- •5.Законы сохранения массы и энергии. Законы равновесия системы. Принцип движущей силы и законы переноса массы и энергии.
- •7.Принцип оптимизации проведения процесса.
- •9.Современные методы исследования процессов и аппаратов. Понятие о подобии.
- •10.Оборудование для мокрой очистки газов. Схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
- •11.Три теоремы подобия. Пи - теорема.
- •14.Классификация теплообменников. Кожухотрубный теплообменник. Назначение, устройство и область применения.
- •15.Классификация неоднородных систем. Методы разделения неоднородных систем.
- •16.Конвективные сушилки: туннельные и ленточные. Назначение, устройство и принцип действия.
- •17.Кинематика отстаивания. Формула стокса. Влияние формы частиц и их концентрации на процесс отстаивания.
- •18.Кондуктивные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.
- •19.Центрифугирование
- •20.Выпарной аппарат с естественной циркуляцией. Назначение устройство и принцип действия.
- •21.Фильтрование. Виды фильтрования.
- •22.Теплообменники смешения. Назначение, устройство и область применения.
- •23.Теория фильтрования с образованием осадка.
- •24.Барабанные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.
- •25.Теория фильтрования с закупориванием пор.
- •26.Распылительные сушилки. Назначение, устройство и принцип действия.
- •27.Мембранные методы фильтрования.
- •28.Кристаллизаторы. Назначение, устройство и принцип действия.
- •29.Перемешивание. Способы перемешивания в жидкой среде.
- •30.Адсорберы с псевдоожиженным слоем адсорбента. Назначение, устройство и принцип действия.
- •32.Гидроциклоны и аэроциклоны. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
- •33.Перемешивание пластичных масс и сыпучих материалов.
- •34.Фильтры для неоднородных газовых систем. Схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
- •35.Процессы нагревания и охлаждения. Теплопроводность, теплоотдача, теплопередача.
- •36.Электроосаждение и конструкция электрофильтра. Назначение, устр-во, принцип действия и область применения.
- •37.Выпаривание и область его применения. Изменение свойств раствора при сгущении.
- •3 8.Виды центрифуг и их схемы. Назначение, устройство, принцип действия и область применения. Производительность центрифуги.
- •39.Способы выпаривания.
- •44. Пневматические сушилки с псевдоожиженным слоем. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
- •46.Механические адсорберы.
- •47.Движущая сила и основное уравнение массопередачи. Основные законы мп.
- •48.Пленочные выпарные аппараты. Назначение, устройство, область применения и принцип действия.
- •49.Равновесие фаз при массообменных процессах, материальный баланс масообмена, уравнение рабочей линии.
- •51.Критериальное уравнение диффузии.
- •52. Шахтные сушилки. Назначение, устройство, принцип действия и область применения.
- •53. Виды сорбционных процессов, абсорбция, основные закономерности процессов.
- •59. Теоретические основы перегонки
- •60 Батарейный циклон и мультигидроциклон.
- •73. Методы кристаллизации
- •76. Аппараты с псевдоожиженным слоем
- •77. Методы экстракции
- •78. Адсорберы с неподвижным слоем адсорбера.
- •79. Способы сортированИя сыпучих материалов. Ситовой анализ.
59. Теоретические основы перегонки
В простейшем случае исходная смесь состоит из двух компонентов. Такая смесь называется бинарной. Число степеней свободы бинарной смеси С=К + 2-Ф = 2 + 2-2 -2,где К—число компонентов (К = 2); Ф — число фаз (Ф 2).
Состояние системы определяют три независимых параметра: давление р, температура t, концентрация х В зависимости от взаимной растворимости компонентов бинарные смеси можно разделить на смеси с неограниченной растворимостью компонентов, с взаимно нерастворимыми компонентами, с частичной растворимостью компонентов друг в друге. Смеси с неограниченной растворимостью компонентов по своему поведению делятся на идеальные и реальные (растворы).
Идеальными смесями называют такие, смешение компонентов которых происходит без выделения и поглощения теплоты и без изменения объема смеси. Рассмотрим бинарную жидкую смесь, состоящую из легколетучего компонента А и труднолетучего В. Давление насыщенного пара чистых компонентов А и В соответственно обозначим РА и РВ.
Идеальные смеси подчиняются закону Рауля, который гласит, что парциальное давление компонента в паре пропорционально мольной доле компонента в жидкости:
РА = РАх; РВ=(1-х) (18.1)где рА, рв — парциальные давления компонентов А и В; х, (1-х) — мольные доли компонентов А и В в жидкой смеси.
Общее давление в системе по закону Дальтона равно сумме парциальных: Р = РАх+Рв(1-х) = РВ+(РА - Рв)х, (18.2) откуда х = (Р-Рв)/(РА-Рв).Согласно закону Дальтона парциальное давление компонента в паре пропорционально мольной доле этого компонента в паре: рА = Ру ;рв = Р(1 - у),(18.3) где Р -— общее давление всистеме; у, (1—у) — мольные доли компонентов А и В в паровой смеси.
Для условия равновесия имеем РАх = Ру; Рв(1-х) = Р(1-у),
(18.4)Обычно процессы перегонки и ректификации проводят в изобарических условиях, поэтому рассмотрим поведение идеальной бинарной смеси при Р — const. Реальные жидкие смеси характеризуются теплотами смешения компонентов, изменением объема при смешении, и их поведение в большинстве случаев не подчиняется закону Рауля. В этих смесях следует учитывать силы взаимодействия молекул паровой фазы, их собственный объем и т. д.
Отклонение от закона Рауля может быть положительным или отрицательным. В случае положительного отклонения общее давление над раствором больше, чем следует по закону Рауля для идеальных смесей, а при отрицательном — меньше. В первом случае линия общего давления проходит выше прямой для идеального раствора, во втором случае — ниже.
Количественные отклонения от закона Рауля могут быть так велики, что ряд смесей при определенных концентрациях имеет постоянную температуру кипения. При этой температуре согласно закону Коновалова состав равновесного пара над жидкой смесью равен составу жидкой смеси, т. е. у = х (точка М на рис. 18.2). Такие смеси называют азеотропными. Они могут быть с максимальной или минимальной температурой кипения по сравнению с жидкой смесью других составов.
Состав азеотропных смесей зависит от давления (температуры). Согласно закону Вревского при повышении температуры азеотропной смеси, обладающей максимумом давления пара в смеси, увеличивается относительное содержание того компонента, парциальная мольная теплота испарения которого больше, а для смеси с минимумом давления пара — содержание компонента, парциальная мольная теплота испарения которого меньше.
Согласно этому закону азеотропная смесь может быть разделена перегонкой или ректификацией путем изменения давления.
t кипения смеси всегда ниже t кипения чистых компонентов.