Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь


Основные законы массопередачи



2018-07-06 822 Обсуждений (0)
Основные законы массопередачи 0.00 из 5.00 0 оценок




ОТЧЕТ

 

По учебной практике

 

 

(название предприятия)

 

на тему ________________________________________________________________

 

Выполнил студент _______________________________________________________

(фамилия, и.о., подпись)

 

Руководитель практики

от кафедры __________________________________________________

(фамилия, и.о., подпись)

 

Казань 2018 г

 

Содержание.

1. Массообменные процессы.

2.Абсорбция оксида азота водой.

3.Комплексное получение Азотной кислоты

4.Новые способы и применение окислителей.

 

МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

 

Технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую, называют массообменными, а аппараты для проведения этих процессов – массообменными аппаратами.

 

Классификация массообменных процессов

В пищевой технологии применяют в основном следующие процессы массопередачи: между газовой (паровой) и жидкой, газовой и твердой, а также между двумя жидкими фазами.

Ректификация – разделение жидкой смеси, состоящей из компонентов различной летучести, на чистые или обогащенные составляющие в результате противоточного взаимодействия потоков пара и жидкости. Ректификация применяется при получении этилового спирта и разделении эфирных масел. При перегонке и ректификации одни вещества переходят из жидкости в пар, другие – из пара в жидкость.

Абсорбция – избирательное поглощение газов или паров жидкими поглотителями – абсорбентами.

Процесс применяется при производстве газированных вод, пива и некоторых сортов вина, сульфитации виноградного сусла и сока с целью предотвращения забраживания, при сатурации свекловичного сока с образованием нерастворимого углекислого кальция.

Адсорбция – избирательное поглощение газов, паров или растворенных в жидкостях веществ поверхностью твердого поглотителя – адсорбента.

Процесс применяется для осветления вина, очистки водноспиртовых растворов от красящих веществ и других примесей, для обесцвечивания соков и сиропов в сахарном производстве.

Обратный процесс – десорбция – проводится после адсорбции и часто используется для регенерации поглощенного вещества из поглотителя.

Сушка – удаление влаги из влажных материалов путем ее испарения. Этот процесс применяется во всех отраслях пищевой промышленности, где влажные природные вещества до их переработки должны быть обезвожены или должен быть обезвожен готовый продукт. При проведении процесса сушки влага переходит в пар или газ.

Кристаллизация – процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из растворов или расплавов.

Процесс применяется при производстве сахара и кристаллической глюкозы, лимонной кислоты, глюканата натрия. В процессе кристаллизации наблюдается перемещение вещества к поверхности кристалла и его переход из жидкого состояния в кристаллическое. Обратный процесс – переход твердой кристаллической фазы в раствор называется растворением.

 

Основные понятия

 

Переход вещества (или нескольких веществ) из одной фазы в другую через их границу в направлении достижения равновесия называют массообменном, или массопередачей.

Переход вещества из фазы к границе раздела фаз или в обратном направлении, т. е. в пределах одной фазы, называется массоотдачей.

В массообмене участвуют в большинстве случаев три вещества: распределяющее вещество (или вещества), составляющее первую фазу; распределяющее вещество (или вещества), составляющее вторую фазу; распределяемое вещество (или вещества), которое переходит из одной фазы в другую.

Назовем первую фазу G (газовая фаза), вторую L(жидкая фаза), а распределяемое вещество М. Поскольку все рассматриваемые массообменные процессы обратимы, распределяемое вещество может переходить из фазы G в Lи наоборот, в зависимости от концентрации этого вещества в распределяющих фазах.

Допустим, что распределяемое вещество находится вначале только в фазе G и имеет концентрацию .В фазе Lв начальный момент распределяемого вещества нет и, следовательно, концентрация его в этой фазе = 0.

Если распределяющие фазы привести в соприкосновение, начнется переход распределяемого вещества из фазы Gв фазу L, и в последней обнаружится определенная концентрация распределяемого вещества > 0.С момента появления вещества Мв фазе L начинается и обратный переход его в фазу G, но до некоторого момента число частиц М, переходящих в единицу времени через единицу поверхности соприкосновения из фазы Gв фазу L, больше, чем число частиц, переходящих из фазы Lв G; конечным итогом процесса является переход Миз фазы G в фазу L.

