21. Закон сохранения массы для любого разреза аппарата.

Массообмен - самопроизвольный и необратимый процесс переноса массы части вещества в пространстве с неоднородным полем химического потенциала в направлении уменьшения этого химического потенциала. Он осуществляется в результате хаотического движения молекул (молекулярной диффузии), макроскопического движения всей среды (конвективный перенос), а в турбулентных потоках – в результате хаотического движения вихрей разного размера. Массообмен включает массоотдачу (перенос вещества от границы раздела вглубь фазы) и массопередачу (перенос вещества из одной фазы в другую через поверхность раздела). Различают эквимолярный массобмен (например, ректификация), при котором через поверхность раздела в противоположных направлениях переносится одинаковое количество компонентов, и неэквимолярный (например, абсобция). Массообменные аппараты конструируют таким образом, чтобы в них создавались максимальная поверхность массобмена при минимальном гидравлическом сопротивлении при максимальной интенсивности межфазного переноса. Обычно стремятся уменьшить габариты аппарата с целью снижения материалоемкости и обеспечить экологическую чистоту отходящих потоков.

Масса веществ входящих в реактор равна массе веществ выходящих из реактора.

∑m_i= ∑m_j

Массобмен: прямоток и противоток. Прямоток - схема движения рабочих жидкостей или газов в теплообменнике, при которой текущие вещества, разделённые стенкой, движутся в одном направлении. Противоток – движение теплоносителей встречное. По мере того, как поток движется, разность концентраций становится меньше. Скорость процесса понимажется.

Устройство, в котором происходит процесс нагревания или охлаждения, т. е. осуществляется переход теплоты от одного теплоносителя к другому, называют теплообменным аппаратом.

В теплообмене прямоток лучше, чем противоток! Почему? Эффективность теплообмена зависит от разности температур между теплоносителями. Среднеинтегральная разность температур по длине теплообменника для противотока больше оказывается (ну почти всегда, поскольку бывают исключения).

20. Выпарки. Упаривание методом противотока

Выпаривание — это метод химико-технологической обработки для выделения растворителя из раствора, концентрирования раствора, кристаллизации растворенных веществ. Иногда выпаривание проводят до получения насыщенных растворов, с целью дальнейшей кристаллизации из них твердого вещества. Выпаривание чаще всего производится при повышенной температуре, иногда при кипении, и/или под вакуумом. На испарение растворителя расходуется тепловая энергия, которую следует подводить извне.

По принципу противотока начальный раствор подается в последний корпус и при помощи насосов последовательно передается через все корпуса по направлению к первому. В этом случае концентрация раствора увеличивается в направлении, обратном направлению движения пара, и, следовательно, наивысшая концентрация раствора будет в первом корпусе.

При противотоке возрастание концентрации раствора совпадает с повышением его температуры кипения и температуры греющего пара, что обусловливает понижение вязкости раствора и повышение коэффициентов теплопередачи во всех корпусах установки. Противоток применяют реже, т.к. необходимо дополнительное оборудование: насосы. Чаще применяют прямоток. Противоток греющего пара и раствора в выпарных установках применяют главным образом для выпаривания растворов, вязкость которых резко повышается с возрастанием концентрации. Противоточное выпаривание неприменимо для раство­ров, нестойких в условиях по­вышенной температуры