
- •1.2 Материальный баланс.
- •1.3 Уравнения рабочих и равновесных линий.
- •1.4 Различные модификации уравнений массоотдачи и массопередачи.
- •1.4.1 Уравнения массоотдачи и массопередачи в локальной форме.
- •Соответственно. Используя допущение об отсутствие сопротивления переносу вещества со стороны межфазной поверхности равновесии на границе раздела фаз, запишем:
- •1.4.2 Интегральная форма уравнений массоотдачи и массопередачи
- •1.4.3 Объёмные коэффициенты массоотдачи и массопередачи.
- •1.4.4 Число и высота единиц переноса
- •1.5 Аналогия тепло - и массообмена.
- •1.6 Упрощенные модели массоотдачи.
- •1.7. Классификация и основы расчета массообменных аппаратов.
- •1.7.1 Технологический расчет аппарата с непрерывным контактом фаз
- •Используя величину удельной поверхности контакта фаз вначале можно определить рабочий объем аппарата:
- •1.7.2 Технологический расчет аппарата со ступенчатым контактом фаз.
- •2. Абсорбция.
- •2.1. Равновесие при абсорбции. Закон Генри.
- •2.2. Материальный баланс и расход абсорбента
- •2.3 Тепловой баланс абсорбции.
- •2.4 Кинетика абсорбции.
- •2.5 Конструкции абсорберов.
- •Плёночные абсорберы.
- •Насадочные абсорберы.
- •Выбор насадки.
- •Тарельчатые абсорберы.
- •Распыливающие аппараты.
- •3. Перегонка жидкостей.
- •3.1. Равновесие в системах жидкость – пар.
- •3.2 Простая перегонка(дистилляция).
- •Однократная дистилляция.
- •Постепенная дистилляция.
- •Материальный баланс постепенной дистилляции.
- •3.4.Ректификация.
- •3.4.1. Материальный баланс непрерывной ректификации бинарных смесей.
- •Материальный баланс колонны по всему потоку:
- •Материальный баланс по нк:
- •Уравнения рабочих линий.
- •Выбор флегмовога числа.
- •3.4.2. Тепловой баланс ректификационной колонны.
- •3.5 Периодическая ректификация
- •3.6. Ректификация многокомпонентных смесей.
- •3.7. Экстрактивная и азеотропная ректификация.
- •3.8. Ректификационные установки.
- •4. Экстракция.
- •4.1.Жидкостная экстракция
- •4.1.1 Равновесия в системе жидкость – жидкость.
- •4.1.2 Материальный баланс процесса жидкостной экстракции. Однократная (одноступенчатая) экстракция.
- •4.1.3 Кинетика жидкостной экстракции.
- •4.1.3 Основные способы проведения жидкостной экстракции. Однократная (одноступенчатая) экстракция.
- •Многоступенчатая экстракция с перекрестным током растворителя.
- •Многократная экстракция с противоточным движением растворителя.
- •Непрерывная противоточная экстракция.
- •4.1.4. Классификация и конструкции экстракторов
- •4.1.4.1. Ступенчатые экстракторы
- •4.1.4.2 Дифференциально-контактные экстракторы. Экстракторы без подвода дополнительной энергии.
- •Экстракторы с подводом дополнительной энергии.
- •4.2. Экстрагирование в системе твердое тело – жидкость (выщелачивание).
- •4.2.1 Экстрагирование растворенного вещества.
- •4.2.2 Экстрагирование твердого вещества.
- •4.2.3. Способы и схемы экстрагирования.
- •5. Сушка.
- •5.1. Параметры влажного воздуха.
- •5.2. Диаграмма состояния влажного воздуха.
- •5.3 Равновесие при сушке.
- •5.4. Формы связи влаги с материалом.
- •5.4.1. Перемещение влаги внутри твердого материала
- •5.5 Материальный баланс конвективной сушки.
- •5.6 Тепловой баланс конвективной сушки.
- •5.7 Кинетика процесса конвективной сушки.
- •5.8. Устройство и принцип действия сушилок.
- •6.1 Адсорбенты.
- •6.2 Равновесие при адсорбции.
- •6.3 Материальный баланс адсорбции.
