ВОПРОС 3. Материальный баланс массообменных процессов
Рассмотрим схему элементарного массообменного аппарата, в котором происходит массообмен между двумя движущимися прямотоком фазами. Массовые скорости фаз относительно поверхности их раздела, выраженные в килограммах инертного вещества в час, обозначим G и L, а концентрации распределяемого вещества (в килограммах на килограмм инертного вещества) — соответственно у и х (рис. 2).
Рис. 2. К составлению материального баланса и выводу уравнения рабочей линии процесса: а—схема потоков в аппарате; б— изображение рабочей линии в координатах у—х
Предположим, что у > ур, тогда распределяемое вещество будет переходить из фазы G в фазу L, а концентрация в фазе G будет
Для бесконечно малой площади поверхности аппарата dF
Интегрируя это уравнение в пределах изменения концентраций распределяемого вещества в аппарате, получим
откуда определим массовые расходы
Интегрируя уравнение (5) в пределах от начальных до текущих концентраций, получим
Аналогично для противоточного движения фаз
или
Из уравнений (7) и (8) легко видеть, что связь между текущими концентрациями распределяемого вещества подчиняется линейным уравнениям. Уравнение прямой, выражающее зависимость между фактическими (рабочими) концентрациями, называется рабочей линией процесса.
|
(5)
(6)
откуда определим связь между текущими концентрациями
(7)
(8)
