Классификация основных процессов и аппаратов. Основные признаки массообменных процессов. Графическое представление массообменного процессса

1. Классификация основных процессов и аппаратов. 3

2. Основные признаки массообменных процессов. 6

3. Основное уравнение массопередачи. 7

4. Материальный баланс массообменного процесса. 8

5. Рабочая линия. 9

6. Графическое представление массообменного процессса. 10

7. Движущая сила массообменных процессов. 11

8. средняя интегральная движущая сила. 11

9. средняя логарифмическая движущая сила. 13

10. Число единиц переноса (ЧЕП) 16

12. Теоретическая тарелка, ВЭТТ. 18

14. Правило фаз ГИББСА.. 19

15. НАСЫЩЕННЫЕ И НЕНАСЫЩЕННЫЕ ПАРЫ.. 20

16. КЛАССИФИКАЦИЯ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ ЖИДКОСТЕЙ.. 21

17. Основные законы фазового равновесия. 21

18. Равновесие идеальных бинарных смесей, изотерма паровой фазы.. 23

19. Равновесие идеальных бинарных смесей, изотерма жидкой фазы.. 24

20. Графический метод расчета равновесных составов фаз. 25

21. Кривая равновесия фаз. 26

22. Изобарные температурные кривые. 27

23. Энтальпийная (тепловая) диаграмма. 28

24. РАВНОВЕСИЕ БИНАРНЫХ СИСТЕМ, 28

ЧАСТИЧНО ОТКЛОНЯЮЩИХСЯ.. 28

ОТ ЗАКОНА РАУЛЯ.. 28

25. РАВНОВЕСИЕ БИНАРНЫХ СИСТЕМ, 30

ОБРАЗУЮЩИХ АЗЕОТРОПНЫЕ СМЕСИ.. 30

26. РАВНОВЕСИЕ ЧАСТИЧНО РАСТВОРИМЫХ ЖИДКОСТЕЙ.. 33

27. РАВНОВЕСИЕ ВЗАИМНО НЕРАСТВОРИМЫХ ЖИДКОСТЕЙ.. 38

28. Способы перегонки жидкостей. 42

29. Расчет процесса ОИ. Материальный и тепловой баланс ОИ. 43

30. Постепенное испарение. 46

31. Постепенная конденсация. 47

32-33. Многократное испарение и конденсация. 48

34. Сущность процесса ректификации. 49

35. Принципиальное устройство ректификационной колонны.. 50

36. Материальный баланс колонны.. 51

37. Расчет минимальных флегмовых и паровых чисел. 52

38. Уравнение рабочей линии для верхней части колонны.. 54

39. Уравнение рабочей линии для нижней части колонны.. 55

40. Внутреннее и внешнее флегмовое число. 56

41. Тепловой баланс ректификационной колонны.. 57

42. Тепловой баланс верхней части колонны.. 59

43. Тепловой баланс нижней части колонны.. 61

45-46. Режимы полного и минимального орошения. 62

49. Способы создания орошения в колонне. 65

50. Парциальный конденсатор. 65

51. Холодное  («острое») испаряющееся орошение. 66

52. Верхнее циркуляционное (неиспаряющееся) орошение. 68

53. СПОСОБЫ ПОДВОДА ТЕПЛА В НИЗ КОЛОННЫ.. 70

54. Выбор давления при ректификации. 72

55. Особенности работы колонн с вводом водяного пара. 73

56. Расчет процесса ОИ многокомпонентных смесей. 74

57. Расчет ректификации многокомпонентных смесей в режиме полного орошения. Уравнение Фенске. 76

58. Расчет ректификации многокомпонентных смесей в режиме минимального орошения. Уравнение Андервуда. 78

1. Классификация основных процессов и аппаратов

по способу создания движущей силы

(и аппараты)

Массообменные процессы

- переход вещества из одной фазы в другую

 за счет диффузии

1)  тв→ж    растворение твердых веществ;

2)  ж →тв   кристаллизация;

3)  ж →ж    экстракция;

4)  ж →г     испарение жидкости, десорбция;

5)  г → ж    конденсация паров, абсорбция;

6)  ж↔ п    ректификация;

7)  тв→г    возгонка, десорбция;

8)  г →тв   адсорбция.

Движущая сила: разность концентраций вещества между соответствующими фазами системы

Скорость определяется законами массопередачи
Гидромеханические процессы

связаны с переработкой суспензий

Суспензия – неоднородная система, состоящая из              жидкости или газов и взвешенных в них твердых или жидких частиц

1) перемещение жидкости или газа;

2) перемешивание в жидкой среде;

3) разделение    жидких    неоднородных    систем      (осаждение, фильтрование, центрифугирование);

4) очистка газов от пыли.

