ОСНОВЫ МАССОПЕРЕНОСА

Уравнения (1.23а), (1.28), (1.38) и (1.1) образуют обобщенную систему гидромеханических уравнений, которая может служить основой полного математического описания многофазных многокомпонентных смесей с химическими реакциями и процессами тепло- и массопереноса. Однако эта система уравнений еще не замкнута не определены кинетические и равновесные характеристики фаз. Для замыкания этой системы необходимо привлечение дополнительных (термодинамических и механических) свойств фаз, рассмотрение энергетических переходов при фазовых превращениях, учет равновесия многокомпонентных систем, формулировка метода определения кинетических параметров уравнений. [c.50]

В главах 1, 2 и 3 рассмотрены основы массопереноса в мембранах, механизм переноса через непористые и пористые мембраны из полимерных и неорганических материалов, а также через мембраны кристаллической и жесткой аморфной структуры. Показано влияние сорбционных явлений на перенос через мембрану. Дан анализ проницаемости и селективности мембран. [c.7]

Изменение величины Кг зависит от скорости потока, хотя основа массопереноса здесь — макротурбулентность. [c.248]

Общие закономерности переноса вещества детально изучаются в главе "Основы массопереноса", а применительно к отдельным случаям, вариантам, условиям — в конкретных главах, описывающих различные массообменные процессы. Кардинальная задача при анализе переноса вещества состоит в определении концентрации компонента (выбранного нами /-го или каждого) в какой-либо точке технологического пространства в произвольный момент времени [c.86]

Более детально НУ и ГУ различных видов будут рассмотрены и использованы в общих главах "Гидравлика", "Основы теплопереноса , "Теплопередача и теплообмен", "Основы массопереноса", а также в ряде других глав — для решения конкретных научных и технологических задач. [c.99]

Глава 1. ОСНОВНЬШ ПОНЯТИЯ И СООТНОШЕНИЯ Глава 2. ГИДРАВЛИКА Глава 3. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ Глава 4. СЖАТИЕ ГАЗОВ Глава 5. ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ Глава 6. ОСНОВЫ ТЕПЛОПЕРЕНОСА Глава 7. ТЕПЛОПЕРЕДАЧА И ТЕПЛООБМЕН Глава 8. СТРУКТУРА ПОТОКОВ Глава 9. ВЬШАРИВАНИЕ Глава 10. ОСНОВЫ МАССОПЕРЕНОСА Предметный указатель [c.891]

Следует указать, что теорией подобия пользуются для составляющих сложного процесса только теплопереноса или только массопереноса. Сложный процесс, включающий одновременно тепло- и массоперенос и физико-химические процессы, моделировать на основе теории подобия обычно не удается. Покажем это на примере. [c.28]

Основы массопереноса совершенно необходимы при проектировании реакторов и оборудования для разделения смесей в химических процессах, происходящих с изменением состава. [c.9]

Метод подхода к основам химической технологии через рассмотрение работы отдельных установок в настоящее время в основном не практикуется в связи с переходом к более обобщенному направлению, в котором теория явлений переноса рассматривается в общем виде. В пределах этого направления могут быть рассмотрены многие классические теории химической технологии. Долгое время явления массопереноса в условиях протекания химической реакции, которые имеют огромное значение в широком многообразии химических процессов, практически не использовались. В последние пятнадцать лет в литературе появились важные работы по общему представлению одновременных процессов массопереноса и химической реакции. Сюда можно отнести теоретические и экспериментальные работы в таких промышленно важных областях, как химическая абсорбция, гетерогенный катализ, продольное перемешивание в химических реакторах и др. [c.7]

Очевидно, решения задач массопереноса с химической реакцией первого порядка для различных гидродинамических условий можно только сравнить на основе графической зависимости безразмерных величин / от V- Параметр у имеет вид [c.56]

Е р м а к о в а А., 3 и г а н ш и н Г. К., Теор. основы хим. технол., 4, 286 (1970). Влияние процессов массопереноса на скорость гетерогенной газо-жидкостной реакции, протекающей на поверхности твердого катализатора (применительно к процессам гидрирования, окисления и др.). [c.270]

