффициент молекулярной д

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>