Основы кинетики процессов массопередачи

В третьей части Основы кинетики процессов массопередачи заново написаны разделы по массопередаче в многокомпонентных системах. [c.4]

Определение коэффициентов тенло-и массопередачи в уравнениях (II.1)—(П.З) является главной задачей исследования кинетики этих процессов. В основу исследования положен метод аналогии процессов массо- и теплопередачи при их совместном протекании (см. табл. II.1) и анализ кинетических уравнений, характеризующих теплообмен в двухфазной системе Ж—Г [30, 38, 173 и др.]. Коэффициенты теплопередачи и массопередачи при теплообмене р учитывают влияние гидродинамических, физических, физико-химических и геометрических факторов на скорость процессов тепло- и массообмена, выражаемую уравнениями (II.1) и (П.З). В общем случае для теплопередачи при пенном режиме [c.95]

ОСНОВЫ КИНЕТИКИ ПРОЦЕССОВ МАССОПЕРЕДАЧИ [c.189]

При математическом моделировании процессов массопередачи широко используется блочный принцип, когда модель формируется из отдельных ее составляющих (см. рис. 1-2). Имея информацию о равновесных данных и составив материальный и тепловой балансы процесса, можно изучить гидродинамическую модель процесса как основу математического описания. Затем исследуется кинетика процесса массопередачи с соблюдением гидродинамических условий найденной модели и составляется математическое описание этих процессов с учетом уравнений равновесия, материальных и тепловых балансов и граничных условий. На заключительном этапе моделирования математические описания всех сторон процесса объединяются в полную математическую модель. [c.83]

Расчет фактического изменения концентраций компонентов в потоках с учетом кинетики процесса массопередачи и реальной гидродинамической обстановки в аппарате является чрезвычайно сложной задачей. Поэтому анализируют и рассчитывают процессы абсорбции и ректификации многокомпонентных углеводородных смесей в настоящее время на основе предположения об идеальном, теоретическом контакте между паром (газом) и жидкостью, при котором уходящие после кон- [c.66]

При изложении материала предполагается, что читатель хорошо знаком с основами тепло- и массопередачи, химической кинетикой, гидравликой, термодинамикой, а также теорией автоматического управления. Следовательно, основными читателями этой книги будут студенты старших курсов, аспиранты и инженеры-практики, которые хотят овладеть основами моделирования химико-технологи-ческих процессов на вычислительных машинах. [c.12]

Выбор конструкции и размеров промышленного реактора может быть выполнен на основе знания точных количественных характеристик псев-доожиженного слоя и кинетики процесса. В общем виде описание химического процесса возможно на основе синтеза основных уравнений классической механики, отражающих законы сохранения материи, энергии и импульса, с учетом уравнений теплопередачи, массопередачи и гидродинамики. Решение системы подобных уравнений в общем виде невозможно. В частных случаях решения, как правило, получаются довольно сложными. [c.307]

На стадии расчета схемы эффективность оборудования характеризуется температурными и концентрационными напорами и гидравлическими сопротивлениями аппаратов, КПД машин, потерями холода. Эти данные совместно с данными о технических требованиях к установке составляют исходные технологические параметры для расчета. Расчеты аппаратов базируются, с одной стороны, на данных о материальных и тепловых потоках и движущих силах процесса, получаемых на основе результатов расчета схемы, и с другой стороны, на данных о кинетике процессов тепло-и массопередачи. [c.27]

Для процессов ректификации создание более точных методов проектирования требует применения концепции реальной ступени разделения, т. е. разработки методов расчета, в основе которых лежит не теоретическая ступень разделения, предполагающая наличие равновесия между паром и жидкостью на ступенях контакта, а реальная ступень с разделительной способностью, определяемой с учетом конечной скорости процессов массопередачи, протекающих в условиях конкретного характера движения взаимодействующих потоков пара и жидкости. Использование концепции реальной ступени разделения позволяет существенно повысить точность расчетов, однако требует значительно большего объема информации для построения математической модели процесса, что приводит к необходимости более углубленного изучения таких строго не описываемых сторон процесса ректификации, как гидродинамика взаимодействия пара и жидкости в колоннах и кинетика массопередачи в многокомпонентных смесях. [c.313]

При моделировании допускается различное математическое описание отдельных явлений процесса. Например, расчет фазового равновесия но коэффициентам относительной летучести или с учетом неидеальности жидкой и паровой фаз, расчет но теоретическим тарелкам или с учетом кинетики массопередачи, с учетом или без учета удерживающей способности колонны и т. д. Формирование конкретного пакета программ производится средствами ОС/ЕС на этапе редактирования. Диалоговый режим поддерживается системой разделения времени на основе языка директив. [c.398]

