Процесс выпаривания растворов (стр. 4 из 7)
Допущения:
1. Общее сопротивление переносу из фазы в фазу складывается из сопротивления двух фаз
2. На поверхности фазы находятся в равновесии, равновесие на границе фаз устанавливается быстрее изменения средней концентрации в ядре фазы.
18. Уравнение массопередачи, движущая сила
М=КyF (C0y-C0y*) t= КyFΔyср
М=КxF (C0x*-C0x) t = КxFΔxср
dM=-G dy =Ky (y-y*) dF
подставим в M=G (yн-yк)
19. Основы расчета массообменной аппаратуры, расчет диаметра и высоты массообменного аппарата
Расчет диаметра производится по уравнению расхода: Q=Sw0 (Q-объемный расход фазы, w0-фиктивная скорость фазы). Для круглого аппарата:
значит D= 
. Скорость определяется исходя из технико-экономических расчетов.Высота массообменного аппарат определяется в зависимости от типа контакта фаз.
Высота аппаратов с непрерывным контактом. Высота определяется на основе уравнения массопередачи, выраженного через объемный коэффициент массопередачи. M=КyαVΔyср. Рабочий объем аппаратеV=SH. H=M/ (КyαSΔyср) =h0yn0y.
Высота аппаратов со ступенчатым контактом. Для определения числа ступеней используют графические и аналитические методы. Рабочую высоту аппарата находят через число действительных ступеней, пользуясь зависимостью: H=nдh (h-расстояние между ступенями).
20. Определение коэффициента массопередачи
Уравнение аддитивности фазовых сопротивлений
1/Kx=1/βx+1/βym
При кривой линии равновесия mи коэффициенты Kизменяются по длине аппарата. В этом случае при расчете его обычно разбивают на участки, в пределах каждого из которых mпринимают постоянной величиной и используют среднее для всего аппарата значение K.
21. Определение движущей силы МОП, ЧЕП, ВЕП
Определение средней движущей силы процесса массопередаче
Число единиц переноса выражается интегралами (
), которые могут быть решены аналитически и графически. Методом граф. интегрирования через площадь fи масштабов M1и M2: n0y=fM1M2.
Упрощенный граф. метод.
Высота единиц переноса.
ВЕП обратна пропорциональна объемному коэффициенту массопередачи.22. Определение числа ступеней (теоретическая и действительная тарелки КПД - локальный тарелки, колонны)
Теоретическая тарелка - такая ступень или тарелка, которая соответствует некоторому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешиваются, а концентрации удаляющихся фаз являются равновесными.
Существуют графические и аналитические методы.
Метод кинетической кривой.
Проводят линии A1C1 и т.п.
Делят их в отношении к-та извлечения Ey
Проводят линию
Строят ступеньки
Нt учитывается влияние перемешивание.
При Ey =1кинетическая кривая совмещена с кривой равновесия.
Определение числа теоретических тарелок.
Для перехода к числу действительных тарелок - КПД колоны nд=nт/КПД. КПД - учитывает реальную кинетику массообмена на действительных тарелках, на которых никогда не достигается равновесия.
КПД зависит от скорости движения фаз, перемешивания, направления движения, физ. свойств фаз.
КПД тарелки - отношение изменения концентрации данной фазы на тарелке к движущей силе на входе той же фазы в ступень.
23. Метод кинетической кривой
Проводят линии A1C1 и т.п.
Делят их в отношении к-та извлечения Ey
Проводят линию
Строят ступеньки
Нt учитывается влияние перемешивание.
При Ey =1кинетическая кривая совмещена с кривой равновесия.
24. Абсорбция, общие сведения, типы абсорберов, насадки, требования к насадкам и абсорбентам, гидродинамические режимы работы абсорберов
Абсорбцией называется процесс поглощения газов или паров из газовых или парогазовых смесей жидкими поглотителями (абсорбентами).
При физической абсорбции поглощаемый газ (абсорбтив) не взаимодействует химически с абсорбентом. В случае образования химического соединения между абсорбтивом и абсорбентом процесс называется хемосорбцией.
