- •Предисловие
- •Введение
- •1Атмосфера
- •3. Организация санитарной защиты воздушного бассейна
- •3.1. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе
- •3.2. Предельно допустимые выбросы вредных веществ в атмосферный воздух
- •3.3. Требования при проектировании предприятий
- •3.4. Санитарная защита воздушного бассейна на предприятиях
- •3.5. Обоснование допустимых выбросов вредных веществ в атмосферу
- •3.5.1. Факторы, влияющие на рассеивание вредных веществ в атмосферном воздухе и загрязнение приземного слоя воздуха
- •3.5.2. Обоснование допустимых выбросов при рассеивании вредных веществ через высокие источники
- •4. Процессы пылегазоочистных установок и аппараты для пылегазоулавливания
- •4.1. Общие положения
- •Общие принципы анализа и расчета процессов и аппаратов
- •Интенсивность процессов и аппаратов
- •Моделирование и оптимизация процессов и аппаратов
- •4.2. Пылеулавливание
- •4.2.1. Параметры процесса пылеулавливания
- •4.2.2 Сухие пылеуловители
- •Принцип работы циклона
- •Основные характеристики цилиндрических циклонов
- •Расчёт циклонов
- •4.2.3. Мокрые пылеуловители
- •Принцип работы скруббера Вентури
- •Принцип работы форсуночного скруббера
- •Скрубберы центробежного типа
- •Принцип работы
- •Принцип действия барботажно-пенных пылеуловителей
- •4.2.4 Электрофильтры
- •Принцип работы двухзонного электрофильтра
- •4.2.5 Фильтры
- •Принцип работы рукавных фильтров
- •Туманоуловители
- •5. Очистка от промышленных газовых выбросов
- •5.1 Общие сведения о массопередаче
- •Равновесие в системе газ - жидкость
- •Фазовое равновесие. Линия равновесия
- •Материальный баланс. Рабочая линия
- •Направление массопередачи
- •Кинетика процесса абсорбции
- •Конвективный перенос
- •Дифференциальное уравнение массообмена в движущейся среде
- •Уравнение массоотдачи
- •Подобие процессов массоотдачи
- •Уравнение массопередачи
- •Зависимость между коэффициентом массопередачи и массоотдачи
- •5.2 Устройство абсорбционных аппаратов
- •5.3 Адсорбционная очистка газов
- •5.3.1Общие сведения
- •Равновесие и скорость адсорбции
- •5.3.2 Промышленные адсорбенты
- •Адсорбционная емкость адсорбентов
- •Пористая структура адсорбентов
- •Конструкция и расчёт адсорбционных установок
- •Расчет адсорбционных установок
- •5.4 Каталитическая очистка
- •5.4.1Общие сведения
- •Конструкции контактных аппаратов
- •Аппараты с взвешенным (кипящим) слоем катализатора
- •6. Тепловые процессы Общие положения
- •6.1 Температурное поле. Температурный градиент. Теплопроводность
- •Закон Фурье
- •Дифференциальное уравнение теплопроводности
- •Теплопроводность плоской стенки
- •Теплопроводность цилиндрической стенки
- •6.2 Тепловое излучение
- •Баланс теплового излучения
- •Закон Стефана – Больцмана
- •Закон Кирхгофа
- •Взаимное излучение двух твердых тел
- •Лучеиспускание газов
- •6.3 Передача тепла конвекцией
- •Тепловое подобие
- •Численные значения коэффициента теплоотдачи
- •Сложная теплоотдача
- •6.4 Теплопередача Теплопередача при постоянных температурах теплоносителя
- •Теплопередача при переменных температурах теплоносителя
- •Уравнение теплопередачи при прямотоке и противотоке Теплоносителей
- •4.5. Нагревание, охлаждение и конденсация Общие сведения
- •6.4.1 Нагревающие агенты и способы нагревания Нагревание водяным паром
- •Нагревание горячей водой
- •Нагревание топочными газами
- •Нагревание перегретой водой
- •Нагревание электрической дугой
- •6.4.2 Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации Охлаждение до обыкновенных температур
- •Охлаждение до низких температур
- •Конденсация паров
- •6.4.3 Конструкции теплообменных аппаратов
- •Расчет концентрации двуокиси серы
- •Пример расчета насадочного абсорбера
- •Пример расчёта теплообменника
- •Пример расчета электрофильтра
- •Методика расчета адсорбера
- •В ориентировочном расчете используется формула
- •4.2.8 Находим время защитного действия адсорбера
- •Библиографический список
- •Содержание
- •Макаров Володимир Володимирович
Уравнение массоотдачи
В практических расчетах принимают, что количество вещества, переносимого в единицу времени в каждой из фаз, пропорционально разности концентраций в ядре и на границе фазы либо на границе фазы и в ядре потока.
