ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Противоточный массообмен в процессах ректификации и абсорбции из "Массопередача при ректификации и абсорбции многокомпонентных смесей" Ректификация и абсорбция составляют основу большинства технологических процессов химической, нефтехимической, газовой, целлюлозно-бумажной, фармацевтической, пищевой и других отраслей промышленности. [c.9] Ректификацией называется процесс разделения бинарных или многокомпонентных смесей на практически чистые компоненты или фракции, обогащенные низкокипящими и высококипящими компонентами. [c.9] Дбсорбция — это процесс выделения из бинарных или многокомпонентных газовых смесей высококипящих компонентов путем поглощения их жидкостью (абсорбентом). [c.9] Разделение смесей в процессах ректификации и абсорбции осущестг йется в результате преимущественного двухстороннего или одностороннего массообмена между вступающими в контакт неравновесными потоками газа (пара) и жидкости. При ректификации низкокипящие компоненты переходят из жидкости в пар, а высококипящие —из пара в жидкость в процессах же абсорбции отмечается в основном односторонний переход высококипящих компонентов из газа в жидкость. Таким образом, процессы ректификации и абсорбции имеют единую физическую основу и различаются только направлением действия движущих сил массопередачи и соотношением низко- и высококипящих компонентов, переходящих из одной фазы в другую. Вследствие этого при изложении теории массопередачи далее рассматривается общее математическое описание процессов ректификации и абсорбции с учетом отмеченных особенностей этих процессов. [c.9] В процессах ректификации и абсорбции для создания большего эффекта разделения широко используется противоточный массообмен, который реализуется либо при непрерывном контакте встречных неравновесных потоков газа и жидкости в объеме всего аппарата, либо при контакте их на отдельных ступенях противоточного разделительного каскада. [c.9] Теория противоточного массообмена (теория массопередачи) развивается на стыке нескольких наук и в первую очередь — термодинамики, статистической механики, гидродинамики и кибернетики. [c.11] Из термодинамики теория массопередачи целиком заимствует основные положения о физико-химическом равновесии в гетерогенных системах и методы описания диффузионных процессов, из статистической механики — теорию межмолекулярного взаимодействия, из гидродинамики — теорию пограничного слоя и, наконец, из кибернетики — методы математического моделирования противоточных разделительных каскадов и сложных технологических схем, а также методы оптимизации технологических процессов. [c.11] На всех этапах исследования в теории массопередачи широко используются современные методы математического анализа — теория вероятностей, матричная алгебра, теория графов, вариационное исчисление и т. д. [c.11] Отметим некоторые особенности применения методов термодинамики, статистической механики и кибернетики в теории массопередачи. [c.11] Как известно, методами термодинамики изучается поведение систем, подчиняющихся статистическим закономерностям, без детализации механизма или физики процесса. В противоточном массообмене при помощи термодинамики определяются макроскопические свойства потоков и равновесные состояния систем при фазовых превращениях. . [c.11] Уравнение парожидкостного равновесия совместно с балансными соотношениями составляет основу термодинамического расчета, широко используемого при практической реализации процессов ректификации и абсорбции. На базе термодинамического расчета определяется возможная разделительная способность установки, максимальная и фактическая работа разделения или термодинамическая эффективность процесса. Термодинамический расчет позволяет также выявить основные источники термодинамических потерь и, следовательно, наметить возможности интенсификации процессов разделения, поскольку, как правило, процессы, более совершенные с термодинамической точки зрения, являются экономически оптимальными. [c.11] Методами статистической механики в теории массопередачи изучают физико-химические свойства потоков, процессы переноса тепла и массы, а также динамическое состояние подвижных гетерогенных систем в условиях турбулентных течений. Применение методов статистической механики позволило за последние годы получить качественно новые теоретические и экспериментальные результаты в изучении турбулентных потоков, установить широкий спектр турбулентных пульсаций в подвижных газожидкостных потоках, выявить решающую роль мелкомасштабных пульсаций при массопередаче и крупномасштабных пульсаций при движении потоков, изучить характер и структуру турбулентности вязкого подслоя, макротурбулентную вязкость гетерогенных потоков и т. д. [c.11] Химическая кибернетика дала возможность перейти к численному решению системы нелинейных уравнений, описывающих разделение многокомпонентных смесей в противоточном разделительном каскаде, к реализации сложных задач математического моделирования и оптимизации технологических процессов. [c.12] При моделировании массопередачи на практике используют в основном простейшие математические модели, например модель теоретических тарелок или модель реальных тарелок с полным перемешиванием либо идеальным вытеснением потоков. За последние годы проведены многочисленные исследования по уточнению математических моделей массопередачи в промышленных аппара-тах, позволяющие учитывать более точно условие фазового равновесия, кинетику массопередачи в бинарных и многокомпонентных смесях, а также гидродинамическую структуру потоков. В настоящее время можно составить достаточно полную математическую модель массопередачи в любом аппарате, однако реализация этих моделей пока еще затруднена отсутствием надежных зависимостей, обобщающих экспериментальные данные по кинетике массопередачи и гидродинамике потоков. [c.12] Вернуться к основной статье