Массоперенос во внешней фазе

Массообмен между жидкостью и твёрдым веществом

Перенос массы во внешней фазе описывается конвективной и молекулярной диффузией. В пограничном слое преобладает молекулярная диффузия, за пределами конвективный массоперенос.

Упрощённо поток массы можно описать уравнением:

— определяется по критериальным уравнениям.

N_U ^/ = f (R_e; P_r)

при обтекании одиночных частиц потоком.

N_U ^/ = A*R_e^m (P_r ^/)ⁿ

ламинарный режим.

турбулентный.

С.

Массоперенос в твёрдой фазе Пористые тела Е_П — пористость м³/кг;

— удельная поверхность м²/кг

r < 10^-9 м — микро;

r > 10^-9 м — макро.

Элементарные процессы:

Диффузия и конвективный перенос.

Механизмы переноса:

• — обмен местами атомов с вакантными узлами кристаллической решётки;
• — обмен местами соседних атомов.

где n — длина пути диффузии;

D_T < 10^-9 м²/с — мало.

Конвективный массоперенос возникает при изменении давления по длине поры из-за:

• 1. Разогрева;
• 2. Капиллярных сил.

Конвективный перенос возникает при:, (- длина свободного пробега молекулы) При ламинарном режиме внутри и вне вещества перенос описывается уравнением Гагена — Пуазеля:

для вещества с инертным носителем.

За счёт капиллярных сил.

.

.

где — угол смачивания.

Уравнение массопроводности:

где k — коэффициент эффективной массопроводности.

Уравнение массопередачи:

м/с.

диффузия массообмен перенос масса В основе таких распространенных процессов химической технологии, как адсорбция, сушка, экстракция из твердых пористых материалов, лежат общие закономерности массообмена с участием твердой фазы.

Массопередача между твердой и движущейся жидкой (газовой) фазой складывается из двух процессов: 1) перемещение распределяемого компонента внутри пор твердого тела к поверхности раздела фаз (или от нее) вследствие внутренней массоотдачи, или массопроводности; 2) перенос того же вещества от поверхности раздела фаз в поток жидкости (газа, пара) за счет массоотдачи. Иными словами, массопередача является результатом внутренней и внешней диффузий.

В качестве закона, которому подчиняется кинетика переноса распределяемого вещества в твердом теле, принят закон, аналогичный закону теплопроводности: количество вещества, переместившегося в твердой фазе за счет массопроводности, пропорционально градиенту концентрации, площади, перпендикулярной направлению потока вещества, и времени, т. е.

.

В этом уравнении коэффициент скорости процесса называется коэффициентом массопроводности. Коэффициент массоопроводности аналогичен коэффициенту диффузии, но при одинаковых условиях меньше его, поэтому его иногда называют коэффициентом «стесненной диффузии».

Процесс перемещения вещества внутри твердого тела может быть описан дифференциальным уравнением массопроводности.

. (4.27).

Вполне очевидно, что не является постоянной величиной. Он зависит от природы процесса (адсорбция, сушка, выщелачивание), от ряда факторов, определяющих значение коэффициента молекулярной диффузии, и от структуры твердого пористого тела.

Дифференциальное уравнение массопроводности должно быть дополнено уравнением, характеризующим условия на границе раздела твердой и жидкой фаз. К элементарной площадке на границе раздела подводится вещество из твердой фазы в количестве.

.

От элементарной площадки в омывающую фазу отводится.

. (4.28).

Приравнивая правые части этих уравнений, получим дифференциальное уравнение, характеризующие условия на границе раздела фаз:

. (4.29).

Из уравнения (4.29) может быть получен безразмерный комплекс делением правой на левую часть, который называется диффузионным критерием Био:

.

Критерий Био выражает отношение интенсивности переноса вещества в ядре омывающей фазы к интенсивности переноса в твердом материале, где массообмен связан с массопроводностью.

Из дифференциального уравнения массопроводности получаем безразмерный комплекс делением правой части на левую, который называется диффузионным критерием Фурье:

.

характеризующим изменение скорости потока вещества, перемещаемого массопроводностью в твердом теле.

Дифференциальное уравнение массопроводности для одномерного перемещения вещества по толщине пластины (рис. 4.10) имеет аналитическое решение в виде.

(4.30).

где — безразмерная концентрация распределяемого вещества в твердой фазе с координатой; - текущая концентрация в точке в момент времени; - определяющий размер твердого тела; безразмерная координата точки, в которой концентрация равна .

В рассматриваемом случае в момент времени концентрация внутри пластины меняется от до, в зависимости от коор-динаты, т. е. .

Важнейшие восстановители и окислители (коротко и подробно) Краткий перечень важнейших окислителей и восстановителей (подробный перечень — см. ниже):

Подробный перечень важнейших окислителей и восстановителей: Подробный перечень окислителей — таблица.

Окислители.

Подробный перечень восстановителей — таблица.

Восстановители.