Кроме П, и (гп ), заметное влияние на процессы массопереноса оказывает доля других пор и степень извилистости каналов, которую можно рассматривать как отношение среднего пути макрочастицы газа в пористом теле к линейному размеру в направлении потока I. Корпускулярные модельные структуры, составленные из сферических частиц одинакового размера, имеют при кубической укладке пористость Пу = 0,47 и коэффициент извилистости (/>//— 2 [9]. Для мембран с губчатой структурой оценка величин ( )/1 возможна на основе опытных данных по проницаемости, в частности, для пористого стекла Викор (Пу = 0,3), ( = 50 А) коэффициент извилистости пути с учетом локальных сужений капилляров достигает 5,9 [10, 11]. Для мембран (типа ядерных фильтров) с порами в форме прямых каналов отношение //= 1. [c.41]

Массообмен в напорном и дренажном каналах определяется конвекцией и диффузией. Структура потоков в этих каналах может приближаться к предельным моделям идеального вытеснения или смешения чаще же она представляет более сложную модель, учитывающую влияние продольного и поперечного перемешивания. Массоперенос в мембране определяется типом мембраны (см. гл. 1) и может быть только диффузионным или же диффузионным и фазовым одновременно, как в пористых мембранах и пористой основе асимметричных мембран. [c.157]

Проанализирована структура основных соотношений, описывающих движение многофазной многокомпонентной сплошной среды, которые могут служить исходным материалом при решении многих задач синтеза функциональных операторов ФХС. В частности, на основе представлений о взаимопроникающих континуумах сформулированы уравнения механики многокомпонентной двухфазной сжимаемой дисперсной смеси, в которой протекают процессы тепло- и массопереноса совместно с химическими реакциями. Проанализированы энергетические переходы при тепло- и массообмене между фазами. Вскрыты особенности механики двухфазных многокомпонентных смесей, связанные с не-идеальностью фаз. Рассмотрены вопросы учета равновесных характеристик и многокомпонентных смесей в уравнениях движения таких сред. [c.77]

Формально результат воздействия обратной связи на ход каталитического процеса в математических моделях автоколебаний учитывается различными путями. В основу гетерогенно-каталитических моделей обычно полагается механизм Лэнгмюра—Хиншельвуда с учетом формального отражения а) зависимости констант скорости отдельных стадий реакции от степеней покрытия адсорбированными реагентами [93—98] б) конкуренции стадий адсорбции реагирующих веществ [99—103] в) изменения во времени поверхностной концентрации неактивной примеси или буфера [104—107] г) участия в стадии взаимодействия двух свободных мест [108] д) циклических взаимных переходов механизмов реакции [109], фазовой структуры поверхности [110] е) перегрева тонкого слоя поверхностности катализатора [100] ж) островко-вой адсорбции с образованием диссипативных структур [111, 112]. К этому следует добавить модели с учетом разветвленных поверхностных [113] гетерогенно-гомогенных цепных реакций [114, 115], а также ряд моделей, принимающих во внимание динамическое поведение реактора идеального смешения [116], процессы внешне-[117] и внутридиффузионного тепло-и массопереноса I118—120] и поверхностной диффузии реагентов [121], которые в определенных условиях могут приводить к автоколебаниям скорости реакции. [c.315]

Теория и расчет каскадных установок для разделения изотопов с помощью пористых мембран приведены в работах К. Коэна [5] А. М. Розена [6], Г. Пратта [8] и, несмотря на различие в механизме массопереноса, вполне применимы к расчету установок каскадного типа на основе асимметричных или композиционных мембран. [c.201]

Обычно скорость внутреннего массопереноса оценивают суммарно эффективным коэффициентом диффузии в порах либо эффективным коэффициентом диффузии в твердой фазе сорбента 0 на основе опытов с единичным зерном сорбента (для некоторых видов ионообменных смол опубликованы данные по 1251). [c.66]

Расчет экстракционных колонн часто проводят на основе коэффициентов массоотдачи для свободно осаждающихся одиночных капель. Такой метод расчета в наибольшей степени применим к распылитель, ным и тарельчатым колоннам, но на практике используется и для колонн других типов. Коэффициенты массоотдачи как в сплошной, так и в дисперсной фазе зависят от размеров капель. Для мелких капель, ведущих себя подобно жестким сферам, внутри которых массоперенос осуществляется лишь за счет молекулярной диффузии, коэффициенты массоотдачи можно рассчитать по уравнениям [8, 9] [c.140]

Каневец Г. Е., Клименко А. П., Рябченко Н. П. Методические основы и структура комплексного расчета теплообменных аппаратов химических производств.— Тепло- и массоперенос, 1972, 4, с. 156—159. [c.340]

