
- •1. Основное кинетическое уравнение массопередачи. Коэффициент массопередачи и движущая сила процесса.
- •2. Движущая сила моссообменного процесса при нелинейной равновесной зависимости. Число единиц переноса и его физический смысл.
- •3. Выражение для средней движущей силы и числа единиц переноса при линейной равновесной зависимости.
- •4. Модифицированные уравнения массопередачи. Число единиц переноса. Высота эквивалентная единице переноса.
- •5. Материальный баланс массообменного процесса. Рабочая линия массообменного процесса.
- •6. Массообмен в системах без твердой фазы. Молекулярная и конвективная диффузия.
- •7. Дифференциальные уравнения молекулярной и конвективной диффузии. Числа подобия диффузионных процессов, их физический смысл.
- •8. Молекулярная диффузия. Первый закон Фика. Коэффициент диффузии и его физический смысл.
- •9. Уравнение Щукарева. Коэффициент массоотдачи и его физический смысл. Сопоставление с коэффициентом массопередачи.
- •10. Выражения коэффициента массопередачи через коэффициенты массоотдачи.
- •11. Равновесие в системах газ-жидкость. Закон Генри. Уравнение равновесной зависимости. Влияние давления и температуры на абсорбцию.
- •12. Равновесие в процессах пар-жидкость для идеальных смесей. Закон Рауля. Диаграммы t-X,y и y-X.
- •13.Принципиальная схема противоточной абсорбции и графическое изображение процесса.
- •14.Принципиальная схема абсорбции с рециркуляцией жидкости и графическое изображение процесса.
- •15. Схема ректификационной установки непрерывного действия. Материальный баланс ректификационной колонны. Флегмовое число.
- •16.Уравнение рабочих линий процесса ректификации для непрерывно действующей ректификационной колонны. Минимальное и оптимальное флегмовое число.
- •17.Изображение рабочих линий ректификации в диаграмме y-X.
- •18.Влияние флегмового числа на размеры ректификационной колонны и расход тепла при ректификации. Оптимальное флегмовое число.
- •19.Схема периодически действующей ректификационной установки. Рабочие линии процессов с переменным и постоянным флегмовым числом.
- •20.Схема периодически действующей ректификационной установки. Изображение процесса в y-X диаграмме при постоянном составе дистиллята.
- •21.Тепловой баланс процесса ректификации.
- •22.Построение кинетической кривой и определение реального числа тарелок.
- •23. Порядок расчета ректификационной тарельчатой колонны.
- •27.Непрерывная противоточная экстракция .Материальный баланс.Графическое изображение процесса.
- •28. Ступенчатая противоточная экстракция. Принципиальная схема. Графическое изображение процесса.
- •29. Многократная экстракция с противотоком растворителя.
- •30. Массопередача в системах с твердой фазой. Массопроводность. Дифференциальные уравнения массопроводности.
- •Процесс сушки. Технические способы проведения процесса. Виды связи влаги с материалом.
- •32.Основные способы сушки. Материальный баланс конвективной сушки.
- •33.Диаграмма состояния влажного воздух (диаграмма Рамзина).
- •34.Изображение в диаграмме н-х процессов изменения параметров влажного воздуха: температура точки росы, охлаждение, нагревание, смешение.
- •36. Тепловой баланс воздушной сушки. Уравнение рабочей линии процесса сушки.
- •37. Параметры, влияющие на процесс сушки. Способы интенсификации сушки.
- •38. Сушка с многократным промежуточным подогревом воздуха. Принципиальная схема. Изображение в н-х диаграмме.
- •39. Сушка с частичным возвратом отобранного воздуха. Принципиальная схема. Изображение в н-х диаграмме.
- •40. Сушка с замкнутой циркуляцией сушильного агента. Принципиальная схема. Изображение в н-х диаграмме.
- •41. Процесс адсорбции. Динамическая и статическая активность адсорбентов. Условия, влияющие на проведение процесса адсорбции.
- •42. Физическая сущность процесса адсорбции. Адсорбенты. Условия, способствующие протеканию процесса адсорбции.
- •43. Ионообменные процессы – основные закономерности, область применения. Регенерация ионитов.
- •44. Кристаллизация. Основные способы проведения кристаллизация. Равновесие в процессах кристаллизации.
- •45. Мембранные процессы. Классификация мембранных процессов в зависимости от их механизма. Область применения.
- •46. Влияние различных параметров на селективность и проницаемость мембран.
- •47. Материальный и тепловой баланс изогидрической кристаллизации
- •48. Материальный и тепловой баланс кристаллизации с удалением части растворителя (это изотермическая кристаллизация).
