8. Средняя интегральная движущая сила.

Средняя движущая сила определяет количество переданной массы вещества. Т.к рабочие и равновесные концентрации изменяются вдоль поверхности контакта фаз, то нужно рассчитывать среднюю движущую силу процесса.

Допустим что рабочая и равновесная линия – кривые или раб.линия–прямая, а равн.линия – кривая (1) – основное уравнение массопередачи

из (1) получаем: (2) ; где F- поверхность фазового контакта

(3) - диф.уравнение мат.баланса фазы G (4) – уравнение массоопередачи из (3) и (4)

(5) (6)

подставив (6) в (5)

(7) проинтегрировав выражение (7)

(8)подставив выражение (2) - средняя интегральная разность концентраций для газовой фазы

Аналогично выводится выражение для жидкой фазы:

9. Средняя логарифмическая движущая сила.

Допустим, что равновесная и рабочая линии являются прямыми. (1) – уравнение рабочей линии

(2) – уравнение равновесия

(3) – разность рабочей и равновесной концентрации (4) проинтегрируем урав (3) с учетом (4) → (5) → (6)

(7) (8) – СИРК

подставим урав (8) и (7) в урав (6) → - СЛРК для газовой фазы. Аналогично выводится выражение для жидкой фазы:

10,11. Число единиц переноса (чеп).

Показывает, сколько единиц вещества переходит в другую фазу при движущей силе, равной единице.

ЧЕП используют для расчета массообменного аппарата.

и - СИРК для газовой и жидкой фаз. →

- ЧЕП для паровой и жидкой фазы; где - изменение концентрации в фазе G,L в результате массообмена фаз на поверхности , - движущая сила на этой поверхности.

13. Способы выражения составов фаз.

(1) - массовые доли компонентов в жидкой ( ) и паровой фазе

( ); где g и G- массы жидкой и паровой фаз, и -компонент жид/пар.фазы.

(2) - мольные доли компонентов в жидкой ( ) и паровой фазе ( ); где -число молей компонента и N-общее число молей смеси.

(3) - объемная доля компонента; где -объем компонента и V-общий объем.

,

Пересчет массовых и мольных долей:

- переход из мольных в массовые доли.

- переход из массовых в мольные доли.

- средняя мольная/массовая масса смеси.

- пересчет массовой доли в объемную.

- средняя плотность смеси.

- объемная концентрация.

12. Теоретическая тарелка, вэтт.

Теоретическая тарелка – контакт массобменивающихся фаз, который приводит систему в состояние равновесия. ЧТТ может быть рассчитано аналитическим или графическим методом при совместном решении уравнений равновесия и рабочей линии процесса. Одна теоретическая тарелка выражает одно изменение движущей силы по газовой Δy и одно изменение по жидкой Δx фазам. ЧТТ и движущая сила процесса находятся в обратном соотношении.

ЧТТ используется для определения высоты контактной зоны аппарата Н, для этого используют ВЭТТ.

– высота аппарата, где H, S –высота и сечение ап-та, G –расход ф.G [кг/с], -массовая скорость ф. G

[ ]

из урав → - высота, эквивалентная одной единице переноса.

14. Правило фаз Гиббса.

Состояние равновесия характеризуется правилом фаз Гиббса, которое определяет связь между числом степеней свободы, числом ее компонентов и числом фаз.

Число независимых параметров, которые могут быть выбраны произвольно, чтобы привести систему в состояние равновесия – число степеней свободы.

где L – число степеней свободы n – число компонентов N – число фаз.

В качестве степеней свободы могут выступать t,P,c

Для 2-х компонентной системы взаимно растворимых жидкостей L=2, а для нерастворимых L=1

Вывод уравнения:

1) Пусть система содержит N фаз и n компонентов в каждой фазе.

2) Состояние фаз фиксировано при Р и Т.

3) Состав каждой фазы можно рассчитать, задавая n-1 концентраций компонентов, а концентрация одного из компонентов является зависимой величиной и может быть рассчитана из условия, что сумма мольных долей всех компонентов в смеси равна 1.

4) - общее число переменных, определяющих состояние системы.

5) - общее число уравнений для расчета состояния системы, где (N-1) – число уравнений, достаточных для расчета концентрации компонентов, n – число переменных.

6) Число уравнений не может превышать числа переменных, иначе уравнения будут несовместимыми. Разность между числом независимых переменных и числом уравнений равна числу произвольно изменяемых параметров в данной системе, меняя которые можно не менять число фаз в ней (степень свободы):