Уравнения диффузии (первое и второе уравнение Фика и конвективной диффузии). Коэффициенты внутренней, молекулярной и конвективной диффузии.
Величина коэффициента массопередачи в порах твердой фазы с трудом подается определению. Увеличение скорости теснейшим образом связано с увеличением коэффициента массопередачи в порах твердой фазы с выявлением факторов, оказывающих влияние на сопротивление частиц растительного материала. Такими факторами являются анатомическое строение и пористость клеточных стенок растительного материала и характер его измельчения.
Для расчета коэффициента массопередачи внутри сырья используют решение уравнения нестационарной диффузии Фика, полученное Джастом.
D – коэффициент массопередачи в твердой фазе
h – геометрический параметр (для пластины h=L, для цилиндра при диффузии через боковую поверхность h=R)
a,b – константы (для пластины a=8/π2, для шара а=6/π2, b=π2, для цилиндра при диффузии через боковую поверхность а=0,6945, b=5,76)
q1 – количество вещества, оставшегося в шроте по истечении времени τ
q0 – первоначальное содержание вещества в сырье
τ – время процесса экстракции.
Откуда
Пользуясь уравнением нестационарной диффузии Фика рассчитывают время в течение которого извлекается 90% и 95% действующих веществ из изучаемого ЛРС.
При конвективной диффузии количество продиффундированного вещества прямо пропорционально конвективному коэффициенту диффузии (он называется коэффициент массопередачи), прямо пропорционально поверхности соприкосновения фаз, разности концентраций и времени.
|
|
|
Коэффициент конвективной диффузии показывает, какое количество вещества в кг диффундирует через 1 м2 поверхности в 1 с при разности концентраций в 1 кг/м3.
Конвективный коэффициент диффузии зависит от гидродинамических, физических, геометрических факторов и определяется экспериментальным путем с обработкой данных при помощи теории подобия. Не вдаваясь в подробности теории подобия, можно указать, что коэффициент массоотдачи находится или определяется диффузионным критерием Нуссельта:
Этот критерий характеризует процесс массоотдачи у поверхности раздела фаз. Сам критерий Нуссельта является определяемым из кинематического критерия Рейнольдса и диффузионного критерия Прандля.
Критерий Прандля характеризует физические свойства среды, а критерий Рейнольдса характеризует гидродинамический режим движения экстрагента.
Определив в каждом конкретном случае критерии Рейнольдса и Прандля, находят критерий Нуссельта и коэффициент конвентивной диффузии β:
Коэффициент внутренней диффузии 
:
,
где R - 8,32 Дж/град моль;
Т - абс. температура;
- вязкость Н сек./ 
;
- радиус частиц в м;
|
|
|
В - поправочный коэффициент.
Коэффициент молекулярной диффузии, который определяют из уравнения Эйнштейна:
,
где R - универсальная газовая постоянная, равная 8,32 Дж/(град×моль); Nо - число Авогадро (6,06×1023);Т - температура абсолютная, градК; η - вязкость раствора, Н/с×м2; r - радиус диффундирующих частиц, м; k = R/Nо-постоянная Больцмана.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 647; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!