- •6.4. Кинетика периодической адсорбции.
- •6.5. Непрерывная адсорбция
- •6.6. Десорбция
- •6.7. Устройство и принципы действия адсорбционных аппаратов.
- •7. Кристаллизация.
- •7.1 Равновесие при кристаллизации.
- •7.2. Кинетика процессов кристаллизации.
- •7.3. Материальный и тепловой балансы кристаллизации. Материальный баланс.
- •7.4. Конструкции кристаллизаторов.
- •8. Мембранные процессы.
- •8.1. Классификация методов мембранного разделения. Типы мембран.
- •8.2. Механизм и кинетика мембранных процессов.
- •8.2.1. Баромембранные процессы.
- •8.2.2. Диффузионно-мембранные процессы.
- •8.2.3. Элетромембранные процессы.
- •8.2.4. Термомембранные процессы.
- •8.3. Конструкции мембранных аппаратов.
5.4. Формы связи влаги с материалом.
Удаление влаги из материала при сушке зависит от формы связи влаги с материалом.
Виды связи влаги с материалом можно классифицировать по величине энергии этой связи. В процессе сушки эти связи разрушаются.
В порядке убывания энергии связи, следуя Ребиндеру, можно выделить:
химическую связь,
физико-химическую связь (адсорбционная, капиллярная, осматическая),
физико-механическую связь.
Химическая связь – влага связана с веществом в виде ионов и молекул (кристаллогидраты, например). В процессе сушки влага не удаляется.
Адсорбционная связь вызвана дисперсионными и индукционными силами. На поверхности твердого тела образуется прочный мономолекулярный слой влаги. Влага трудноудаляемая.
Капиллярная связь обусловлена связью полимолекулярных слоев со стенками капилляров.
Осмотическая связь наиболее сильно выражена в растворах. Осмотически связанная влага находится внутри клеток материала.
Физико-механическая связь определяет влагу, свободно удерживаемую в объеме пор тела. Она может быть удалена механическими способами. Причем процесс обезвоживания в этом случае лимитируется гидравлическим сопротивлением пор тела.
При сушке влагу материала подразделяют в более широком смысле на свободную и связанную.
5.4.1. Перемещение влаги внутри твердого материала
При испарении влаги с поверхностью материала внутри него возникает градиент влагосодержания, что и обеспечивает дальнейшее перемещение влаги из внутренних слоев материала к его поверхности (внутренняя диффузия влаги). В I период сушки лимитирующее влияние на скорость сушки имеет скорость поверхностного испарения (внешняя диффузия). Однако, после того как влагосодержание на поверхности снижается до гидроскопической и продолжает уменьшаться т.е. II период сушки, определяющее значение для скорости процесса приобретает внутренняя диффузия влаги.
В I период сушки влага внутри материала перемещается в виде жидкости (капиллярная и осмотически связанная влага). С начала II периода сушки начинается неравномерная усадка материала. На стадии равномерно падающей скорости наблюдается местные углубления поверхности испарения и начинается испарение внутри материала. При этом капиллярная влага, и некоторая часть абсорбционно связанной влаги перемещаются внутри материала в виде паров. В дальнейшем поверхностный слой материала постепенно полностью высыхает, внешняя поверхность испарения становится меньше геометрической поверхности материала и соответственно возрастает доля сопротивления внутренней диффузии влаги. Поэтому на стадии неравномерно падающей скорость II периода наиболее прочно связанная с материалом абсорбционная влага перемещается внутри него в виде пара.
Явление
переноса влаги внутри материала
называется влагопроводностью. Поток
влаги В,
перемещается внутри материала,
пропорционально градиенту концентрации
влаги
:
(5.22)
Знак
минус в правой части этого выражения
показывает, что влага движется от слоя
с большей к слою с меньшей концентрации
влаги, т.е. в направлении, противоположном
градиенту концентрации. Заменой
получим:
(5.23)
Здесь
-
коэффициент влагопроводности,
-
плотность сухого материала.
По физическому смыслу представляет собой коэффициент внутренней диффузии влаги в материале и выражается м2/ч,
Коэффициент зависит от формы влаги связи влаги с материалом, влагосодержания материала и температуры сушки определяется экспериментально.