Химическая кинетика является основой теорий горения и растворения, дает методы изучения процессов тепло- и массопередачи в условиях реакции и может служить примером для изучения скорости процессов в других областях знания. [c.21]

Эмпирические коэффициенты массопередачи К -а не отражают точные физико-химические закономерности процесса абсорбции, осложненной сравнительно медленной обратимой химической реакцией. Поэтому указанная выше высота затопления рассчитана на основе математической модели кинетики абсорбции (стр. 153). Корректность модели подтверждена обработкой данных, полученных при обследовании промышленных абсорберов Новгородского и Черкасского химкомбинатов отклонение расчетной скорости абсорбции от действительной не превышало 20%. [c.148]

Кинетика физической абсорбции. Скорость процесса абсорбции может быть рассмотрена на основе материала, изложенного в гл. 15. Применительно к абсорбции уравнение массопередачи (15.36), если движущую силу выразить в концентрациях газовой фазы, принимает следующий вид [c.51]

Изучение массообмена в многокомпонентных системах проводится на основе общих закономерностей, присущих бинарным системам, т. е. такими методами, которые предполагают наличие одинакового характера влияния кинетики массопередачи и гидродинамики потоков на общую эффективность процесса как в бинарных, так и в многокомпонентных смесях. Подобный метод исследования отвечает не только истинной физической картине явления, но и оказывается наиболее плодотворным с позиций его практической реализации. В связи с этим кинетика массопередачи и расчет общей эффективности процесса рассматриваются в данной книге в первую очередь на основе общих закономерностей, присущих бинарным смесям. Отметим, что аналогичным образом в настоящее время успешно осуществляется изучение и расчет фазового равновесия многокомпонентных смесей по экспериментальным данным о фазовом равновесии в бинарных смесях. [c.3]

Таким образом, исходные уравнения многокомпонентной массопередачи, представленные в матричной форме (3.21), имеют следующие преимущества по сравнению с более сложными зависимостями, которые можно получить при непосредственном решении системы уравнений многокомпонентной диффузии и гидродинамики во-первых, они сохраняют общую форму записи всех расчетных уравнений массопередачи в бинарных и многокомпонентных смесях, позволяя при этом учитывать эффекты взаимодействия компонентов смеси и обоснованно рассчитывать различные виды массопередачи — обычную, реверсивную, осмотическую, с диффузионным барьером, и, во-вторых, полученные уравнения дают возможность учитывать влияние гидродинамики процесса, на основе накопленного опыта изучения кинетики массопередачи в бинарных смесях. [c.72]

Описаны практические методы расчета экстракционного оборудования, используемого в различных отраслях промышленности. Рассматриваются основы гидродинамики, кинетики, массопередачи и теплообмена экстракционных процессов, принципы их математического моделирования, конструкции современных экстракционных аппаратов. Особое внимание уделяется вопросам рационального выбора оборудования, обеспечивающего повышение качества продукции. [c.336]

В основу разделов книги, в которых рассматриваются кинетика процесса массопередачи, выражения для двил<ущей силы и расчет ее среднего значения, положены частично опубликованные работы автора, проведенные в течение последних десяти лет в Московском институте химического машиностроения. [c.6]

Книга является монографией, наиболее полно освещающей и обобщающей вопросы теории и практики процессов химического взаимодействия газов и жидкостей. В ней рассмотрены физикохимические основы и дано математическое описание этих процессов, их кинетика в различных гидродинамических условиях работы газожидкостных реакторов, абсорберов и их лабораторных моделей, элементы расчета соответствующих аппаратов. В книге приведено большое количество числовых примеров. Ряд разделов может спужить ценным пособием для экспериментаторов в области процессов массопередачи. [c.4]

Книга Последние достижения в области жидкостной экстракции под редакцией К. Хансона, изданная в 1971 г., представляет собой обзор важнейших работ по теории и практике экстракции, выполненных главным образом за последние годы, в котором процесс экстракции рассматривается во всем его многообразии. Отдельные главы посвящены химии экстракционных процессов, массопередаче, в том числе массопередаче, осложненной химической реакцией, явлениям на границе раздела фаз, коалесценции капель, типовому промышленному оборудованию и его расчету и т. д. По рекомендации Научного совета по теоретическим основам химической технологии мы опустили при переводе некоторые главы из книги (например, Функции отклика и контроль за экстракционными процессами , Одновременная тепло- и массонередача и Теплопередача при прямом контакте жидкость — жидкость ). В то же время мы сочли необходимым дополнить русский текст книги главой Кинетика экстракции в системе электролит — неэлектролит , учитывая развитие этого направления- у нас в стране и за рубежом и его перспективы для выяснения тонкого механизма экстракции и интенсификации экстракционных процессов. [c.9]

