Уравнение рабочей линии массообменных процессов. Определение направления протекания процесса. 

                                                                                             (1) 

где L,G –расходы жидкой и паровой фаз ,кг/сек;

      , , – концентрация жидкости и пара текущие и на верхнем конце колонны, вес.доли;

Уравнение 1 представляет собой уравнение рабочей линии,выражающее связь между рабочими концентрациями распределяемого компонента в фазах для произвольного сечения аппарата.   

Расходы фаз постоянны по высоте аппарата, например в процессах ректификации, когда число молей компонентов, которыми обмениваются фазами равны. В других случаях, если концентрации фаз мало изменяются по высоте аппарата, то расходы фаз по его высоте можно с достаточной для практических целей точностью считать постоянными ,т.е принять L=constи G=const.При этом L_к=L, и G_к=G и уравнение 1 приводится к виду

 

                                                                                         (2)

Вводя обозначение =А  и – =В, находим

                                     +B                                               (3)

Выражения 2 и 3 являются уравнениями рабочей линии, которыми обычно пользуются при расчётах массообменных процессов.

Таким образом, рабочая линия представляет собой прямую, которая наклонена к горизонту под углом, тангенс которого равен А, и отсекает на оси отрезок, равный В. Рабочая линия для всего аппарата ограничена точками с координатами (верхний конец аппарата, рис.Х-2) и (нижний конец аппарата). 

Если расходы фаз значительно изменяются по высоте аппарата, то материальные балансы по компоненту-носителю для части аппарата от его нижнего конца до произвольного сечения (где концентрации фаз равны ) выражаются уравнениями:

 и G(1- )= (1– _н)

Откуда  и G=G_н

Подставив значения L и G в общее уравнение материального баланса 1  получим

= +  

После соответствующих преобразований уравнение рабочей линии принимает вид:

=                                (4)

Из уравнения 4 следует, что в рассматриваемом случае рабочая линия криволинейна.   

Определение направления протекания процесса 

Распределяемое вещество всегда переходит из фазы , где его содержание выше равновесного, в фазу, в которой концентрация этого вещества ниже равновесной. Направление переноса распределяемого вещества , т.е направление массопередачи , можно определить с помощью линии равновесия и рабочей линии(рис.Х-3).

Пусть массопередача происходит между фазами и рабочие концентрации которых равны  соответственно. 

Если рабочая линия расположена ниже линии равновесия(рис.Х-3 а), то для любой точки, например точки А рабочей линии, <  и > – равновесные концентрации .Следовательно, распределяемое вещество(компонент) будет переходить в этом случае из фазы  в фазу . Перенос в таком направлении происходит , например, в процессе ректификации, где более летучий компонент переходит из фазы  в фазу .

Если же рабочая линия расположена выше линии равновесия (рис.Х-3, б), то для произвольно выбранной на рабочей линии точки А концентрация  и < . При этом распределяемый компонент будет переходить из фазы  в фазу .

В качестве примера такого направления массопередачи можно указать на направление переноса в процессе абсорбции, где распределяемый компонент (поглощаемый газ) переходит из газовой фазы  в жидкую .

Таким образом , на -  диаграмме направление процесса массопередачи может быть определено по взаимному положению равновесной и рабочей линии.

 

---

Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1043; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!