Массообменные аппараты материальный баланс

Рис. Х-12. К составлению материального баланса массообменного аппарата с учетом обратного перемешивания.

Рис. Х-2. К выводу уравнения материального баланса противо-точного массообменного аппарата

Рассмотрим сначала режим противотока в стационарных условиях. При чистом массообмене, не осложненном химической реакцией, имеется только один компонент, переходящий из одной фазы в другую. Поэтому выражение материального баланса для элементарного объема аппарата можно записать в следующем виде [c.384]

Рис. 10.13. К материальному балансу массообменного аппарата (К1 и К2 — контуры)

Математическая модель ХТС, как правило, представляется в виде комплекса вычислительных программ, включающего математическое описание процессов, аппаратов и оборудования, количественное представление потоков и описание способа связи между совокупностью аппаратов н агрегатов схемы. Необходимые для этой цели алгоритмы материальных и тепловых балансов практически всех видов оборудования, а также алгоритмы расчета процессов в массообменных аппаратах применительно к газо-переработке были рассмотрены выще. Кроме того, математическая модель ХТС должна быть обеспечена банком данных и оперативной информационной системой физико-химических и термодинамических свойств чистых компонентов и их смесей, представляющих собой обрабатываемые потоки в аппаратуре и оборудовании схемы. [c.313]

Обычно начальные и конечные рабочие концентрации заданы или определяются по уравнению материального баланса. Изменение рабочих концентраций по поверхности массообмена описывается уравнением рабочих линий. Эти линии используют для определения движущей силы процесса по всей поверхности Р массопередачи, а также для определения высоты Н массообменных аппаратов. [c.24]

Для расчета массообменных аппаратов с неподвижным слоем сорбента необходимо определять профили концентраций (зависимости с от 2 и X от г при данном т) и выходные кривые (зависимости с от т при данном г). В общем случае их определение требует численного решения системы, состоящей из уравнения материального баланса (111.79), уравнения изотермы адсорбции и уравнений, описывающих скорость массопереноса. [c.67]

Целью технологического расчета массообменного аппарата является определение технологического режима, т. е. рабочего давления в аппарате, температур всех внешних потоков, а также нахождение числа теоретических тарелок и флегмового числа, обеспечивающих заданное разделение исходного сырья. В процессе технологического расчета определяются материальный и тепловой балансы колонны и внутренние потоки пара и жидкости по высоте колонны. [c.325]

Подбор и расположение материала в книге таковы, что в ней последовательно рассмотрены основные типовые процессы химической технологии (гидродинамические, тепловые и массообменные), причем основное внимание уделено течению жидкостей, теплопередаче и расчету теплообменников, основам массопередачи в системах газ — жидкость, пар — жидкость, и жидкость — жидкость. Специальная глава посвящена аппаратам колонного типа ввиду их широкого распространения в химической промышленности. В книгу включены также главы, имеющие общее значение для расчета различных процессов. В них рассматриваются некоторые математические методы, используемые в технико-химических расчетах, способы составления материальных балансов и ведения процесса в стационарном и нестационарном режимах. [c.11]

Материальный баланс массообменного аппарата, написанный для объема, расположенного ниже произвольного сечения а — Ь (см. рис. 10.1), с учетом уравнений (10.2) и (10.3), выразится равенством [c.294]

Общим для рабочих линий всех массообменных процессов является то, что по физическому смыслу все они представляют собой уравнения материального баланса целевого компонента и в качестве переменных (х и у) содержат действительные концентрации компонента в произвольном сечении массообменного аппарата. Последнее обстоятельство объясняет тот факт, что в уравнения рабочих линий процессов не могут входить какие-либо данные о межфазном равновесии. Поскольку уравнения рабочих линий - это материальные балансы процессов, то в них не может содержаться также и кинетическая информация (коэффициенты массоотдачи или теплопередачи, движущие силы процессов или поверхность массопередачи). [c.424]