Таким образом, уравнения (5.161) и (5.162 предстамяют собой обобщенную форму записи локальных и общих характеристик эффективности массопередачи в перекрестном токе на основе модели функций распределения времени пребывания в многокомпонентных и бинарных смесях. Обобщенная форма записи матриц [Еу] и [Emv] по уравнениям (5.161) и (5,162) позволяет также достаточно просто рассчитывать эффективность массопередачи в перекрестном токе в многокомпонентных смесях при любой сложной гидродинамической обстановке в аппарате и на контактном устройстве как на основе секционной, так и диффузионной моделей продольного перемешивания потоков, используя при этом накопленный опыт изучения кинетики и гидродинамики процессов массопередачи-в бинарных смесях. [c.257]

Процессы нефтепереработки и нефтехимии, намечаемые к крупнотоннажному осуществлению, должны изучаться предварительно на пилотных установках при искусственном наложении на основные реакции отдельных осложнений или их комплекса. Углубленное изучение характера протекания химико-технологических процессов нефтепереработки при наложении на них гидродинамических, массообменных и теплотехнических осложнений в нефтепереработке носит название исследований прикладной макрокинетики, в отличие от истинной неосложненной микрокинетики, исследуемой в лабораториях. Существуют и другие названия прикладной. макрокинетики химико-технологическая кинетика [20], кинетика промышленная [21, 22], динамика промышленных процессов [7], кинетика каталитических реакций с массопередачей и теплопередачей [23, 24], просто макрокинетика [25, 26] и, наконец, математическое описание [12, 27]. Основам теоретической [c.33]

Кинетика процесса абсорбции в течение многих лет служила объекто.м самого глубокого и детального изучения [28]. Для объяснения механизма абсорбции газов раствором были разработаны различные модели процесса (двухпленочная модель, модель пограничного диффузионного слоя, модель обновления поверхности). К сожалению ни, одна из моделей не позволяет довести до конца аналитический расчет процесса и в основу расчета кладутся экспериментальные значения коэффициентов массоотдачн, введенные в расчет на основе наиболее простой двухпленочной модели. Согласно этой модели сопротивление массопередачи создается ламинарными пленками газа и раствора, расположенными у поверхности фазового контакта, сквозь которые диффундирует поглощаемый газ. [c.73]

Кинетика массопередачи и гидродинамика потоков. Массопе-редача в многокомпонентных системах является одним из вопросов, которому уделяется, особенно в последнее десятилетие, огромное внимание [61—63]. И тем не менее до сих пор отсутствуют алгоритмы, позволившие бы перейти к точному расчету ректификационных колонн на основе кинетических представлений. При математическом описании межфазного массообмена движущую силу процесса принято выражать чзрэз разность концентраций, а кинетику — через коэффициент массопередачи [64]. [c.343]

Основой проведения расчетов системы разделения является математическое описание ее отдельных элементов - собственно колонны, кипятильников, дефлегматоров, подофевателей, промежуточных емкостей, насосов и т. д. Математическое описание процессов разделения включает балансовые соотношения, парожидкостное равновесие, кинетику массопередачи и гидродинамику потоков. [c.246]

В главе 1 рассмотрено движение однородных потоков, основывающееся главным образом на законах классической механики жидкостей, в главе II — движение неоднородных потоков, причем особое внимание уделяется новейшим экспериментальным данным. Глава III посвящена процессам, основанным на законах классической термодинамики, в частности связанным с понятием необратимости. В главе IV изложены законы теплопередачи. В главе V описаны процессы, в основе которых лежат законы межфазного многокомпонентного равновесия, т. е. законы физической химии, в главе VI — многоступенчатые процессы (ректификация, абсорбция, жидкостная экстракция), объединяемые общим расчетным методом. Процессы, сущностью которых является кинетика массопередачи, рассмотрены в главе VII, процессы одновременной тепло-и массопередачи, которые имеют место при сушке газов и твердых тел, — в главе VIII. Глава IX посвящена техническим проблемам химических реакторов. [c.8]