8. Молекулярная диффузия. Первый закон Фика. Коэффициент диффузии и его физический смысл.
Молекулярная диффузия (массопровоность) – передача вещества за счёт перемещения молекул.
Молекулярная диффузия в газах и растворах жидкостей происходит в результате хаотического движения молекул, не связанного с движением потоков жидкости. В этом случае, т. е. когда концентрации перемещающихся в пространстве молекул малы, препятствий к взаимосвязанному их перемещению нет. В результате имеет место перенос молекул распределяемого вещества из областей высоких концентраций в область низких концентраций. Кинетика переноса подчиняется в этом случае первому закону Фика: количество вещества, переданное за счет молекулярной диффузии, пропорционально градиенту концентраций поверхности контакта фаз и количеству времени на осуществление процесса: dM=-D*(δc/δn)*dFdτ.
dM-кол-во продифунд.в-ва;D-коэф.диффузии.
Знак минус в правой части уравнения показывает, что при молекулярной диффузии в направлении перемещения вещества концентрация убывает.
D показывает, какое количество вещества диффундирует через поверхность 1м2 в течение 1с при разности концентраций на расстоянии 1м, равной единице.
Коэффициент диффузии зависит прежде всего от агрегатного состояния систем: так, коэффициент диффузии для газов примерно на четыре порядка выше, чем для жидкостей. Коэффициент диффузии увеличивается с ростом температуры и уменьшается с повышением давления.
9. Уравнение Щукарева. Коэффициент массоотдачи и его физический смысл. Сопоставление с коэффициентом массопередачи.
Конвективная диффузия осуществляется за счет перемещения молей вещества от потока к стенке. Подчиняется массоотдача закону Щукарева-Нернста: кол-во вещества, переданного за счет массоотдачи, пропорционально разности концентраций у границы раздела фаз и в ядре потока поверхности контакта фаз и времени проведения процесса.
В основу рассмотрения явления конвективной диффузии положена теория диффузионного граничного слоя. Согласно этой теории, распределяемое вещество переносится из ядра потока жидкости к границе раздела фаз непосредственно потоками жидкости и молекулярной диффузией. В рассматриваемой системе поток можно считать состоящим из двух частей: ядра и граничного диффузионного слоя. В ядре перенос вещества осуществляется преимущественно токами жидкости и в условиях достаточной турбулентности течения; концентрация распределяемого вещества в данном сечении сохраняется постоянной.
dM=β(Cr-Cf)dF*dτ
β[м/с]-коэф массоотдачи, хар-т перенос в-ва конвективными и диф-ми потоками одновременно, показывает какое кол-во в-ва передается от пов-ти раздела фаз в воспринимаемую фазу через 1м2 фазового контакта в течении 1с при разности концентраций 1кг/м3.
Сr-конц-я в воспринимаемой фазе у поверхности раздела фаз
Сf-конц-я в ядре потока воспринимающей фазы.
Концентрация на границе Сr рассматривается как равновесная концентрация. Коэффициент массоотдачи зависит от гидродинамической обстановки.
Связь коэф. массопередачи и массоотдачи.
Допущения: 1. Процесс стационарный; 2. Равновесная линия прямая ур=Арх; 3. Концентрации на границе фаз являются равновесными.
хг=хрг; уг=ург; х=ур/Ар
Количество распределяемого вещества, перемещающегося из фазы G к элементу поверхности на границе раздела фаз: dM=βy (y-yг)dF, βy -коэффициент массоотдачи для фазы G.
То же количество распределяемого вещества, перемещающегося от элемента поверхности на границе раздела фаз в фазу L: dM=βx(хг-х)dF, βx -коэффициент массоотдачи для фазы L.
Равновесная зависимость: ур=Арх→х=ур/Ар; хг=ург/Ар
dM= βx (хг-х)dF= (βx /Ар)(ург-ур)dF
для L: (уг-ур)=(dM/dF) ( Aр/ βx) (1)
для G: (y-yг)=(dM/dF) ( 1/ βy) (2)
Складываем (1) и (2), получим: y-yр=(dM/dF) ( Aр/ βx + 1/ βx)
dM=[1/ ( Aр/ βx + 1/ βy)] (y-yр)dF (3)
Основное уравнение массопередачи имеет вид:
dM=Кy (y-yр)dF (4)
Сравнивая (3) и (4), получим: Ky=1/ (1/ βy+ Aр/ βx)
Kх=1/ ( 1/ βx + 1/Ap βy)
βy- коэф массоотдачи из потока газа к пов-ти фазового контакта
βx-коэф массоотдачи от пов-ти фазового контакта к потоку жидкости.