2.Движущая сила при массообмене.

Под термодинамической движущей силой понимают разность каких-либо потенциалов (концентраций, температур, давлений и т.д.), которая вызывает протекание соответствующего процесса, является его причиной. Движущую силу массообмена обычно выражают через градиент концентраций, что значительно упрощает связь между скоростью процесса и составом технол. потоков. В ряде случаев использование концентрац. движущей силы можно обосновать теоретически. Учет условий существования данного кол-ва фаз и законов распределения компонентов в них, определяемых фаз правилом и законами равновесия необходимо для понимания и анализа любого процесса массообмена.

Переход вещества возможен только из фазы с большей концентрацией в фазу с меньшей, т.е. при наличии разности концентраций D С, и эта разность концентраций является основной движущей силой процесса массопередачи. При прохождении через аппарат потока вещества D, концентрация диффундирующего компонента в котором изменяется от y1 до y2, количество вещества G = D (y1 — y2), перешедшее за время t через межфазную поверхность F, определяется уравнением массообмена

G = K Dc F t, где Dс — средняя разность рабочих и равновесных концентраций фазы, движущая сила процесса Массообмен, которая может быть выражена через разности химических потенциалов, концентраций, парциальных давлений и т. д.; К — коэффициент массопередачи, численная величина которого определяется физико-химическими свойствами контактирующих фаз, конструкцией аппарата и гидродинамическими условиями процесса. При технологических расчётах часто используется понятие объёмного коэффициента массопередачи, поскольку неизвестна истинная поверхность контакта фаз.

4.Абсорбция. Область применения. Материальный баланс при абсорбции и рабочая линия процесса.

Абсорбция – процесс поглощения одного вещества другим во всем объеме сорбента. Примером может служить растворение газов в жидкостях. Поглощаемое вещество в этом процессе называют абсорбатом, а поглощающее абсорбентом.

Обратный процесс – выделение сорбата из сорбента называется десорбцией. Абсорбция осуществляется в массообменных аппаратах, в которых абсорбент и абсорбат приводят в тесный контакт.

В пищевой промышленности углекислым газом насыщают безалкогольные напитки, пиво и некоторые сорта вин. В спиртовом и винодельческом производствах из газов, выделяемых при брожении, улавливают спиртовые пары путем поглощения их водой.

В крахмальном производстве полученный из сернистого газа раствор используют для замочки кукурузы, а в свеклосахарном производстве сахарный раствор обрабатывают углекислым газом, а затем полученный сироп – сернистым газом. Растворимость газов в жидкостях зависит от свойств газа и жидкости, от температуры и парционального давления растворяющегося газа (компонента) в газовой смеси.

Уравнение характеризует связь между текущими значениями концентраций абсорбтива в газовой и жидкой фазах. Его называют уравнением рабочей линии процесса абсорбции:

где G и L – массовые расходы инертной газовой фазы и абсорбента, кг/с.

Связь между концентрациями поглощаемого компонента в газе у2 и в жидкости в любом горизонтальном сечении аппарата находят из уравнения материального баланса (т. наз. уравнение рабочей линии). В общем случае это уравнение имеет вид:

где L и G-расходы жидкости и газа. Когда объемы фаз в ходе абсорбции изменяются незначительно, рабочая линия - прямая:

Здесь индексом "н" обозначается

нижнее сечение противоточного

абсорбера или десорбера.

При конвективной диффузии размер молекул диффундирующего вещества, вязкость растворителя, кинетическая энергия молекул становятся второстепенными. Главными для скорости конвективного переноса вещества становятся гидродинамические условия, т. е. скорость и режим движения жидкости. Таким образом, молекулярный и конвективный переносы вещества отличаются друг от друга не только механизмом, но и тем, что скорость их протекания зависит от разнородных групп факторов. Обычно скорость конвективного переноса веществ во много раз больше скорости молекулярного переноса.

ТЕРМОДИФФУЗИЯ – это перенос компонентов газовых смесей или растворов под влиянием градиента температуры. Если разность температур поддерживается постоянной, то вследствие термодиффузии в объёме смеси возникает градиент концентрации, что вызывает также и обычную диффузию. В стационарных условиях при отсутствии потока вещества термодиффузия уравновешивается обычной диффузией, и в объёме возникает разность концентраций, которая может быть использована для разделения изотопов. Термодиффузия в растворах называется эффектом Соре.

Массопередачей называют процесс перехода вещества (или нескольких веществ) из одной фазы в другую в направлении достижения равновесия. Процессы массопередачи с твердой фазой отличаются специфическими особенностями переноса распределяемого вещества внутри твердой фазы. Если из исходной смеси поглотитель извлекает один или несколько компонентов и практически не извлекает остальные, процесс массопередачи будет избирательным. Массопередача в системах с твердой фазой представляет собой особенно сложный процесс. В этом процессе, кроме массоотдачи от поверхности раздела фаз в поток жидкости ( газа, пара), имеет место и перемещение вещества в твердой фазе массопроводностью. Массопередача между твердой фазой и движущейся жидкой (газовой или паровой) фазой складывается из двух процессов: 1) перемещения распределяемого вещества внутри пор твердого тела к поверхности раздела фаз (или от нее) вследствие внутренней массоотдачи, или массопроводности; 2) переноса того же вещества в жидкости (газе или паре) путем внешней массоотдачи. Иными словами, Массопередача является результатом внутренней и внешней диффузии. Перенос вещества в неподвижном слое твердого материала представляет собой неустановившийся процесс, что обусловливает специфический характер процессов массопередачи с твердой фазой по сравнению с массопередачей в системах газ (пар) — жидкость и жидкость—жидкость