Анализ, выполненный Секором и Бойтлером [34], показал, что во многих случаях величина коэффициента ускорения массопередачи 7 относительно мало чувствительна к величинам константы равновесия К, стехиометрического параметра М, отношения коэффициентов диффузии реагентов и порядка реакции, если процессы сравниваются при одинаковых асимптотических значениях коэффициента ускорения т- На этом основании П. Данквертс [6] предложил метод расчета кинетики массопередачи с обратимой реакцией, процедура которого относительно проста и заключается в следующем необходимо определить предельное значение коэффициента ускорения и далее использовать аналитическую или графическую зависимость 7—(ЯМ) для массопередачи с необратимой реакцией. Данквертс не получил надежного обоснования возможности использования метода для практически важного случая, когда концентрации реагентов существенно отличны от нуля и уровень обратимости хемосорбционного процесса весьма высок. Такое обоснование получено в работе [59] для более общего случая (Лж О, ж= 0, Рх=9 0) на основе сопоставления результатов расчета коэффициентов ускорения массопередачи по уравнению (2.40) и методу Данквертса. [c.41]

Основные научные исследования относятся к химии редких металлов, Разработал теоретические основы и технологию разделения, а также прецизионной очистки циркония и гафния. Установил существование устойчивых многоядерных соединений циркония. Разработал новые методы изучения нестационарной массопередачи в процессах экстракции, обеспечивающие измерение констант скорости поверхностных реакций и определение механизма поверхностных явлений, Развил кинетику химических реакций извлечения и явлений, сопровождающих эти реакции на границе раздела фаз. В соавторстве с сотрудниками издал учебник Технология редких металлов в атомной технике (1974). Основал одну из научных школ по кинетнке экстракционных процессов, [c.602]

Основу метода составляют два главных принципа 1) исследования кинетики проводятся в неперемешиваемых системах, так как при этом имеется возможность строго описать транспорт веществ в фазах 2) кинетика переноса исследуется вплоть до весьма малых значений времени контактирования фаз, что достигается регистрацией одновременно двух кинетических кривых, относящихся к одному и тому же процессу, но снятых в разных временных интервалах (О—2 и О—1000 с). Это дает возможность идентифицировать тип химических реакций, сопровождающих массопередачу с высокой точностью определить значение начальной скорости экстракции и затем рассчитать эффективную константу скорости поверхностного процесса найти коэффициенты диффузии веществ в фазах проводить зондирование весьма тонких слоев возле границы раздела фаз. [c.189]

Разработанные к настоящему времени системы программного обеспечения решения зддачи анализа процесса многокомпонентной ректификации, особенно позволяющие учитьивать основные закономерности процессов разделения) (неидеаль-ность разделяемой смеси, кинетика массопередачи и гидродинамика ступеней разделения), позволяют надеяться на создание на их основе эффектив ых методов синтез,а схем разделения. [c.88]

Модель периодического процесса кристаллизации полидисперсной смеси. Предположим, что кристаллы, загружаемые в аппарат, различаются по своим размерам (объемам V) через рубашку аппарата пропускают хладагент процесс теплопередачи протекает сушественно быстрее массопередачи, поэтому можно принять, что температура кристаллов и раствора одинакова в ходе процесса наблюдается только рост кристаллов (не происходит зарождения новых кристаллов, агломерации или дробления кристаллов) кинетика роста кристаллов описывается уравнением (2.53). Модель процесса, полученная на основе указанных донушений, дана в работе [40]. [c.93]

Как известно, до настоящего времени общепризнанной является двупленочная теория абсорбции. Эта теория значительно искажает-истинный механизм явлений, но тем не менее ею пользуются как инструментом при решении практических задач, связанных с кинетикой массопередачи. Даже при действительном отсутствии ламинарного подслоя на границе раздела фаз вводится понятие об эквивалентном диффузионном сопротивлении, или об эффективной толщине диффузионного слоя, т. е. производятся операции с некоторой фиктивной величиной,, называемой часто толщиной пленки. Ввиду того, что такое допущение не отражает истинного механизма, в котором играет роль не только молекулярная, но и конвективная диффузия, предпринимались попытки создания теории абсорбции на основе кинетических, а не пленочных представлений ]. Эти попытки не получили широкого признания, и предложенные новые методы расчета абсорбционных процессов не смогли вытеснить методы двупленочной теории, главным образом вследствие простоты последней, простоты ее математического аппарата, удобства пользования расчетными формулами, которые удовлетворяют степени точности, требуемой в практической инженерной работе. [c.126]

ВЭТС определяют на основе данных кинетики (выходные кривые) и статики процесса. Для этого рассчитывают коэффициент массопередачи и движущую силу процесса (среднеинтегральную или среднелогарифмическую разность юнцентраций), по которым определяют необходимое время контакта (теоретическое). Высота колонны находится по выражению [c.275]