2.3 Основне рівняння масопередачі
Для всіх масообмінних процесів загальним є перехід речовини з однієї фази в іншу. Такий перехід здійснюється до встановлення рівноваги.
Рівновага – це такий стан системи, при якому швидкість переходу речовини, наприклад з парової фази в рідку дорівнює швидкості переходу речовини з рідкої в парову. Перехід речовини з однієї фази в іншу в напрямі досягнення рівноваги називається масопередачею.
Рівняння масопередачі має вигляд:
(2.17)
де
- маса речовини, що переходить з однієї
фази в іншу, кг;
-
коефіцієнт масопередачі
Він визначається за формулою:
(2.18)
і характеризує масу речовини, що передається в одиницю часу через одиничну поверхню контакту фаз при рушійній силі рівній одиниці.
Одиниці
вимірювання коефіцієнта масопередачі
залежить від одиниць вимірювання
рушійної сили
.
Якщо рушійна сила вимірюється в кг/м
,
то
а
якщо
-
,
то
;
-
рушійна сила процесу масопередачі, яка
дорівнює різниці між робочою
(фактичною)
концентрацією речовини, що розподіляється
у фазі, і рівноважною:
або
,
(2.19)
Рушійна
сила масопередачі, тобто різниця (
)
або (
)
постійно змінюється, тому при проведенні
розрахунків визначають середню рушійну
силу процесу, яка залежить від типу
масообмінного процесу.
Так
як кількість речовини, що переходить з
однієї фази і сприймається іншою, є
однією і тією ж, то можна знайти
взаємозв’язок між коефіцієнтами
масопередачі, які визначені через
концентрації двох контактуючих фаз
і
:
,
(2.20)
звідси
,
(2.21)
-
поверхня контакту фаз, м
-
час контакту фаз, с
В
деяких випадках важко визначити дійсну
поверхню контакту фаз. В таких випадках
користуються робочим об’ємом
апарату V,
а замість коефіцієнта масопередачі
вводять поняття об’ємний
коефіцієнт масопередачі
:
,
(2.22)
Рівняння масопередачі можна представити і в диференціальному вигляді:
,
(2.23)
де
- швидкість масопередачі,
- коефіцієнт швидкості масопередачі.
Процес абсорбції
3.1 Призначення і суть процесу абсорбції
Процес абсорбції служить для розділення газів на окремі компоненти за допомогою рідини (абсорбенту). Суть процесу полягає в тому, що газову суміш, яку необхідно розділити, пропускають через рідину. При цьому один із компонентів суміші поглинається рідиною, а інші не поглинаються. В якості абсорбенту використовують наступні речовини: вода, бензин, гас, дизельне паливо, оливи, гліколі, етаноламіни.
Процес абсорбції проводиться у вертикальних циліндрич-них апаратах-абсорберах, які бувають тарільчастого, насадко-вого і плівкового типу.
Процес переходу компонента з газової фази в рідку називається абсорбцією, а процес переходу з рідкої фази в газову – десорбцією.