Детерминированное описание строится на основе анализа химической и физической сущности моделируемого объекта и состоит из фундаментальных законов и закономерностей химической кинетики, термодинамики, законов сохранения массы, нергии. Оно учитывает такие явления, как диффузию, тепло-I массоперенос, гидродинамику потоков. [c.255]

Модели, основанные на идеализированном представлении объекта. Основу таких моделей составляют уравнения, описывающие протекание процесса в идеальных условиях по гидродинамике — идеальное вытеснение или смешение массопереносу — идеальная ступень контакта свойствам смеси — идеальные жидкая и паровая (газовая) фазы химическому превращению — брутто-реакции теплопереносу — постоянство коэффициента теплопередачи, теплоемкости. В результате математическое [c.426]

Качественный анализ структуры ФХС. Основу структурного анализа ФХС составляет обобщенная система гидромеханических уравнений с учетом физико-химических процессов, протекающих в технологическом аппарате. Замкнутая система уравнений термогидродинамики многокомпонентной неидеальной двухфазной смеси, в которой протекают химические реакции, осложненные процессами тепло- и массопереноса, сформулирована в работе [6 ] и подробно рассмотрена в 1.2—1.4 настоящей монографии. Эта система уравнений, во-первых, может служить исходным пунктом при переходе к математическому описанию частной инженерной задачи во-вторых, она вскрывает структуру движущих сил и потоков, развивающихся в локальном объеме аппарата и отражающих специфику физико-химических процессов в нем. [c.10]

Связная диаграмма процесса хемосорбции в насадочной колонне. Основой для построения связной диаграммы процесса хемосорбции в насадочной колонне служат особенности гидродинамической структуры потоков в колонне и кинетики массопереноса совместно с химической реакцией [19]. Будем считать, что гидродинамическая обстановка в насадочной колонне характеризуется поршневым режимом движения фаз. Такая структура потоков характерна, например, для процессов хемосорбции, проводимых в интенсивном гидродинамическом режиме (турбулентном или режиме эмульгирования) при отношении длины рабочей зоны колонны к ее диаметру, большем десяти. Итак, в качестве гидродинамической части диаграммы связи процесса хемосорбции будет использована связная диаграмма типовой структуры идеальное вытеснение (см. табл. 2.1). [c.165]

Брауэром [54] в общей форме изложены теоретические основы процессов массообмена и разделения одно-и многофазных систем. При этом рассмотрен массо-перенос в неподвижных и движущихся средах. Для изучающих ректификацию особенный интерес представляют разделы Массопередача в неподвижных и подвижных слоях насадки , Массоперенос через границу раздела в простых двухфазных системах и Массоперенос в двухфазных потоках промышленных аппаратов . Холланд [55] подробно обсуждает вопросы многокомпонентной ректификации. В своей монографии [43а] Биллет освещает вопросы применения ректификации в промышленности. [c.17]

Заметно расширена и углублена глава "Кристаллизация", ставшая фундаментом для глав "Растворение и выщелачивание", "Сублимация", "Гранулирование". Значительно шире (в виде отдельной главы) представлена общая проблема структуры потоков. Для главы 10 "Основы массопереноса" существенно вьщеле-ние систем класса 3(2-2) — анализ разнообразнььх массообменных процессов этого класса (скажем, многих процессов абсорбции и экстракции) ведется по единой канве. [c.18]

Изложенные выше теоретические основы массопереноса в подземных водах были разработаны многими исследователями, преимущественно, на базе аналитических методов. Вместе стем, давно уже стало понягно, что из-за значительной сложности конкрепшх гидрогеологических условий получить конечные аналитические решения часто не удается кроме того, масштабы и ответственность задач предъявляют повышенные требования к точности и достоверности гидрогеологических исследований, связанныж с изучением техногенных воздействий на подземные воды. Важно тажке подчеркнуть, что особая сложность процессов миграции и их медленное развитие во времени во многом затрудняют, а иногда вообще исключают их физическое моделирование или натурное изучение. [c.352]