А, осуществляют в массообменных аппаратах, наз. абсорберам и,-тарельчатых, насадочных (устаревшее название-скрубберы), пленочных, роторно-пленочных и распылительных. Схема материальных потоков в абсорбере представлена на рис. 3. Связь между концентрациями поглощаемого компонента в газе У2 и в жидкости в любом горизонтальном сечении аппарата находят из ур-ния материального баланса (т. наз. ур-ние рабочей линии). В общем случае это ур-ние имеет вид [c.17]

Состав жидкости в пленочных аппаратах изменяется по высоте, что обусловливает изменение т-ры и состава пара. Жидкость и пар, проходящие через произвольное сечение аппарата, не находятся в равновесии и между ними происходит тепло- и массообмен. Скорость и влияние последних на результаты процесса определяются скоростями и характером относит, движения фаз. Ур-ние материального баланса для элемента высоты аппарата <1к имеет вид [c.85]

Одноступенчатый адсорбер. В адсорберах как непрерывного, так и периодического действия массообмен практически заканчивается на относительно небольшой высоте псевдоожиженного слоя Яа. Выше этой зоны и на выходе из слоя концентрация вещества в газовом потоке практически равновесна со средней степенью отработки адсорбента в слое. При известной изотерме адсорбции и Яа < Я расчет аппарата может быть проведен по уравнению материального баланса [24] [c.213]

Математическое описание процесса массо - теплообмена, протекающего на отдельной тарелке ректификационного аппарата, включает в себя уравнения общего и покомпонентного материальных балансов, уравнения теплового баланса, уравнения парожидкостного равновесия и кинетические уравнения, количественно описывающие принятый механизм распределения массовых и тепловых потоков между контактирующими фазами. Поскольку все тарелки массообменных аппаратов связаны между собой, уравнения математического описания для отдельных тарелок должны согласовываться друг с другом и отвечать совокупным условиям, то есть материальным и тепловым балансам для колонны в целом. Для сложных схем ректификации (схемы со связанными материальными и тепловыми потоками) связь между отдельными тарелками системы и пакетами тарелок (секциями) существенно усложняется в сравнении с простыми колоннами, что также самым непосредственным образом влияет на [c.5]

Материальный баланс экстракции выражается общими для массообменных процессов уравнениями в дифференциальной и интегральной формах [см. уравнения (11.7) —(11.13)]. В случае частичной взаимной растворимости фаз L и G их величины уже не будут постоянными по высоте аппарата, а, следовательно, и отношение G/L будет переменной величиной. Отсюда вывод рабочая линия экстракции в системе координат х—у при частичной взаимной растворимости фаз не будет прямой линией. [c.327]

Адсорбция в аппаратах непрерывного действия с псевдоожиженным слоем. Отличительной особенностью аппарата для непрерывной адсорбции в псевдоожиженном слое по сравнению с аппаратом периодического действия является большая производительность. Как показано в монографии [41], по высоте псевдоожиженного слоя непрерывного действия при постоянной скорости подвода вещества устанавливается определенный стационарный профиль концентраций, несмотря на неравномерность отработки частиц в таком слое. В аппаратах непрерывного действия массообмен заканчивается на определенной высоте от входа в адсорбер. Необходимо отметить, что при адсорбции растворенных веществ длина участка массообмена больше, чем при адсорбции газов и паров. Это объясняется тем, что коэффициент массообмена в системе жидкость — твердое тело по крайней мере на порядок меньше соответствующего коэффициента в системе газ — твердое тело. Однако и в случае адсорбции из растворов выше некоторого участка слоя в потоке устанавливается постоянная концентрация вещества, равновесная со средней степенью отработки адсорбента. В таком случае расчет процесса адсорбции в аппарате непрерывного действия можно проводить [41], используя уравнение материального баланса [c.140]

