63)Общие сведения масопередачи

Процессы массопередачи характеризуют переход одного или нескольких веществ из одной фазы в другую. В промышленности применяют следующие процессы масопередачи:

между газовой и жидкой;

между газовой и твердой;

между твердой и жидкой;

между двумя жидкими фазами.

1) Абсорбция – поглощение газов жидкостью, т. е. процесс разделения, характеризующий переход вещества из газовой фазы в жидкую.

Обратный процесс – выделение газа из жидкости называется дисссорцией.

2) Экстракция – процесс извлечения вещества, растворенного в жидкости другой жидкостью, практически не смешивающейся или частично смешивающийся с первой. При этом извлекаемый компонент исходного раствора переходит из одной фазы в другую.

3) Перегонка (ректификация) – процесс разделения гомогенных жидких смесей путем взаимного обмена компонентами между жидкостью и фазой, полученной испарением разделяемой жидкой смеси.

4) Адсорбция – процесс поглощения газа, пара или раствора твердых поглотителей, т. е. процесс, характеризуемый переходом вещества из газовой или жидкой в твердую.

5) Сушка – процесс удаления влаги из твердого материала путем ее испарения.

6) Кристаллизация – процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов, сплавов. Кристаллизация осуществляется в месте пересыщения или переохлаждения растворов и характеризуется переходом вещества из жидкой фазы в твердую.

7) Растворение – характеризуется переходом твердой фазы в жидкую

64)Способы выражения состава фаз.

Количественный состав фаз можно выразить:1) в объемных концентрациях - представляющих собой число килограммов молей данного компонента приходящихся на единицу объема фазы.

2) В весовых или мольных долях – представляет собой отношение массы данных компонентов к массе всей фазы;

3) в относительных концентрациях – т. е. в виде отношения массы данного компонента, окруж. распред. вещества к массе компонента носителя, кол-во которого остается постоянным в процессе массопередачи.

Равновесие при массопередачи. Правило фаз

Знание равновесия в процессах массопередачи позволяет установить пределы до которых могут протекать эти процессы. В основе равновесия лежит правило фаз:Ф+С=К+2, где Ф - число фаз, С – число степеней свободы, т. е. число не зависимых переменных, значения которых можно произвольно изменить без нарушения числа или вида фаз в системе, К – число компонентов системы.

Правило фаз указывает число фаз, которые можно изменять произвольно при расчете равновесия в процессе массобмена. В зависимости между независимыми переменными могут быть изображены в плоских координатах в виде фазовых диаграмм. В расчетах по массопередаче используют диаграммы зависимости давления от концентрации (при t=const); температуры от концентрации (p=const); и диаграммы зависимости между равновесными концентрациями фаз.

Фазовое равновесие. Линия равновесия

Рассмотрим в качестве примера процесс массопередачи в котором аммиак, представляет собой распределяемый компонент поглощается из его смеси с воздухом чистой водой, т. е. ввиду отсутствия равновесия переходит из газовой фазы (где его концентрация = у), в жидкую фазу (имеющую начальную концентрацию х=0).С началом растворения аммиака в воде начинается переход части его молекул в обратном направлении со скоростью пропорциональности аммиака в воде и на границе раздела фаз. С течением времени скорость перехода аммиака в воду будет снижаться .Скорость обратного перехода возрастать, причем такой двухсторонний переход будет продолжаться до тех пор пока скорость переноса в обоих направлениях не станут равны друг другу. При равенстве скоростей устанавливается динамическое равновесие при котором не будет происходить видимого перехода вещества из фазы в фазу. При равновесии достигается определенная зависимость между предельной или равновесными концентрациями распределенного вещества в фазах. Для данных температуры и давления при которых осуществляется процесс массопередачи. В условиях равновесия некоторым значениям х отвечает строго определенная равновесная концентрация в др. фазе, которая обозначается у^*. Соответственно концентрации х отвечает концентрация х^*. В общем виде связь между концентрацией определенного вещества фазах при равновесии выражается зависимостью: у^*=f(x), x^*=f(y).

Любая из этих зависимостей изображается графически – линией равновесия.

Р авновесная кривая для процесса ректификации при постоянном давлении.

Каждая точка кривой соответствует разным температурам. Отношение концентрации пара при равновесии называется коэффициентом распределения: m=y^*/x, m=x^*/y. Эти выражения показывают tg угла наклона равновесной линии. Зная линию равновесия для конкретного процесса и рабочей концентрации фаз в соответствующих точках можно определить направление и движущую силу процесса массопередачи в любой точке аппарата. На основе этих данных может быть рассчитана средняя движ. сила, а по ней скорость процесса массопередачи.