Оглавление

Раздел 3. Массообменные процессы и аппараты 6

I. Вопросы с выводом 6

1. Составьте уравнения материальных балансов при десорбции газа из жидкости. Получите линейное уравнение рабочей линии для противоточного движения фаз, указав соответствующие допущения. С какой целью получают это уравнение? 6

2. Что фактически является и что принято считать движущей процесса массопередачи? Выведите уравнение для расчёта средней движущей силы при заданных начальных и конечных концентрациях компонента в фазах, указав соответствующие допущения. 6

3. Что называют «единицей переноса массы»? Приведите аналитическое решение выражения для расчёта числа единиц переноса при условии линейности рабочей и равновесной линий. 8

4. Выведите уравнения аддитивности фазовых сопротивлений, указав соответствующие допущения. Как с помощью этого уравнения определить лимитирующую стадию массопереноса? 9

5. Что называют конвективной диффузией? Выведите дифференциальное уравнение конвективной диффузии, указав допущения и приведя обозначения соответствующих величин. 11

6. Выведите дифференциальное уравнение молекулярной диффузии (II закон Фика), указав допущения и приведя обозначения соответствующих величин. 12

7. Подобным преобразованием соответствующих дифференциальных уравнений получите критерии массобменного подобия. Каков физический смысл каждого из них? 13

8. Что называют «высотой единицы переноса массы»? Как используется это понятие при расчёте массообменных аппаратов? Выведите уравнение аддитивности высот единиц переноса массы. 15

9. Что называют «эффективностью (кпд) тарелки по Мёрфри»? Выведите зависимость между эффективностью по Мёрфри и числом единиц переноса массы на одну тарелку при идеальном смешении жидкости и идеальном вытеснении газа (пара). 16

10. Выведите уравнение рабочей линии укрепляющей части насадочной ректификационной колонны, указав соответствующие допущения. С какой целью получают это уравнение? 17

11. Выведите уравнение рабочей линии исчерпывающей части насадочной ректификационной колонны, указав соответствующие допущения. С какой целью получают это уравнение? 18

II. Вопросы без вывода 19

1. Напишите основные уравнения массопередачи и уравнения массоотдачи. Что фактически является и что принято считать движущей силой того или иного процесса? Каков физический смысл коэффициентов массопередачи и массоотдачи и каково соотношение между ними (без вывода)? 19

12. Что называют «обратным перемешиванием» и как оно влияет на эффективность массообменного процесса в системе «газ (пар) – жидкость»? 19

13. В каком случае значения коэффициентов массопередачи, выраженные через концентрации разных фаз, численно одинаковы? Ответ обоснуйте. 19

14. Как определить лимитирующую стадию массообменного процесса? Укажите способы воздействия на её скорость для систем «газ (пар) – жидкость». 20

15. Что такое «диффузионное сопротивление массопереносу»? Как используется понятие лимитирующего сопротивления при экспериментальном определении коэффициентов массоотдачи? 20

16. Что называют «теоретической ступенью разделения» и что «единицей переноса массы»? В каком случае число теоретических ступеней равно общему числу единиц переноса в массообменном аппарате (ответ обоснуйте)? 21

17. Что такое «кинетическая кривая»? Как её строят и как применяют для расчёта аппаратов со ступенчатым контактом фаз? 22

18. Охарактеризуйте гидродинамические режимы работы насадочных массообменных колонн. Как определяется оптимальный диаметр таких колонн? 23

19. Какие факторы и как влияют на равновесие между газом и жидким поглотителем при абсорбции? Опишите способы регенерации абсорбентов. 24

20. Проанализируйте влияние расхода абсорбента на размеры аппарата и на энергозатраты при реализации процесса. 25

21. В каком случае эффективность разделения смесей выше: при простой перегонке или при перегонке с дефлегмацией? Ответ проиллюстрируйте на диаграмме фазового равновесия. 26

22. Опишите влияние величины флегмового числа на основные размеры колонн и на энергозатраты при ректификации смесей. 28

23. Охарактеризуйте основные промышленные адсорбенты, указав преимущественные области их применения. 29

24. Какие факторы и как влияют на равновесие между газом и твёрдым поглотителем при адсорбции? Опишите способы регенерации адсорбентов в промышленных аппаратах. 29

III. Конструкции аппаратов 30

1. Изобразите схему устройства и опишите действие насадочных массообменных колонн. Сопоставьте достоинства и недостатки этих аппаратов по сравнению с тарельчатыми колоннами. 30

25. Изобразите устройства и опишите действие перераспределительных тарелок в колоннах насадочного типа. В каких случаях массообменный аппарат может быть спроектирован без таких тарелок? 31

26. Изобразите схему устройства и опишите действие абсорбционного аппарата с отводом теплоты абсорбции. 31

27. Изобразите схему устройства и опишите действие массообменной колонны с ситчатыми тарелками. Каковы достоинства и недостатки этих тарелок по сравнению с другими? 32

28. Изобразите схему устройства и опишите действие массообменной колонны с колпачковыми тарелками. Сопоставьте их преимущества и недостатки с тарелками других типов. 33

29. Изобразите схему устройства и опишите действие массообменных колонн с клапанными тарелками. Каковы достоинства и недостатки этих тарелок по сравнению с другими? 34

30. Изобразите схему и опишите действие установки для регенерации абсорбента. 35

31. Изобразите схемы и опишите действие установок для непрерывной ректификации многокомпонентных смесей. 36

32. Изобразите схему устройства и опишите действие экстрактора с ситчатыми тарелками. Сопоставьте этот аппарат с экстракторами других типов. 37

33. Изобразите схему устройства и опишите действие одного из пульсационных экстракторов. С какой целью используют пульсации при жидкостной экстракции? 39

34. Изобразите схему устройства и опишите действие адсорбера с кольцевым слоем поглотителя. Сопоставьте этот аппарат с адсорберами других типов. 40

35. Изобразите схему устройства и опишите действие многоступенчатого аппарата для адсорбции в псевдоожиженном слое. С какой целью аппарат делают многоступенчатым? 41