Физическая абсорбция в большинстве случаев обратима, на чем основано выделение поглощенного компонента из абсорбента - десорбция.
Абсорбционные процессы широко распространенны в химической технологии, например: поглощение водой серного ангидрида, хлористого водорода и двуокиси азота с образованием соответствующих серной, соляной и азотной кислот; поглощение паров бензола в коксохимическом производстве, поглощение компонентов природного и попутного газов в нефтехимии и нефтепереработке и т.д.
По способу создания этой поверхности абсорберы условно делят на следующие группы:
1. Поверхностные и пленочные.
2. Насадочные.
3. Барботажные (тарельчатые).
4. Распыливающие.
Требования к насадкам:
обладать большой поверхностью в единице объема (удельной поверхностью);
хорошо смачиваться орошающей жидкостью;
оказывать малое гидравлическое сопротивление потоку газа;
равномерно распределять орошающую жидкость;
быть стойкой к химическому воздействию среды в колонне;
иметь малый насыпной вес;
обладать высокой механической прочностью;
быть достаточно дешевой.
Режимы работы:
пленочный - наблюдается при небольших плотностях орошения и малых скоростях газа. Заканчивается он в переходной точке А, которая называется точкой подвисания.
подвисание. В режиме подвисания спокойное течение пленки нарушается: появляются завихрения и брызги, т.е. создаются условия перехода к барботажу. Это способствует увеличению интенсивности массообмена. Этот режим заканчивается в переходной точке В.
эмульгирование - возникает в результате накопления жидкости в свободном объеме насадки.
Гидравлическое сопротивление колонны при этом резко возрастает, что характеризуется отрезком ВС
режим уноса - отвечает обратному движению жидкости, выносимой из аппарата потоком газа. Режим аварийный и на практике не используется.
25. Статика процесса абсорбции, влияние температуры и давления на процесс абсорбции
При абсорбции содержание газа в растворе зависит от свойств газа и жидкости, от общего давления, температуры и парциального давления распределяемого компонента.
Для случая бинарной газовой смеси, состоящей из распределяемого компонента А и газа-носителя В, взаимодействуют две фазы и три компонента. Поэтому по правилу фаз число степеней свободы будет равно
С=К-Ф+2=3-2+2=3
Это значит, что для данной системы газ-жидкость переменными являются температура, давление и концентрации в обеих фазах.
Следовательно, при постоянных температуре и общем давлении зависимость между концентрациями в жидкой и газовой фазах будет однозначной. Эта зависимость выражается законом Генри: парциальное давление газа над раствором пропорционально мольной доле этого газа в растворе.
,Числовые значения коэффициента Генри для данного газа зависят от природы газа и поглотителя и от температуры, но не зависят от общего давления.
Зависимость константы Генри от температуры выражается уравнением
,где q - дифференциальная теплота растворения газа;
С - постоянная, зависящая от природы газа и абсорбента.
Для идеальных растворов связь между мольными долями компонента в газе и в растворе можно оценить по закону Дальтона
,Тогда уравнение равновесия примет вид
ma-коэффициент распределения или константа фазового равновесия.
26. Материальный баланс абсорбции, влияние удельного расхода абсорбента на размеры аппаратов
Примем расходы фаз по высоте аппарата постоянными и выразим содержание поглощаемого компонента в относительных единицах.
Тогда уравнение материального баланса будет иметь вид:
G (Yн-Yк) =L (Xк-Xн)
Удельный расход: l=L/G= (Yн-Yк) / (Xк-Xн)
Lmin= (L/G) min= (Yн-Yк) / (Xк*-Xн)
Увеличение удельного расхода ведет к снижению высоты аппарата и увеличению его диаметра. Оптимальный удельный расход определяется технико-экономическим расчетом.
27. Скорость процесса абсорбции
Скорость процесса абсорбции характеризуется уравнением:
М=КyFΔyср и М=КХFΔхср
Коэффициенты определяются: