Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Масообмінні процеси




4.6.1. Класифікація масообмінних процесів

Процеси перерозподілу маси між фазами і всередині фаз, спричинені намаганням системи прийти у стан фізико-хімічної рівноваги, називають масообмінними, або дифузійними процеса­ми. Рушійною силою масообмінних процесів є різниця хімічних потенціалів. Це поняття введене термодинамікою — наукою, що вивчає умови рівноваги систем.

Стан системи можна описати такими екстенсивними параме­трами: внутрішньою енергією U, ентропією S, об'ємом V. числом

молів компонентів системи

Інтенсивні параметри — тиск р, температура T, хімічний потенціал 7-го компонента ; тер­модинаміка визначає як окремі похідні від внутрішньої енергії U по V, S і відповідно

Отже, хімічний потенціал і-го компонента — це зміна внут­рішньої енергії в разі зміни маси г-го компонента на один моль за

умови, що об'єм, ентропія і маса решти k компонентів системи

залишаються незмінними.

Рівність тисків, температур і хімічних потенціалів у ылл ші-ках системи — це умова рівноваги. Рівновага порушується у зв'язку з виникненням нерівномірних полів цих величин. Різниці тисків, температур, хімічних потенціалів в різних точках системи (рушійні сили) породжують відповідно гідромеханічні, тепло­обмінні і масообмінні процеси. В результаті процесу субстанція (кількість руху, теплоти, маси) переноситься в області менших значень вказаних інтенсивних параметрів, що призводить до вирівнювання їх полів, аж до настання рівноваги. Через складність визначення хімічних потенціалів рушійну силу масо­обмінних процесів звичайно виражають наближено як різницю концентрації 7-го компонента.

Масообмінні процеси дуже поширені в промисловості, де во­ни створюють основу багатьох технологічних процесів. Розрізня­ють масообмінні процеси:

а) в системі газ (пара) — рідина: абсорбція, ректифікація;

б) в системі газ (пара) —тверде тіло: сушіння, адсорбція газів;

в) в системі рідина — тверде тіло: екстракція з твердих тіл, кристалізація, розчинення;

г) в системі рідина — рідина: рідина екстракція. Абсорбція — процес поглинання компонентів газової суміші

рідким поглиначем (абсорбентом), в якому вони розчиняються більшою чи меншою мірою. Цей процес використовують у ви­падку очищання розчинів від небезпечних домішок.

Ректифікація — процес розподілення рідкої суміші на компо­ненти різної леткості способом багаторазового протитечійного контактування рідкої і парової фаз. Процес використовують у спиртовій промисловості для виділення, концентрування і очи­щення етилового спирту, в нафтоперегонній — для вилучення з нафти пального (бензину, гасу, тощо) при розподілі скрапленого повітря на кисень та азот.

Адсорбція — процес поглинання компонентів газової або рідкої суміші поверхнею твердого тіла (адсорбента). У харчовій технології цей процес застосовують для очищання спиртових сумішей (сортівок) і цукрових сиропів. Процеси абсорбції і ад­сорбції називають сорбційними процесами. Зворотний процес — видалення поглинутих речовин — називають десорбцією.

Сушіння — процес вилучення вологи з вогких матеріалів випа­ровуванням. Цей процес застосовують майже в усіх галузях техно­логії для поліпшення транспортабельності і збережуваності про­дуктів (сушіння вугілля, глини, піску, зерна, овочів, фруктів, тощо).

Кристалізація — процес виділення речовин з розчинів або розплавів у вигляді кристалічної твердої фази. Застосовують для одержання чистих кристалічних продуктів (солі, соди, сахарози, глюкози, лактози і т.д.). Зворотний процес — перехід твердих ре­човин між молекулами рідини (розчинника) — називають розчи­ненням. Цей процес застосовують в усіх виробництвах.

Екстракція з твердих тіл — процес добування того чи іншого компонента з твердого шпаруватого матеріалу за допомогою вибіркового розчинення.

Рідинна екстракція — процес добування розчиненої в рідині речовини іншою рідиною, що не змішується з першою. Процеси екстракції як основні засоби вилучення готового продукту широ­ко застосовують у цукровому та олійному виробництвах.

Як видно з цих визначень, у більшості випадків масообмінні процеси здійснюють для вилучення одного чи кількох компо­нентів з твердого тіла, рідкої або газової суміші. Для цього фазу, яка містить вилучаємий компонент, примушують контактувати з фазою з нижчим рівнем хімічного потенціалу цього самого ком­понента. Під дією різниці хімічних потенціалів компонент дифун­дує до поверхні розподілу фаз, де потенціал нижчий, перетинає границю і переходить вглиб фази з меншим потенціалом. Цей процес може бути сталим і несталим. Останній звичайно має місце в апаратах періодичної дії. Речовини, що утворюють фази, в одних процесах (ректифікація) безпосередньо беруть участь у масообміні, а в інших (екстракція, абсорбція) виконують роль інертних носіїв, що не переходять із фази в фазу.







Дата добавления: 2015-10-12; просмотров: 2110. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия