Массопередача в системах с твердой фазой
Массопередача в системах с твердой фазой состоит из двух стадий – процесса перемещения вещества внутри тела (называется массопроводностью) и массоотдачи от поверхности твердого тела в поток жидкости (газа, пара). К процессам массопередачи с твердой фазой относятся адсорбция, сушка, выщелачивание.
Кинетика массопроводности
Кинетика массопроводности описывается законом: 
- количество вещества, переместившегося в твердом теле за счет массопроводности прямопропорционально градиенту концентрации, площади ┴ направлению потока вещества и времени. К - коэффициент массопроводности ( 
). Процесс переноса вещества внутри твердого тела описывается диффузионным уравнением массопроводности 
; 
К– не является постоянной величиной, зависит от природы процесса (адсорбция, сушки), от структуры пористого тела, определяется экспериментально.
Схема перемещения вещества внутри тел.
|
|
|
, с обеих сторон омывается потоком. Т.к. тело симметрично, рассмотрим процесс по одну сторону. В ядре потока концентрация постоянна и равна 
. В момент 
концентрация равна Сн в центре пластины и на границе раздела; в момент времени 
- изменеяется от 
в центре пластины до 
на поверхности; 
- от 
до 
и т.д. От границы раздела вещество диффундирует через пограничный слой. В пограничном слое наблюдается постепенное затухание турбулентности и наиболее резкое изменение концентрации, почти линейное у поверхности. Основной здесь является молекулярная диффузия. В ядре потока омывающего твердую фазу, т.е. внешней области, массоотдача происходит конвективным путем; концентрация снижается, приближаясь к равновесной 
. При 
концентрация в твердой фазе и в ядре = .|
|
|
Таким образом концентрация в твердой фазе при массопроводности изменяется не только в пространстве, но и во времени, т.е. процесс является нестационарным.
Для решения задачи о перемещении вещества внутри твердого тела диффузионное уравнение массопроводности должно быть дополнено граничными условиями. Получим их. К элементарной площадке dF на границе раздела фаз подводится вещество, количество которого можно определить из закона массопроводности dM = - К 
dFd 
; отводится от границы в фазу dM = 
dFd 
; Сгр – концентрация на границе. Т.о 
. Разделим правую часть на левую, получим критерий Био 
. Между NuD и 
существует принципиальное отличие. В NuD все величины относятся к одной фазе, а в 
входит 
в жидкости и К – коэффициент массопроводности в твердой фазе. Критерий Био характеризует отношение внутридиффузионного сопротивления к внешнедиффузионому сопротивлению. Если значение мало - процесс лимитируется внешней диффузией.
|
|
|
Сушка. Общие сведения
Сушка – процесс удаления влаги из твёрдых влажных материалов путём её испарения и отвода образующихся паров. Этот процесс широко используется в химической технологии, часто является завершающей стадией перед выпуском готовой продукции.
Сушка осуществляется двумя основными способами:
1.Контактной сушкой – когда нагревание влажных материалов происходит через непроницаемую перегородку.
2.Конвективной или воздушной сушкой – когда нагревание осуществляется в результате непосредственного контакта с газовым теплоносителем.
Иногда тепло подводится к влажному материалу токами высокой частоты или инфракрасными лучами (это диэлектрическая и радиационная сушка).
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 560; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!