3. Гидростатика и гидродинамика

Гидростатика - раздел гидромеханики, в котором изучаются равновесие жидкости и воздействие покоящейся жидкости на погружённые в неё тела. Одна из основных задач гидростатики - изучение распределения давления в жидкости. На законах гидростатики, в частности на Паскаля законе, основано действие гидравлического пресса, гидравлического аккумулятора, жидкостного манометра, сифона и многих других машин и приборов.

Гидродинамика - раздел гидромеханики, в котором изучаются движение несжимаемых жидкостей и взаимодействие их с твёрдыми телами. Методами гидродинамики можно исследовать также движение газов, если скорость этого движения значительно меньше скорости звука в рассматриваемом газе.

2.3.1. Сорбция

Входы: нет.

Выходы: количество вещества.

Графическая иллюстрация:

Рис.2.9. Зависимость адсорбции от давления при постоянной температуре

Сущность:

Сорбция- это поглощение одного вещества другим. Поглотитель - сорбент, поглощаемое вещество - сорбат.

Если поглощение происходит только в поверхностном слое сорбента, т.е. происходит поверхностная сорбция, она называется адсорбцией.

Если же сорбат продиффундировал по всему объёму сорбента, т.е. если произошла объёмная сорбция, она называется абсорбцией. По механизму протекания процесса сорбция подразделяется на физическую и химическую.

При физической сорбции между сорбентом и сорбатом происходит только межмолекулярное взаимодействие, т.е. сцепление достаточно непрочное, и со временем начинается обратный процесс - процесс отдачи поглощённого вещества, и в конце концов устанавливается равенство скоростей обоих процессов:

V_{адсорбции} == V_{десорбции}

Химическая сорбция намного прочнее физической, десорбция самопроизвольно практически не происходит.

Ещё одно отличие между физической и химической сорбцией заключается в том, что при повышении температуры физическая сорбция уменьшается, а химическая увеличивается.

В чистом виде физическая и химическая сорбция встречаются редко, чаще всего сорбция включает элементы их обеих.

Адсорбция происходит на границе раздела следующих фаз:

• твёрдое тело - газ;

• твёрдое тело - раствор;

• раствор - газ.

В случае поглощения газа твёрдым адсорбентом адсорбция является функцией температуры и газового давления.

На (рис.2.9) показана зависимость адсорбции от давления, снятая при постоянной температуре.

 

Математическое описание:

Г - величина адсорбции [кмоль/м²];

X - количество адсорбата, [кмоль]; S - площадь адсорбента, [м²].

. В случае если площадь адсорбента измерить трудно, то площадь его поверхности заменяют его массой:

, где

m – масса адсорбанта, [кг].

Применение.

1. Сорбция применяется для очистки воды. Под сорбционной очисткой воды обычно понимают сорбцию (концентрирование) веществ на поверхности или в объёме пор твёрдого материала. Теоретически, любое тело в пространстве ограничено поверхностью, и, следовательно, вещество его потенциально является сорбентом. Однако в практике очистки воды используются лишь сорбенты с развитой или специфической поверхностью естественного или искусственного происхождения, применение которых значительно эффективнее. Исторически применение сорбентов связано с микропористыми углеродными материалами - активными углями.

А.С.№ 24743: Двухфазное рабочее тело для компрессора теплосиловых установок, состоящее из газа и мелких частиц твердого тела, отличающееся тем, что с целью дополнительного сжатия газа в холодильнике и компрессоре и дополнительного расширения в нагревателе в качестве твердой фазы использованы сорбенты с общей или избирательной поглотительной способностью.