Через определенный промежуток времени скорости перехода распределяемого вещества из фазы Gв фазу L и обратно становятся одинаковыми. Такое состояние называется равновесным. В состоянии равновесия в каждом конкретном случае существует строго определенная зависимость между концентрациями распределяемого вещества, которые при равновесии системы называются равновесными. Равновесные концентрации очень важны для определения скорости течения процесса.

 

Основные законы массопередачи

 

Законами, которым подчиняется перенос распределяемого вещества из одной фазы в другую, являются закон молекулярной диффузии,массоотдачи и массопроводности.

Закон молекулярной диффузии (первый закон Фика).Молекулярная диффузия в неподвижных газах и растворах жидкостей происходит в результате хаотического движения молекул. В этом случае имеет место перенос молекул распределяемого вещества из областей высоких концентраций в область низких концентраций. Кинетика переноса подчиняется в этом случае первому закону Фика, формулировка которого аналогична закону теплопроводности: количество продиффундировавшего вещества пропорционально градиенту концентраций, площади, перпендикулярной направлению диффузионного потока, и времени:

, (1)

где dM – количество продиффундировавшего вещества; D – коэффициент пропорциональности, или коэффициент диффузии; ¶C/x – градиент концентрации в направлении диффузии; dF – элементарная площадка, через которую происходит диффузия; dt – продолжительность диффузии.

Коэффициент диффузии показывает, какое количество вещества диффундирует через площадь поверхности 1 м2 в течение 1 с при разности концентраций на расстоянии 1 м, равной единице.

Знак минус в правой части (1) указывает, что при молекулярной диффузии в направлении перемещения вещества концентрация убывает.

Дифференциальное уравнение молекулярной диффузии (второй закон Фика).Он выражает закон распределения концентрации данного компонента в неподвижной среде при неустановившемся процессе массообмена

. (2)

 

Закон массоотдачи (закон Щукарева).Основной закон массоотдачи, или конвективной диффузии, был впервые сформулирован Щукаревым при изучении кинетики растворения твердых тел. Следует заметить, что этот закон является аналогом закона теплоотдачи для твердого тела, сформулированного Ньютоном (как законы Фика являются аналогами законов теплопроводности, сформулированных Фурье).

Закон Щукарева может быть выражен так: количество вещества, перенесенного от поверхности раздела фаз в воспринимающую фазу, пропорционально разности концентраций у поверхности раздела фаз и в ядре потока воспринимающей фазы, поверхности фазового контакта и времени:

, (3)

где b – коэффициент массоотдачи, характеризующий перенос веществ конвективными и диффузионными потоками одновременно; – концентрация в воспринимающей фазе у поверхности раздела фаз; – концентрация в ядре потока воспринимающей фазы – остальные обозначения прежние.

Для установившегося процесса уравнение (30) примет вид

. (4)

Важно отметить, что концентрация на границе рассматривается как равновесная концентрация.

Если принять единицы измерений [M] = [кг], [F] = [м2], [t] = [c], [ ]=[кг/м3], то единица измерения b будет:

.

Коэффициент массоотдачи показывает, какое количество вещества передается от поверхности раздела фаз в воспринимающую фазу через 1 м2 поверхности фазового контакта в течение 1 с при разности концентраций, равной единице.

Коэффициент массоотдачи является не физической константой, а кинетической характеристикой, зависящей от физических свойств фазы (плотности, вязкости и др.) и гидродинамических условий в ней (ламинарный или турбулентный режим течения), связанных, в свою очередь, с физическими свойствами фазы, а также с геометрическими факторами, определяемыми конструкцией и размерами массообменного аппарата. Таким образом, величина b является функцией многих переменных, что значительно осложняет расчет или опытное определение коэффициентов массоотдачи. Величинами последних учитывается как молекулярный, так и конвективный перенос вещества в фазе.

По своему смыслу коэффициент массоотдачи является аналогом коэффициента теплоотдачи в процессах переноса тепла, а основное уравнение массоотдачи идентично по структуре основному уравнению теплоотдачи.

В ряде случаев при расчетах конкретных установившихся процессов принимают, что коэффициент массоотдачи сохраняет постоянное значение вдоль поверхности раздела фаз, и для этих условий уравнение (31) записывают в следующем виде:

. (5)

 



2018-07-06 822 Обсуждений (0)
Основные законы массопередачи 0.00 из 5.00 0 оценок









Обсуждение в статье: Основные законы массопередачи

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓

Отправить сообщение

Популярное:
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы...
Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (822)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.007 сек.)