Каждый из последующих трех разделов (гидромеханические, тепловые и массообменные процессы и аппараты) начинается с главы, которая является, в свою очередь, теоретической основой типовых процессов данного класса. Естественно, что эти главы основываются на материале первого раздела и развивают его применительно к соответствующему классу типовых процессов. В остальных главах этих разделов рассмотрены условия равновесия, принцип составления и примеры материальных балансов, физикохимическая сущность и кинетика конкретного процесса, его математическое описание (модель), а также устройство, принцип действия, расчет и сравнительная характеристика соответствующих аппаратов. [c.8]

В составлении материальных балансов реализуем общий подход, изложенный в разд. 1.3.1. На рис. 10.10 изображен фрагмент массообменного аппарата рабочая зона фазы х , потоки Ь от другой фазы она мысленно отделена поверхностью контакта Р. Станем отсчитывать поверхность слева направо (стрелка на шкале f). Положим, что химических превращений (значит,Источников и Стоков вещества) нет и что массообменный процесс — непрерывен. Выберем пространственные контуры — для всей рабочей зоны фазы (К) и для бесконечно малой поверхности контакта (к). Наконец, примем для определенности, что фаза х отдает вещество. Материальные балансы (МБ) для абсолютных и относительных величин будут несколько различаться. [c.779]

Такой подход позволяет сформулировать принципы построения ступеней в противоточной цепочке из и аппаратов (рис. 10.33,6). Отрезки рабочих линий для каждой ступени в такой цепочке составляют продолжение один другого, так как начало одного отрезка совпадает с концом другого, а углы их наклона а — одинаковы (как и р), причем tga = L/D. Положение рабочей линии для цепочки в целом определено входными и выходными концентрациями — точками уо, х и у , xq. В этом смысле цепочка аналогична единичному противоточному массообменному устройству, поэтому и уравнение рабочей линии для цепочки будет по существу таким же, как и для противоточного устройства, т.е. повторит (10.24). С обозначениями, принятыми на рис. 10.32, такое уравнение получают из материального баланса для контура, показанного штрих-пунктиром, замкнутого на сечение и (низ цепочки) и текущее сечение /, где [c.835]

Методы физического моделирования позволяют рассчитывать тепло- и массообменные аппараты, но эти методы неприменимы, когда надо определить величину реакционного объема реактора. Для вычисления этой величины необходимо уметь находить количество вещества, которое образуется в интересующий нас момент времени, т. е. необходимо знать скорость процесса. Поэтому полный расчет реактора заключается в нахождении реакционного объема при определенной скорости процесса, теплообменной поверхности и материального баланса. [c.81]

Расчет массообмена должен являться основным из перечисленных выше видов расчета экстракционных аппаратов. От того, насколько он совершенен, часто зависит не только точность других расчетов массообменного аппарата, но и возможность их выполнения. В основные расчетные уравнения процесса экстрагирования, полученные выше путем совместного решения трех уравнений — массообмена, материального баланса и экстракционной линии на расчетном участке, входят 10 (или 11) величин .1, Сг 1, р, (постоянные А , [c.143]

По аналогии с тепловыми массообменные расчеты могут быть разделены на две основные группы задачи прямого и обратного расчета [21, 22, 101). Под прямым (проектным) расчетом понимают определение длины аппарата (или времени пребывания одной из фаз в нем и каких-либо двух величин, относящихся к уравнению материального баланса. [c.143]

При идеальном массообмене пар и жидкость, проходящие через произвольное сечение аппарата, находятся в равновесии. Поэтому составы продуктов разделения зависят от направления относительного движения фаз. При прямотоке состав отводимого из аппарата пара соответствует равновесию с кубовым остатком. Поскольку он содержит наименьшее количество относительно более летучих компонентов, то и отводимый из аппарата пар также имеет минимально возможную концентрацию этих компонентов. Поэтому в таком процессе имеют место наихудшие условия в отношении достигаемого разделения смесп. Процесс с идеальным массообменом при прямоточном движении фаз по условиям разделения идентичен процессу непрерывной дистилляции в емкостном аппарате. Составы и расходы продуктов разделения определяются уравнениями материального баланса ( .2203), ( .2206), а также условиями фазового равновесия [уравнение ( .222)]. Таким образом, [c.545]

