ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Расчет высоты аппарата из "Процессы и аппараты химической технологии Часть 2" Уравнение массопередачи. Рассмотрим массообмен при условии (рис. 15-6, а), что линия равновесия прямая, т. е. = тх, и рабочая линия описывается уравнением прямой у = Ах + В (где ), т. е. процесс идет из фазы в фазу (л л ). Допускаем также, что на границе раздела фаз устанавливается равновесие (рис. 15-6,6), т. е. сопротивление массопереносу практически отсутствует. Таким образом, предполагается аддитивность фазовых сопротивлений. Полагаем, что константа фазового равновесия меньше единицы (т 1), и в этом случае линия концентраций в фазе Ф (рис. 15-6, а) будет располагаться выше линии концентраций в фазе Ф . [c.27] Таким образом, коэффициенты массоотдачи и зависят от величин коэффициентов массоотдачи и. Если коэффициент р велик, то 1/ру т/р и р , т. е. лимитирующей стадией процесса является диффузионное сопротивление в фазе Ф . Если велики значения р и т, то 1/р 1/(р ,т) и X р , т.е. лимитирующей стадией в данном случае является диффузионное сопротивление в фазе Ф . [c.29] Объемные коэффициенты массопередачи. В уравнениях (15.36) и (15.37) коэффициенты массопередачи и входящие в них коэффициенты массоотдачи [см. уравнения (15.35) и (15.38)] отнесены к поверхности контакта фаз. Вместе с тем определение этой поверхности в промьппленных массообменных аппаратах (в отличие от поверхностных теплообменников) часто затруднительно (при массовом барботаже, в разбрызгивающих аппаратах и т.п.). Поэтому при расчете массообменных аппаратов обычно прибегают к различным приемам, позволяющим рассчитывать аппарат, минуя необходимость определения поверхности контакта фаз. В этом случае основной технической характеристикой аппарата может быть принят его объем V, или высота Я, или число ступеней фазового контакта. [c.29] При расчете Кпо уравнениям (15.41) или (15.41а) предварительно находят объемные коэффициенты массоотдачи и, затем объемные коэффициенты массопередачи К у или К у, и далее-искомую величину рабочего объема аппарата V, зная которую, можно определить высоту // рабочей части аппарата (при известном его диаметре). [c.30] Значения К у и К у определяют по уравнениям аддитивности фазовых сопротивлений (15.35) и (15.38). [c.30] Тогда по смыслу п у и п -общее число единиц переноса (ЧЕП)-изменение рабочей концентрации распределяемого между фазами вещества, приходящееся на единицу движущей силы. Таким образом, число единиц переноса обратно пропорционально средней движущей силе процесса массопередачи. [c.30] Этим методом по эмпирическим зависимостям находят и, а затем величину Н, минуя трудноопределяемую поверхность Р межфазного контакта. [c.31] Для любой равновесной зависимости ЧЕП можно представить в более общем виде, исключив и Алг р. Полагаем, что процесс идет при установившемся состоянии в противоточном аппарате в режиме полного вытеснения, причем д л (т.е. процесс идет из фазы Фу в фазу Ф ). [c.31] Перепишем последнее выражение относительно величины l/nQy-. [c.32] Высота единицы переноса является кинетической характеристикой для аппаратов с непрерывным контактом фаз. Более общей характеристикой как для аппаратов с непрерывным контактом фаз, так и для аппаратов со ступенчатым контактом является объем единицы переноса Vq , т. е. рабочий объем массообменного аппарата, соответствуюпдий по эффективности разделения одной единице переноса. [c.33] Таким образом, все величины, характеризующие кинетику массопереноса, связаны друг с другом коэффициент массопередачи, объемный коэффициент массопередачи, высота и объем единицы переноса. Поэтому все методы расчета высоты массообменных ашаратов с помощью этих кинетических характеристик являются лишь разными математическими выражениями одного и того же процесса и в этом отношении равноценны. [c.33] Определение числа единиц переноса. Уравнения (15.54) решаются графически, аналитически, графическим или численным интегрированием. [c.33] МОСТИ 1/(у — У ) =/ у) [рис. 15-8] И замеряют заштрихованную площадь. Умножая эту площадь на масштаб диаграммы, получают значение интеграла-уравнение (15.54). Таким же образом определяют и движущую силу процесса по уравнению (15.52) или (15.53). [c.34] Число единиц переноса можно определить простым графическим методом-построением на диаграмме у — х (рис. 15-9). [c.34] По этому методу проводят среднюю линию MN, делящую пополам отрезки ординат между рабочей линией А В (прямая линия) и линией равновесия ОС (прямая или с малой кривизной на участке, соответствующем одной единице переноса). Затем из точки В проводят горизонтальный отрезок ВЕ, равный удвоенному отрезку ВП, и из точки Е проводят вертикаль до пересечения с рабочей линией в точке Р. Из рисунка видно, что ЕР = 2КП = КЬ. Но отрезок ХЬ равен средней движущей силе ( —у ) на участке ВР и, таким образом, отрезок ЕР отражает изменение концентрации, соответствующее одной единице переноса, которая изображается ступенькой ВЕР. Продолжая построение ступенек до точки А, находим ЧЕП как число ступенек между точками В и А. [c.34] Теоретическая ступень изменения концентраций (теоретическая тарелка). Полагаем, что процесс идет из фазы в фазу (т.е. у у ). Примем такой объем аппарата (рис. 15-10, я), концентрация распределяемого вещества на выходе из которого у2 равна равновесной концентрации на входе в него, т. е. У2 = у -точка В на рис. 15-10,6. Соответственно на рис. 15-10,6 изменение состава в фазе Фу в этом объеме изобразится отрезком АВ. [c.34] Коэффициент полезного действия колонны учитывает скорость массопереноса на реальных ступенях (тарелках), на которых равновесие не достигается. Величина г[ зависит от многих факторов коростей фаз, их физических свойств, структуры потоков и др.). Обычно ее находят по опытным данным. [c.35] Значения ВЭТС или ВЭТТ определяются по эмпирическим зависимостям. Величина зависит от наклона т линии равновесия. Очевидно, что при криволинейной равновесной зависимости значение ВЭТС будет переменным по высоте аппарата, что является основным недостатком метода расчета массообменных аппаратов с помощью Аэ. [c.35] Величина Л является мерой движущей силы массопереноса она может быть больше или меньше единицы. [c.36] При криволинейной линии равновесия связь между рассматриваемыми величинами более сложная и исследуется в специальной литературе. Здесь важно отметить, что такая связь имеется, а выбор способа определения высоты массообменного аппарата определяется прежде всего условиями удобства расчета. [c.36] Вернуться к основной статье