Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ЛЕКЦИИ ПАБТ бакалавры часть 2 2013 (1).doc
Скачиваний:
1
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
2.4 Mб
Скачать

Подобие массообменных процессов

диффузионный критерий Нуссельта

(иногда в литературе – критерий Шервуда Sh)

где l – определяющий геометрический размер.

Обратите внимание он аналогичен тепловому критерию Nu

Критерий Нуссельта является определяемым, поскольку содержит величину .

Nu – характеризует отношение скорости переноса вещества (конвективного и молекулярного – ) к молекулярному переносу D.

Другие критерии массообменных процессов получим из дифференциального уравнения Фика

диффузионный критерий Фурье

Характеризует изменение потока диффундирующей массы во времени. Необходим только для характеристики нестационарных процессов диффузии.

диффузионный критерий Пекле

Характеризует отношение переноса вещества конвекцией к молекулярному переносу.

диффузионный критерий Прандтля

Характеризует отношение профиля скоростей к профилю концентраций, т.е. отношение толщины гидродинамического и диффузионного пограничных слоев.

Для соблюдения подобия массоотдачи необходимо соблюдение гидродинамического подобия. Поэтому критериальное уравнение массоотдачи для неустановившегося процесса примет вид

общее критериальное уравнение массообмена

При установившемся процессе и при отсутствии сил тяжести (т.е. Fo = 0)

где А, n, m – коэффициенты, определяются экспериментально

Т.о. для расчета коэффициента массоотдачи небходимо:

1. Составить модель процесса;

2. Подобрать критериальное уравнение;

3. Определить NuD;

4. Рассчитать ,

Методы расчета массообменных процессов

Общая для всех процессов переноса схема их расчета включает следующие этапы:

  1. Определение условий равновесия

  2. Определение материальных и энергетических затрат, необходимых для проведения процесса

  3. Определение средней движущей силы процесса

  4. Расчет коэффициентов скорости процесса

  5. Определение основного размера аппарата по уравнению

F – поверхность контакта фаз, которая характеризует диаметр или высоту аппарата.

Диаметр отражает производительность аппарата.

Рабочая высота аппарата отражает интенсивность протекающего в аппарате процесса.

Практически все массообменные аппарата – колонного типа.

Расчет диаметра колонны

Диаметр массообменного аппарата D рассчитывается по объемному расходу (уравнение расхода).

где V – объемный расход сплошной фазы, м3/с;

w – рабочая скорость сплошной фазы, м/с

S – поперечное сечение аппарата, м2

Если аппарат круглой формы, то

(37)

На практике ограничиваются расчетом фиктивной скорости, исходя из ее максимального значения.

Расчет высоты колонны

Высота аппарата определяется в зависимости от того, является контакт фаз в нем непрерывным или ступенчатым.

I Аппараты с непрерывным контактом фаз

Например взаимодействие происходит на поверхности насадок

Введем обозначения

Ннас – рабочая высота аппарата, м;

S – площадь поперечного сечения аппарата, м2;

а – удельная поверхность контакта фаз в единице объема насадки м23

Полная высота колонны определиться как сумма

Нкол = Ннас + hв + hн

Множитель представляет собой изменение рабочих концентраций на на единицу движущей силы процесса и называется число единиц переноса (ЧЕП).

Множитель представляет собой высоту участка, соответсвующего одной единице переноса, и называется высотой единицы переноса (ВЕП).

Т.о. рабочая высота аппарата Ннас равна произведению числа единиц переноса на высоту единицы переноса:

(42)