Для расчета массообменного аппарата необходима исходная информация данные о равновесии, как правило, в форме равновесного соотношения Y (X) уравнение материального баланса (рабочей линии процесса) кинетические данные, позволяющие вычислять значения коэффициентов массоотдачи y и x, по которым находится значение коэффициента массопередачи Ky (см. соотношение (5.36)). [c.369]

Полное перемешивание фаз. Периодическому массообменному процессу с полным перемешиванием обеих фаз соответствует уравнение материального баланса (1.77), в котором и С к являются функциями времени. Существенно, что в результате полного перемешивания концентрации целевого компонента в каждой из фаз одинаковы во всех точках рабочего объема и равны концентрациям в этих фазах на выходе из аппарата. [c.85]

Технологический расчет противоточных аппаратов движущегося слоя, т. е. определение необходимой высоты слоя, может быть также выполнен с помощью метода числа единиц переноса, широко используемого при расчетах массообменных процессов в системах с жидкой и газовой (паровой) фазами. Согласно этому методу, уравнение материального баланса рассматривается графически как уравнение прямой линии процесса в координатах а — С [c.229]

Общий элемент расчета как насадочных, так и тарельчатых массообменных аппаратов - уравнения материальных балансов по целевому компоненту, которые здесь рассматриваются на примере работы насадочного аппарата. [c.367]

Можно принять, что получающийся при кипении жидкости состава Х/ пар состава У1р находится с ней в равновесии. Условие материального баланса процесса испарения выражается уравнением (1.2). Переход в общее количество О парового потока полученного на высоте йк пара, содержащего Уф(10 компонента г, вызывает изменение количества этого компонента в паре на величину й (Оу1), где У1 — мольная доля компонента I в паре в сечении, находящемся на расстоянии к от входа. Поскольку жидкость состава и пар состава у,-в рассматриваемом сечении не находятся в состоянии равновесия, имеется материальный поток из пара в жидкость,, обусловленный массообменом между фазами. Поток компонента г, обусловленный этой причиной, равен /Сол (Уь — / р) < /1. где Коп — коэффициент массопередачи от пара к жидкости а — площадь поверхности массообмена, отнесенная к единице высоты аппарата (удельная поверхность). В связи с этим материальный баланс процесса для элемента на высоте йН записывается следующим образом [c.16]

Материальный баланс массообмена. Рассмотрим процесс в массообменном аппарате (фиг. 86). Аппарат работает по принципу противотока. Фаза L движется вниз, а фаза О поднимается вверх. Обозначим количество инертного вещества в фазах и количество носителя, которое проходит через аппарат в час, через L и <3 кгс/ч, соответственно. Концентрацию поглощаемого вещества в фазах выразим в виде относительных величин. В фазе концентрация Л, а в фазе С концентрация У. Вещество, компонент переходит из фазы 6 в фазу Ь. Следовательно, его концентрация в фазе С снижается от (концентрация на входе) до У (концентрация на выходе из аппарата). В фазе L концентрация поглощаемого вещества. возрастает от Х д,о Хк (на выходе из аппарата) Х > [c.217]

Те же трудности, что и при теплообмене, возникают при попытках рассчитать или оценить коэффициент массообмена между зернами и потоком в кипящем слое. Вследствие подобия температурных и концентрационных полей в потоке, активная зона массообмена сосредоточена на высоте 5—10 диаметров зерен над газораспределительной решеткой. В более высоких слоях массообмен практически заканчивается и концентрация паров на выходе из аппарата не отличается от равновесной с твердой фазой. Для расчета таких аппаратов на самом деле нет необходимости знать константу скорости массообмена р (в м/сек), а достаточно использовать лишь уравнения материального баланса. [c.502]

Уравнение материального баланса процесса адсорбции составляют, как и для любого массообменного процесса (см. гл. 9), в зависимости от того, какой аппарат предстоит рассчитать— периодически- или непрерывнодействующий. [c.392]

