Главная | Обратная связь

Масоперенесення з твердою фазою

Диференційне рівняння масопровідності:

, (І.32)

де D_M – коефіцієнт масопровідності, м²/с.

Процес масопровідності в твердому тілі описується рівнянням:

. (І.33)

На границі розділу фаз процес перенесення описується рівнянням масо­віддачі

, (І.34)

де – коефіцієнт масовіддачі; – рівноважна концентрація; – концентрація на границі розділу фаз.

Критерій Біо:

. (І.35)

Дифузійний критерій Фур’є:

. (І.36)

За подібності процесів перенесення речовини масопровідністю повинна дотримуватися також геометрична подібність. Визначуваною величиною є безрозмірний симплекс концентрацій, зокрема відношення

,

де с – концентрація в заданій точці твердої фази для моменту часу ; – початкова концентрація компонента у твердому тілі.

Узагальнене рівняння масопровідності має вигляд:

, (І.37)

де – визначальний геометричний розмір твердого тіла (наприклад, для необмеженої пластини завтовшки за визначальний розмір приймається половина її товщини); х – координата заданої точки в твердому тілі.

КОНТРОЛЬНІ ЗАДАЧІ

 

I.1. Об’єм рідкої суміші рівних об’ємів бензолу та нітробензолу дорівнює сумі об’ємів компонентів. Визначити густину суміші (за н.у.).

 

I.2. Об’єм рідкої суміші рівних об’ємів бензолу та нітробензолу дорівнює сумі об’ємів компонентів. Визначити відносну масову концентрацію нітробензолу і його об’ємну мольну концентрацію.

 

I.3. Склад рідкої суміші: хлороформу 20 %, ацетону 40 %, сірковуглецю 40 % (мольні відсотки). Визначити густину суміші.

 

I.4. Пара бінарної суміші хлороформ-бензол, склад якої – 50 % хлороформу і 50 % бензолу, контактує з рідиною, склад якої – 44 % хлороформу і 56 % бензолу (мольні відсотки). Визначити рушійну силу процесу масоперенесення за паровою і рідкою фазами на вході пари в рідину в мольних частках. Дані про рівноважний склад наведені в табл. 4Д.

 

I.5. Знайти середню рушійну силу і , якщо = 4% (об’єм.), = 0,2%, = 0, = 2 %. Рівняння лінії рівноваги .

 

I.6. Повітря насичене парами сірководню. Визначити густину суміші, якщо парціальний тиск сірководню в суміші 600 мм рт. ст., а повітря – 300 мм рт. ст.

 

I.7. Повітря насичене парами сірководню. Визначити масову частку сірководню в суміші та його відносну масову концентрацію, якщо парціальний тиск сірководню в суміші 500 мм рт. ст., а повітря – 250 мм рт. ст.

I.8. Визначити рушійну силу масообмінного процесу, якщо рівняння робочої лінії має вигляд: ; = 0,03; = 0. Криву рівноваги побудувати за значеннями:

 

	0,005	0,01	0,02	0,03	0,04
у*	0,0025	0,006	0,015	0,026	0,035

 

I.9. Масообмінний апарат працює під тиском 5 атм. Коефіцієнти масовіддачі мають значення: . Рівновага характеризу­ється законом Генрі: (мм рт. ст.)

Визначити коефіцієнти масоперенесення К_х і К_у.

 

I.10. Знайти коефіцієнти масоперенесення К_х і К_у, а також відношення дифузійних опорів газової і рідкої фаз за рушійної сили , якщо ; П = 8 кгс/см²; константа Генрі – мм рт. ст.

 

I.11. Рівновага процесу абсорбції описується законом Генрі: (мм рт. ст.)

Тиск в апараті – 2.5 атм. Робочі концентрації в кінцях апарата = 0; = 0,03; = 0,3; = 0,05 мольних часток. Визначити рушійну силу процесу і вказати методи її збільшення.

 

I.12. Визначити поверхню масообміну, якщо в апарат надходить 1000 кг/год повітря з початковою концентрацією 0,2 масових часток СО₂. Кінцева концентрація – 0,04 масових часток СО_2. Поглинання проводиться водою масових часток. Рівноважна лінія описується залежністю . Коефіцієнт масоперенесення К_у = 10 .

I.13. У масообмінному апараті, який працює під тиском 10 кгс/см², рівно­важний склад фаз описується рівнянням Генрі . Визначити коефіцієнт Генрі, якщо відомо, що К_х = 20 кмоль/м²∙год, К_у = 0,8 кмоль/м²∙год, а також відношення дифузійних опорів рідкої і газової фаз при рушійній силі .

 

I.14. Знайти тиск у масообмінному апараті, якщо рівноважний склад фаз описується рівнянням , Е = 1,2∙10⁶ мм рт. ст., К_х = 80 кмоль/м²∙год, К_у = = 1 кмоль/м²∙год. Одночасно визначити дифузійний опір рідкої і газової фаз при рушійній силі .

 

I.15. Визначити, яка маса повітря буде осушена сірчаною кислотою в скрубері (н.у.), якщо відомо, що початковий вміст вологи в повітрі 0,05 кг/кг_{сухого повітря}, кінцевий вміст – 0,003 кг/кг _{повітря}. Початковий вміст вологи в кислоті дорівнює 0,2 кг/кг_{моногідриту}, кінцевий – 1,6 кг/кг_{моногідриту.} Витрата сірчаної кислоти дорівнює 10 кг/год.

 

I.16. Визначити коефіцієнт масовіддачі у скрубері, який зрошується водою, якщо відомо, що тиск в апараті – 5 кгс/см², , лінія рівноваги описується рівнянням , а коефіцієнт масоперенесення К_х = 1,2∙10^-4 м/с.

 

РОЗДІЛ ІІ

АБСОРБЦІЯ

 

2.1. Загальні відомості