К первой категории исследований в области газо-жидкостных реакций можно отнести работы, в которых выбирались специфические системы не в связи с тем, что они представляли отдельный интерес, а потому, что позволяли проверить некоторые выводы, сделанные на основе теоретического анализа идеализированного явления химической абсорбции. Типичными примерами таких работ является работа Гертиса, ван Менса и Бутае [1], о которой уже упоминалось в главе 5, и Диллона и Перри [2]. Б обеих работах выбран типичный для режима мгновенной реакции процесс абсорбции аммиака растворами уксусной кислоты. Диллон и Перри подтвердили правомерность анализа по относительным вкладам сопротивлений газовой и жидкой фаз в массоперенос, рассмотренный в разделе 9 1. [c.162]

Учитывая отмечшные выше гидродинамические факторы, влияющие на эффективность внешнего массопереноса в двухфазном потоке, следует также обращать внимание на сопротивление массопереносу внутри пор катализатора. Этот фактор заметно возрастает с утяжелением сырья и может быть определяющим при оценке эффективности процесса. Скорости транспорта водорода или, например, серусодержащих молекул в порах, заполненных жидкостью, могут быть сравнительно ниже, чем истинная (поверхностная) скорость реакции. Эти явления могут быть оценены яа основе принципов диффузионной кинетики, т. е. исходя нэ [c.93]

Обсуждаются процессы массопереноса в пористых телах различной структуры и в модельных системах (пленках и капиллярах) на основе теории поверхностных сил. Особоег внимание обращается на физико-химический механизм процессов массопереноса. Пористые тела рассматриваются как гетерогенные дисперсные системы, между частицами которых действуют молекулярные, электростатические, структурные и стерические силы. Систематизированы и обобщены результаты теоретических и экспериментальных исследований, проведенных как в нашей стране, так и за рубежом. [c.288]

Определение интегрального коэффициента проницаемости асимметричных мембран замет о усложняется. Это обусловлено анизотропностью структуры пористой подложки и неопределенностью границы диффузионного слоя (фактически имеется не граница, а область перехода от сплошной матрицы мембраны к пористой). Расчет скорости массопереноса пористых сред анизотропной структуры основан на использовании дифференциальных функций распределения пор, зависящих от координаты [9]. Экспериментальная оценка этих функций трудоемка и ненадежна, поэтому опытные значения Л асимметричных мембран часто относят к условной толщине селективного слоя, полагая сопротивление массопереносу пористой основы пренеб- [c.84]

Подставив выражения для химического сродства Аг, скорости реакции Vrr и перекрестного коэффициента г в уравнение диссипативной функции (7.77) и интегрируя ifo по объему мембраны (см. 7.45), можно получить уравнение для расчета и анализа потерь эксергии в процессе селективного проницания через реакционно-диффузионную мембрану. Необходимое значение степени сопряжения массопереноса и химического превращения находят по уравнению (1.18) на основе опытных значений коэффициента ускорения Фь Предполагается также, что известно распределение концентраций всех компонентов разделяемой газовой смеои и веществ матрицы мембраны, участвующих в реакциях, как решение системы нелинейных дифференциальных уравнений (1.26). Энергетическая эффективность процесса при 7 = Гер оценивает эксергетический к. п.д., вычисляемый по уравнению (7.71). [c.255]

Обычно методы теорий размерностей и подобия относят к методам физического моделирования. Однако они, как и любые другие методы моделирования, основаны на сочетании экспериментальных и расчетных исследований. Теория размерностей используется для постановки и обобп ения результатов экспериментальных исследований, когда по каким-либо причинам создание математического описания на основе уравнений балансов вызывает затруднения. При этом целью исследования является не нахождение оптимальных условий (оно рассмотрено в главе I), а получение уравнений для расчета коэффициентов, характеризующих гидродинамику, тепло- и массоперенос. Эти уравнения обычно предполагается использовать при проектировании подобных систем. Методы теории размерностей позволяют упростить исследование и сделать его более общим за счет перехода от размерных переменных к полученным из них безразмерным комплексам. [c.130]

Рассмотрена противоточная многоступенчатая промывка осадка ца установке, включающей ряд барабанных вакуум-фильтров с поверхностью 5 м , каждый из которых снабжен бесступенчатым вариатором скорости вращения в пределах 0,2—2 об-мин [254]. Математическое описание процесса, в частности, содержит а) экспоненциальную зависимость, характеризующую уменьшение скорости фильтрования в результате постепенного закупоривания пор ткани твердыми частицами б) довольно сложную зависимость 1=1 (ц, п), где степень извлечения растворимого вещества на -той ступени промывки =Сг+1/с безразмерное отношение г]=КаЬос1 безразмерное время промывки п=У .ж1Уо скорость движения промывной жидкости в порах осадка W=W a +1 и с,- — концентрации растворимого вещества в жидкой фазе осадка после -Ы-ой и -ой ступени К — коэффициент массопереноса, м-с а — удельная поверхность частиц осадка, м -м а — доля сечения осадка, занятая движущейся л(идкостью. Зависимость для I получена на основе дифференциального уравнения в частных производных гиперболического типа [278]. [c.228]

Биохимические процессы в основе осуществляют превращение Одной субстанции в другую с помощью живых клеток, однако более рационально и экономично, чем химическое превращение. И в основе их описания широко используется математический аппарат описания многофазных химических реакторов. Ферментационная среда представляет собой многофазную систему, содержащую пузырьки газа (аэрирующий газ — источник кислорода), питательную жидкость и квазитвердую фазу (клетки — продуценты биомассы). Гидродинамика такой системы чрезвычайно сложна, поэтому чаще всего анализ структуры потоков сводится к псевдогомоген-ной системе (водная фаза — клетки). Но даже и в общем случае модели структуры потоков и массопереноса, полученные для процессов химического превращения, с учетом характерных особенностей могут быть использованы при исследовании биохимических реакторов [1, 50, 511. [c.141]

С точки зрения химической технологии важно знать, на что расходуется энергия, подводимая к аппарату. Все виды энергозатрат на протекание необратимых процессов в системе характеризует диссипативная функция ФХС (локальное производство энтропии). Диссипативная функция многокомпонентной неидеальной двухфазной дисперсной смеси, в которой протекают химические реакции совместно с процессами тепло- и массопереноса, получена в работах [6, 71 и подробно анализируется в 1.4 книги. Разложение диссипативной функции на движущие силы и потоки приведено в табл. 1. Таблица движущих сил и потоков, дополненная энергетическими переменными систем гидравлической, электромеханической и псевдоэнергетической природы, служит основой при построении комплекса процедур автоматизированного формирования математических моделей, исходя из топологического принципа формализации ФХС. [c.10]

В работе изложены теоретические основы, необходимые для понимания и расчета процессов массовой кристаллизации в различных кристаллизаторах, выведены уравнения движения н тер.модина.мики гетерогенных сред, в которых происходит Гфоцесс массовой кристаллизации. Получены замкнутые системы уравнений для полидисперсиых смесей с учетом фазовых переходов (кристаллизация, растворение), относительного движения фаз, хаотического движения и столкновений частиц. Определены движущие силы массопереноса в процессе кристаллизации. Описаны имеющиеся в современной литературе решения задач о тепломассообмене около частиц, теории за-родышеобразования и роста кристаллов. Получено математическое описание процесса массовой кристаллизации и как частные случаи — математические модели кристаллизаторов различных типов. Рассмотрены задачи ои-тимизации промышленных кристаллизационных установок. [c.2]

Для ФХС 01 пропорциональна г-й составляющей обобщенной диссипативной функции, представляющей локальное производство энтропии за счет протекания различных необратимых процессов в системе. В результате качественного анализа движущих сил и потоков ФХС было получено общее выражение для диссипативной функции двухфазной га-компопентпой дисперсной смеси, в которой протекают процессы тепло- и массопереноса, осложненные химическими превращениями. Разложение диссипативной функции на движущие силы и потоки дано в табл. 1 в первой книге авторов Основы стратегии на с. И. [c.25]

Приведены примеры топологического описания отдельных фрагментов гетерофазных ФХС, гидравлических систем и некоторых моделей механики сплошной среды. Описаны два подхода к построению связных диаграмм гидравлических систем. В основе первого подхода лежит аналогия между законами движения твердого тела и деформируемого материального континуума. При этом конечный объем деформируемой сплошной среды рассматривается как единое целое, для которого справедливы те же законы динамики, что и для твердого недеформируемого тела. Второй подход основан на использовании понятия псевдоэнергетических переменных, инфинитезимальных операторных элементов и обобщенных диаграмм связи баланса субстанции произвольного вида. Основное достоинство этого подхода состоит в наглядности представления структуры физико-химических явлений, происходящих в элементарном объеме сплошной среды. Последнее особенно важно при описании сложных ФХС, к которым относятся многофазные многокомпонентные системы, где протекают процессы тепло- и массопереноса совместно с химическими реакциями и явлениями электрической и магнитной природы. [c.182]