Обращаясь к основному уравнению массопередачи М — = КАгуРх, отметим, что М — количество передаваемого из фазы в фазу вещества, зависящее от требуемой степени извлечения целевых компонентов и количества сырьевого потока, — рассчитывается из уравнения материального баланса —поверхность контакта фаз — связана с размерами, конструктивными особенностями и гидродинамикой массообменного аппарата К, Аср — коэффициент массопередачи и средняя движущая сила — определяются кинетикой процесса, природой и составом контактирующих фаз они отражают конкретные условия массообменного процесса и характеризуют его специфику. [c.55]

Для определения ДХср, Дуср необходимо располагать законом изменения сопряженных концентраций иногда говорят — определить геометрическое место точек этих концентраций. Зависимость сопряженных концентраций у = Дх) в рабочем диапазоне их изменения носит название рабочей линии процесса. Она выражает материальный баланс по потоку вещества внутри массообменного аппарата (напомним, что балансовая линия выражает МБ на концах последнего). В отличие от векторов массопередачи и баланса рабочая линия направления не имеет. [c.793]

Массообмен в полидисперсных отстемах. Рассмотрим систему, состоящую из п фракций с диаметром /,( = 1,2,..., и). Обозначим через объемные скорости подачи /-й фракщш. Будем считать, что все параметры с , К/д, Кс к , ф постоянны по высоте аппарата. Рассмотрение проведем для малых задержек диспергированной фазы в том же приближении, что и ранее для монодисперсных систем. В этом приближении материальный баланс с учетом продольного перемешивания по сплощной фазе описьшается системой уравнений [c.247]

Основная трудность расчета массообменных аппаратов за-i fira4aeT H в обеспечении сходимости решения систем уравнений материального и теплового балансов. Причем эти сложности возрастают для смесей с сильно неидеальными свойствами. [c.77]

Рассмотрим массообменный аппарат с противоточпым взаимодействием двух фаз С и L (рис. XI1-3). Потоки соответствующих фаз обозначим О и а концентрации в них соответствующего компонента г/ и X. В первом приближении будем считать, что потоки С и L не изменяются по высоте аппарата. Если составить материальный баланс по данному компоненту для всего аппарата, то [c.225]

Кроме уравнений (3.3) — (3.6), характеризую1цих работу всего аппарата, для любого процесса должны соблюдаться уравнения внутреннего материального баланса, описывающие работу части массообменного аппарата или отдельных его ступеней. [c.89]

Общая система уравнений, описывающая процесс разделения в противоточном массообменном аппарате, включает уравнения общего (М ) и покомпонентного (Mi ) потарелочного материального баланса, фазового равновесия (Кы), массопередачи ( ), теплового потарелочного бa пaн a (Нп) и ограничения по составу (Sn). Подробнее эти урйвнения будут рассмотрены в следующем разделе. [c.273]

Ожижающий агент, как указано выше, приходит в равновесие с частицами на относительно коротком участке псевдоол<иженного слоя. Вследствие этого при достаточной высоте слоя массообменные аппараты (подобно теплообменным) могут быть рассчитаны по материальному балансу без участия коэффициентов массопередачи. [c.276]

При изучении ионообменных процессов и разработке методов их расчета широкое распространение, как и в других массообменных процессах с дисперсной твердой фазой, получили мак-рокинетические методы, основанные на совместном анализе уравнений неформальной, физически обоснованной или экспериментально установленной кинетики отработки индивидуального зерна ионита, соотношений материального баланса по целевому компоненту и уравнений, определяющих структуру потоков в ионообменном аппарате разумеется, необходима также информация о величинах статической емкости ионита и об уравнениях изотерм адсорбции целевого компонента. [c.257]

Если в массообменном противоточном аппарате выделить бесконечно малый участок фазового контакта, образованный двумя плоскостями, перпендикулярными к направлению движения потоков, то материальный баланс этогр участка может быть записан в виде [c.32]