- •2.5. Содержание и выполнение курсового проекта
- •2.6. Содержание самостоятельной работы студента
- •3. Рекомендуемая литература
- •Статика процессов
- •2. Материальный баланс
- •3. Энергетический /тепловой/ баланс
- •4. Кинетика процессов
- •5. Основной размер аппарата
- •6. Технико-экономический анализ
- •1/ Физическое моделирование
- •2/ Математическое моделирование
- •3/ Элементное моделирование
- •1/ Разделение газовых неоднородных систем
- •2/ Разделение жидких неоднородных систем
- •Часть 4
- •3/ Псевдоожижение
- •4/ Перемешивание
- •1. Перемешивание газов.
- •2. Перемешивание ньютоновских жидкостей.
- •3. Перемешивание неньютоновских жидкостей
- •4. Перемешивание твердых сыпучих материалов.
- •Испытание элементного теплообменника
- •Конденсатор
- •Кипятильник
- •1. Тепловая нагрузка аппарата.
- •2. Средняя разность температур.
- •3. Расчётный коэффициент теплопередачи.
- •Выпаривание
- •Схемы выпаривания
- •Выпаривание
- •Некоторые свойства растворов при выпаривании
- •1. Растворимость.
- •2. Движущая сила и температурные депрессии.
- •3. Теплота растворения.
- •Многократное выпаривание
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •Баланс тепла:
- •3. Полезная разность температур.
- •Распределение полезной разности температур.
- •4. Поверхность теплопередачи.
- •Оптимальное число корпусов выпарной установки.
- •5. Конструкции выпарных аппаратов.
- •Особенности расчёта коэффициента теплопередачи.
- •Перегонка Простая, периодического действия.
- •Непрерывная перегонка.
- •Перегонка с водяным паром.
- •Молекулярная перегонка.
- •Ректификация
- •Материальный баланс
- •Тепловой баланс
- •Уравнения линий рабочих концентраций
- •Оптимальное число флегмы
- •Ректификационные аппараты
- •См. Следующую страницу
- •Расчёт основных размеров колонного аппарата.
- •1. Диаметр колонны.
- •2. Высота колонны.
- •Расчёт тарельчатой ректификационной колонны.
- •Физические свойства компонентов.
- •Расчёты
- •1. Материальный баланс.
- •2. Флегмовое число.
- •3. Высота колонны.
- •4. Диаметр колонны.
- •5. Тепловой баланс.
- •Формы связи влаги с материалом
- •Параметры влажного материала.
- •Конвективная сушка. Параметры влажного воздуха.
- •Диаграмма состояния воздуха.
- •Статика сушки.
- •Материальный баланс.
- •Тепловой баланс. Теоретическая сушилка.
- •Действительная сушилка.
- •Варианты конвективной сушки с представлением на энтальпийной диаграмме.
- •Первый период сушки
- •Второй период сушки
- •1. Прямоток.
- •2. Противоток
- •3. Схема абсорбции с рециркуляцией жидкости.
- •1.Опорная тарелка. 2. Шаровая насадка. 3.Ограничительная тарелка. 4.Оросительное устройство. 5.Брызгоотбойник.
- •Принципиальные схемы экстракции.
- •1. Однократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •2. Многократная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Материальный баланс.
- •3. Противоточная экстракция для частично растворимых жидкостей.
- •Адсорбция
- •Краткая история.
- •Адсорбенты.
- •Теории адсорбции.
- •Равновесие в процессе адсорбции.
- •Принципиальные схемы адсорбции
- •Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
- •Частные случаи.
- •Резюме.
- •Адсорбция с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента
- •Адсорбция с движущимся зернистым адсорбентом
- •Расчёт адсорбера.
- •Кристаллизация
- •Методы кристаллизации
- •Статика
- •Кинетика
- •Образование центров кристаллизации.
- •Рост кристаллов.
- •Конструкции кристаллизаторов
- •Расчёт кристаллизаторов.
- •1. Материальный баланс.
- •2. Тепловой баланс.
- •3. Расчёт основных размеров.
- •Содержание
- •Приложения
Теории адсорбции.
Физическая (потенциальная) теория, М. Поляни, 1914 г. (Брунауэр, Эммет, Теллер, Эйкен).
Над поверхностью твёрдого тела существует поле действия сил притяжения (адсорбционное поле), попадая в которое молекулы компонента притягиваются к поверхности с силой, пропорциональной потенциалу адсорбционного поля в данной точке и располагаются в нем многими слоями. Полимолекулярная теория адсорбции.
Теория объёмного заполнения микропор, академик М.М. Дубинин и его школа, 1947 г.
Адсорбционное поле существует во всём объеме микропор, что вызывает их объёмное заполнение в процессе адсорбции (развитие потенциальной теории).
Химическая теория, Дж. Дэнгмор, 1918г.
Предполагается возникновение химической связи между адсорбентом и адсорбтивом с образованием нестойкого комплексного соединения. Мономолекулярная теория адсорбции.
В пользу этой теории указывает тот факт, что адсорбция – экзотермический процесс (выделение тепла). Теплота адсорбции определяется опытным путём.
Равновесие в процессе адсорбции.
Обозначим: Х – концентрация адсорбтива в адсорбенте, кг/кг,
Y – концентрация адсорбтива в парогазовой смеси, кг/кг.
Равновесие адсорбции представляют в виде изотерм, которые могут иметь самую разнообразную форму, но все сводятся к трём основным типам, показанным на рис. 296.
Рис. 296. Изотермы адсорбции.
1 – прямолинейная, 2 – выпуклая, 3 – вогнутая.
Для адсорбции предпочтительна изотерма типа 2 (аналогия с абсорбцией).
На форму изотермы влияют факторы:
1. природа поглощаемого вещества (чем выше молекулярная масса, тем выше концентрация Х),
2. давление и температура (с увеличением температуры Х уменьшается),
3. примеси, конкурирующее вещество,
4. пыль, забивающая поры адсорбента (необходимость фильтрования газа).
Принципиальные схемы адсорбции
Различают адсорбцию:
1. с неподвижным зернистым адсорбентом,
2. с псевдоожиженным стационарным слоем адсорбента,
3. с движущимся зернистым адсорбентом.
Адсорбция с неподвижным зернистым адсорбентом.
С хема аппарата и распределение концентраций по высоте адсорбера представлены на рис.297.
Рис.297. Механизм адсорбции в слое неподвижного зернистого адсорбента.
Обозначения:
G – расход газовой фазы, кг/ч.
Н – высота слоя адсорбента, Ннас – высота слоя насыщения, м.
f – сечение адсорбента, м2.
W – фиктивная скорость газовой фазы, м/с.
Ун – начальная концентрация адсорбтива в газовой фазе.
Ус – концентрация адсорбтива в газовой фазе, которую ещё можно определить анализом.
Хс – то же для твёрдой фазы.
- концентрация адсорбтива в адсорбенте (равновесная и насыщения).
- скорость перемещения фронта равных концентраций.
- коэффициент поглотительного действия слоя адсорбента.
- время полного насыщения слоя, высотой ( ), или потеря времени защитного действия слоя адсорбента.
ЗАДАЧА: для известной Н определить .
Надёжной методики расчёта не существует.
Наиболее общий подход состоит в следующем.
Рассматриваем дифференциальное уравнение конвективной диффузии (2-й закон Фика).
или
Рассматриваем изменение концентрации адсорбтива только вдоль оси Н
(162)
где - эффективный коэффициент продольной диффузии (учитывает молекулярную и эффективную диффузии и грануляцию фронта).
Решение уравнения (162) в общем виде ещё не найдено.