Движущая сила: разность давлений, обусловленная разностью плотностей.

Скорость определяется законами гидромеханики

Механические процессы

связаны с обработкой твердых тел и их перемещением

1) измельчение;

2) рассев;

3) транспортирование;

4) дозирование;

5) смешение.

Движущая сила: разность сил, давлений, градиент напряжений (сдвиг, растяжение)

Скорость определяется законами механики твердых тел

Тепловые процессы

связаны с теплообменом

1) нагревание;                       5) плавление;

2) охлаждение;                      6) затвердевание;

3) испарение;                         7) выпаривание;

4) конденсация;                     8) кристаллизация.

Движущая сила: разность температур

Скорость определяется законами теплопередачи

Химические процессы

связаны с химическими превращениями участвующих в процессе веществ и получением новых соединений

1) каталитический крекинг;

2) гидроочистка;                     

3) риформинг;                        

4) пиролиз и т.д.                    

Движущая сила: разность концентраций реагирующих веществ

Скорость определяется законами химической кинетик

КЛАССИФИКАЦИЯ АППАРАТОВ

В основу классификации положен основной процесс, определяющий назначение аппарата

по способу осуществления во времени

Периодические процессы

Характеризуются неустановившимся состоянием во времени

Работа делится на определенные циклы, в течение которых осуществляются все стадии процесса

Непрерывные процессы

Характеризуются установившимся режимом, не зависящим от времени

Обеспечивается непрерывный подвод сырья и вывод продуктов, установившееся состояние – среднестатическое

2. Основные признаки массообменных процессов

1) применяют для разделения смесей,

2) участвуют две фазы,

3) вещество переходит из одной фазы в другую за счет диффузии,

4) движущей силой является разность концентраций, y - y_p

5) все массообменные процессы обратимы, направление процесса определяется законами фазового равновесия, фактическими концентрациями компонента в фазах и внешними условиями (t, p),

6) переход вещества из одной фазы в другую заканчивается при достижении динамического равновесия.

3. Основное уравнение массопередачи

Скорость массопередачи:

K_y – коэффициент скорости или массопередачи

Разность концентраций изменяется во времени, поэтому используем среднюю величину движущей силы:

или, кг

Размерность коэффициента массопередачи

Размерность движущей силы

кг/м³, кг/кг, м³/м³, моль/моль, моль/м³;

для газовых фаз: кГ/см², Па, мм рт.ст. и т.д.

Основное уравнение массопередачи

по жидкой фазе

За 1 час:

, кг/ч

4. Материальный баланс массообменного процесса

Переход вещества:G → L

y_н>y_к x_н< x_к

Интегрируем по всему аппарату:

 уравнение материального баланса   уравнения расхода фаз

5. Рабочая линия

Интегрируем до сечения а-а:

уравнение линии концентраций

(рабочей линии, оперативной линии)

6. Графическое представление массообменного процессса.

Линия концентраций устанавливает связь между концентрациями вещества в контактирующих неравновесных фазах

Кривая равновесия связывает концентрации данного вещества в равновесных фазах.

Компонент переходит из паровой фазы в жидкую (абсорбция)

Компонент переходит из жидкой фазы в паровую (десорбция)

Кинетикаустанавливает скорость протекания процесса при данных условиях, т.е. уравнения кинетики описывают зависимость между движущей силой и количеством переданного вещества.

7. Движущая сила массообменных процессов

Движущую силу и кинетику выражают тремя способами:

8. средняя интегральная движущая сила

Дифференциальное уравнение материального баланса:

Дифференциальное уравнение массопередачи:

9. средняя логарифмическая движущая сила

частный случай: линия равновесия – прямая

10. Число единиц переноса (ЧЕП)

ЧЕП показывает, сколько единиц вещества переходит в другую фазу при величине движущей силы, равной единице

12. Теоретическая тарелка, ВЭТТ

Теоретическая тарелка – контакт массобменивающихся фаз, который приводит систему в состояние равновесия.

Число теоретических ступеней контакта, или ЧТТ, может быть рассчитано аналитическим или графическим методом при совместном решении уравнений равновесия и рабочей линии процесса.

Одна теоретическая тарелка выражает одно изменение движущей силы по газовой Δy и одно изменение по жидкой Δx фазам.

ЧТТ и движущая сила процесса находятся в обратном соотношении

14. Правило фаз ГИББСА

Равновесной системой называется такая система, которая может