Основное уравнение массоотдачи выражается следующим образом:
для фазы Фу
(3.20)
для фазы Фx
(3.21)
здесь - коэффициент массоотдачи в жидкой среде;
- коэффициент массоотдачи в газовой среде.
Они показывают, какое количество вещества переходит от поверхности раздела фаз в ядро фазы (или в обратном направлении) через единицу поверхности в единицу времени при движущей силе, равной единице. Коэффициент является функцией многих переменных, т.е.
(физические свойства среды, , , геометрических параметров и др.)
Подобие процессов массоотдачи
Принципиальный путь для определения коэффициентов массоотдачи заключается в интегрировании уравнения диффузии в движущейся среде (3.19) совместно с уравнениями движения Навье-Стокса и уравнением неразрывности потока при заданных начальных и граничных условиях. Однако система указанных уравнений практически не имеет общего решения. В этом случае на основе теории подобия можно найти связь между переменными, характеризующими процесс переноса в потоке фазы, в виде критериального уравнения массоотдачи.
Подобие граничных условий можно установить, допуская наличие пограничного слоя, в котором перенос осуществляется только молекулярной диффузией. Количество вещества, переходящего из ядра фазы Фу к границе фазы Фx (рисунок 3.5), в соответствии с уравнением (3.20) составляет:
То же количество вещества переносится молекулярной диффузией через пограничный слой при
Приравняв эти два выражения, найдем зависимость, характеризующую подобие условий переноса на границе фазы:
Рисунок 3.5 – Схема переноса вещества из фазы Фy в фазу Фx
Учитывая, что для подобных процессов отношение сходственных величин равно отношению величин им пропорциональным, дифференциалы заменим конечными разностями:
В соответствии с правилом преобразования дифференциальных уравнений разделим левую часть уравнения на его правую часть, сократим подобные члены и опусти знак «d» для подобных систем, тогда получим:
Выражение (3.22)
Комплекс (3.22) представляет собой критерий подобия и носит название диффузионного критерия Нуссельта ( )
(3.23)
где - мера интенсивности суммарного переноса вещества в фазе;
- мера интенсивности переноса молекулярной диффузии;
- выражает подобие переноса вещества у границы фазы в рассматриваемых системах.
Таким образом, можно считать, что выражает отношение интенсивности переноса в ядре фазы к интенсивности переноса в диффузионном пограничном подслое, где она определяется молекулярной диффузией. При рассмотрении подобных процессов переноса вещества в качестве исходной зависимости используется дифференциальное уравнение (3.19) и путем поочередного деления левой части этого уравнения на правую, можно прийти к общей функциональной зависимости от определяющих критериев и симплексов подобия. Для установившегося процесса массоотдачи критерий выражается зависимостью
(3.24)
где - критерий Рейнольдса; - критерий Прандтля; - критерий Галилея; - геометрические характеристики:
Зависимость (3.24) может быть представлена в степенной форме:
В развернутом виде можно записать:
(3.25)
Зависимость (3.25) называется обобщенным критериальным уравнением массоотдачи. Численное значение входящего в него коэффициента А и показателей степени m, n, q, p находят обработкой опытных данных.