Подобие диффузионных процессов. Критерии подобия.
Так как диффузионное уравнение, описывающее массопередачу, не интегрируется, решение находят в виде критериальной зависимости.
Граничные условия получаем, объединив закон Щукарева и закон Фика:
1. критерий Нуссельта диффузионный:
где l – определяющей геометрический размер, м.
2. критерий временного подобия:
3. критерий Пекле диффузионный:
где 
- критерий Прандтля диффузионный; 
- вязкость.
Связь между критериями подобия имеет вид:
Связь коэффициентов массоотдачи и массопередачи.
(3)
Сравним (3) с основным уравнением массопередачи:
получим 
, (4)
где 
-коэффициент массопередачи.
Для повышения скорости диффузионного процесса необходимо увеличить скорость массоотдачи для фаз.
Если константа равновесия слишком мала , то коэффициент массопередачи 
, то есть в данном случае скорость массопередачи ограничена сопротивлением в фазе, которое является определяющим.
Если зависимость между равновесными концентрациями не линейная, то связь между коэффициентами массопередачи и массоотдачи та же
(уравнение 4).
Равновесие идеальных многокомпонентных смесей.
Смеси с полной взаимной растворимостью делятся на идеальные и неидеальные. Идеальные смеси подчиняются закону Рауля, неидеальные не подчиняются.
Закон Рауля:
|
|
|
Парциальное давление компонента идеальной смеси 
над раствором при равновесии пропорционально его мольной доле в жидкости 
.
,
Закон Дальтона
,
где 
- общее давление.
Состав жидкой фазы при достижении равновесия можно рассчитать:
,
Согласно закону Дальтона парциальное давление компонента равно общему давлению, умноженному на мольную долю этого компонента в газовой или паровой смеси, т.е. 
,
где y - мольная доля низкокипящего компонента в парах;
(1-y) - мольная доля высококипящего компонента в парах.
- уравнение равновесной кривой идеальной двухкомпонентной системы.
Однократное испарение.
Однократное испарение (ОИ) заключается в нагревании жидкой смеси до температуры выше начала кипения и разделении фаз в пустотелом аппарате или в зоне питания ректификационной колонны.
При однократном испарении фазы являются равновесными, т.е. имеют одинаковую температуру.
Для характеристики равновесия используют мольные концентрации, поэтому G,L,F и e мольные. При необходимости их легко пересчитать в массовые.
Запись баланса одна и та же для мольных и массовых единиц.
При рассмотрении процесса однократного испарения возникают следующие задачи:
|
|
|
- Первая задача, когда известно tf, F, xfи необходимо определить G, L, x, y, e.
- уравнение однократного испарения,
y,x – концентрации зависят от доли отгона.
Определив y и x по диаграмме t – x,y, можно рассчитать долю отгона:
.
Так как 
следовательно 
, а 
- Вторая задача, когда известно F, xf , e и необходимо определить G, L, x, y, tf,.
Положение линии ОИ зависит от значения доли отгона: при е = 0 линия ОИ проходит вертикально, а при е = 1 линия ОИ идёт горизонтально.
Точка пересечения линии ОИ и равновесной кривой (D) характеризует составы равновесных пара и жидкости. Определив по диаграмме x,y составы пара (y) и жидкости (x) как координаты точки D, по диаграмме t-x,yнаходим неизвестную температуру ввода сырья tf.
Дата добавления: 2018-08-06; просмотров: 646; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!