Процессы массообмена, общие положения и расчетные зависимости.
В теплотехнике массообмен встречается в технологических процессах различных производ. испарении, конденсации, сушки, вентиляции и т.д.
Массоотдачей
наз. перенос массы в-ва из ядра фазы к
поверхности раздела фаз, и наоборот.
К-во в-ва, переносимого при массообмене,
пропорционально поверхности контакта
фаз и движ. силе проц. переноса в виде
разности концентраций распределяемого
между фазами в-ва. Движ. сила массообменных
проц. может быть выр. в сист.: жидк-жидк.,
разностью объемных концентраций в-ва,
с 1 измер. кг/м3, а в сист. газ-жидк. разностью
парц. давлений. По з-ну Фика: масса в-ва,
прошедшего в процессе молекулярной
диффузии через слой толщиной
,
пропорциональна площади поверхности
слоя F
и пропорц. измен. концентрации в-ва
по толщине слоя, пропорциональна времени
и обратно пропорциональна толщине слоя:
,
где
- диффузный коэфф. – кол-во в-ва,
диффундирующего через поверхность
площадью 1м2 в 1 времени, при разности
концентраций в-в на расст. 1м равный 1;
.
Коэфф. диффузии
газов и паров в зависимости от давления
и температуры опр.:
,
где
- коэфф. диффузии при норм. физ. усл;
-
давление при норм. физ. усл.;
-
показатель степени, кот. зависит от
состава газовой смеси. Ур-е массоотдачи:
,
где
- плотность потока массы,
;
- коэфф. массоотдачи, отнесенный к
разности концентраций диффунд.в-ва,
м/с;
-
концентрация диффунд. в-ва у поверхности
раздела фаз и вдали от неё;
-
парциальные давления диффунд. в-ва у
поверхности разд. фаз и вдали от неё,
Па;
-
относительные масс. концентр. диффунд.
в-ва у поверхности раздела фаз и вдали
от неё; R
– газовая постоянная диффунд. газа,
;
Т – средняя темп. пограничного слоя, К.
Поток массы в-ва i
–
компонента через площадь F
в единицу времени:
.
Относительная влажность воздуха, или
степень насыщения – это отношение
абсолютной влажности воздуха в состоянии
насыщения:
,
где
-
абсолютная влажность воздуха в
ненасыщенном и насыщенном сост;
-
парциальные давления водяного пара во
влажном возд. и парц. давл. насыщ. водяного
пара при темп. возд.. Парциальное давление
пара во влажном воздухе можно опр. по
h-d
диаграмме или при помощи прибора
психрометр:
,
где
- парциальное давление насыщ. вод. пара
при темп. мокрого термометра; А – коэфф.
если
скорость воздуха около шарика мокрого
термометра
.
В – барометрическое давление.
Влагосодержание:
Х-ет
количество водяных паров приходящих
на 1 кг сухого воздуха. Энтальпия воздуха
склад. из сухого воздуха и энтальпии
водяного пара и относится к 1 кг сухого
воздуха:
,
- температура воздуха. Плотность влажного
воздуха при темп.
и барометрическом давлении В опр.:
.
Параметры
сушки: расход испаренной влаги:
,
где L
– расход сухого воздуха, нах. во влажном
воздухе, кг/с; d2,
d1
– начальное и конечное влагосодержание
воздуха. Расход сухого воздуха:
.
Удельный расход теплоты в сушке:
.
Расход теплоты:
.
Тепловой коэффициент сушильной установки:
.