Методические рекомендации к изучению дисциплины и к организации самостоятельной работы студентов для модульно-рейтинговой технологии обучения Бийск (стр. 23 из 29)
Из полученных критериев диффузионного подобия (5) составляется критериальное уравнение массообмена (6), использование которого дает возможность определить коэффициенты массоотдачи в обеих фазах (7), а затем рассчитать из условий аддитивности сопротивлений фаз коэффициенты массопередачи (8). Расчет коэффициента массопередачи является основной целью этого раздела и завершает третий уровень его изучения.
Рисунок 5.2 – Структурно-логическая схема анализа и расчета
кинетических зависимостей
5.6 План-график изучения модуля № 4
| Неделя | № лекции | Краткое содержание лекции | Тема | Название лабораторной | Самостоятельная |
| 1 | 1 | Общие сведения. Статика процесса массопередачи. Фазовое равновесие, материальный баланс и рабочие линии процесса | 1. Общие сведения. Статика процесса массопередачи | Определение высоты единицы переноса в | Подготовка к занятиям. Выражение концентраций. Таковые массообменные процессы |
| 2 | 2 | Кинетика массообменных процессов. Механизмы продольного и поперечного переноса массы в ламинарном и турбулентном потоках. Молекулярная диффузия. Первый и второй законы Фика | 2. Механиз-мы массопереноса | Подготовка к занятиям | |
| 3 | 3 | Конвективный массоперенос. Коэффициенты массоотдачи. Диффузионное подобие. Расчет коэффициентов массоотдачи. Простейшие случаи массоотдачи. Моделирование конвективного массообмена | 3. Массопередача | Определение коэффициента массопередачи в процессе абсорбции | Подготовка к занятиям. Выполнение ИРЗ-4 |
| 4 | 4 | Массопередача между двумя фазами. Коэффициент массопередачи. Движущая сила. Аддитивность диффузионных сопротивлений. Рациональный выбор взаимного направления движения фаз. Минимальный и оптимальный расходы извлекающей фазы. Интенсификации массопередачи. Расчет массообменных процессов | 4. Расчет и интенсификация массообменных процессов | Подготовка к занятиям. Выполнение ИРЗ-4 | |
| 5 | 5 | Консультации | |||
| Промежуточный экзамен 4 | |||||
5.7 Планы практических занятий
Занятие № 1
Тема: Общие сведения и статика процессов массопередачи.
Цель: Знакомство с классификацией и ролью массообменных процессов на разных стадиях химических производств и в решении экологических проблем; системный анализ массопередачи; выполнение элементов расчета массообменных процессов.
План проведения занятия
1. Обсуждение следующих тем и вопросов:
1) наиболее распространенные массообменные процессы, преимущественные области применения и их роль на разных стадиях химических производств и в решении экологических проблем;
2) выражения концентраций в системах с носителями и без них;
3) равновесные условия и определения направления переноса вещества из фазы в фазу. Материальные балансы.
2. Решение задач:
1) № 6–1, 3, 7; 7–4. [3].
2) В скруббере поглощается водой аммиак из воздушно-аммиачной смеси под атмосферным давлением. Начальное содержание NH3 в газе – 5 % (об), извлекается 90 % NH3. Содержание NH3 в воде на выходе из аппарата на 20 % меньше равновесного. Линию равновесия считать прямой, ее уравнение
= 0,61Х. Определить действительный и минимальный расходы воды.3) Определение рабочих и равновесных концентраций, минимального и действительного расхода поглотителя в ИРЗ.
Подготовка к занятию
1. Изучить материал занятия в конспектах лекций и рекомендованной литературе. [1, С. 6–14; 3, С. 282–286].
2. Подготовить письменные мотивированные ответы на тестовые задания № 1.
3. Выучить определения основных понятий и терминов.
4. Подготовить исходные данные для выполнения ИРЗ.
Основные понятия и термины
массопередача
массоотдача
абсорбция
десорбция
перегонка
экстракция
адсорбция
сушка
кристаллизация
ионный обмен
мембранные процессы
диффузия
коэффициент молекулярной диффузии
скорость массообменных процессов
концентрация вещества
равновесные концентрации
рабочие концентрации
направление массообменного процесса
коэффициент массопередачи
равновесная линия
рабочая линия процесса
химический потенциал
коэффициент распределения
Занятие № 2
Тема: Механизмы массопереноса.
Цель занятия: Изучить закономерности переноса вещества различными механизмами; установить аналогию и различие с переносом других субстанций.
План проведения занятия
1. Обсуждение следующих тем и вопросов:
1) механизмы продольного и поперечного переноса массы в ламинарном и турбулентном потоках (сообщение);
2) молекулярная диффузия в жидкостях, газах (парах) и твердых телах (устный опрос);
3) расчет коэффициентов массоотдачи (устный опрос).
2. Решение задач:
1). Определить коэффициенты диффузии двуокиси серы: а) в воздухе при t = 30 оС и Р = 1 атм; б) воде при t = 30 оС. Объяснить полученные результаты.
2). Задачи № 6–17, 18 [3].
3). Определение коэффициентов диффузии и массоотдачи в ИРЗ-4.
Подготовка к занятию
1. Изучить материал занятия в конспектах лекций и учебниках: [1, С. 14–23], [3, С. 287–291, С. 293–294].
2. Выучить значения основных терминов и определений.
3. Подготовить письменные мотивированные ответы к тестовому заданию № 2.
4. Подготовить необходимые данные для продолжения выполнения ИР3 № 4.
Основные термины и определения
диффузионный пограничный слой
коэффициент массоотдачи
турбулентная диффузия
модели массопереноса
массоотдача
Занятие № 3
Тема: Массопередача.
Цель занятия: Изучить основные закономерности массопередачи и получить практические навыки расчетов кинетических коэффициентов.
План проведения занятия
1. Обсуждение следующих тем и вопросов:
1) основные модельные представления при массопередаче (сообщение);
2) расчет коэффициентов массопередачи;
3) расчет средней движущей силы процессов массопередачи.
2. Решение задач:
1). № 6–11,12 [3].
2). Рассчитать коэффициент массопередачи и среднюю движущую силу в ИР3.
Подготовка к занятию
1. Изучить рекомендуемый материал занятия в конспектах лекций и учебниках: [1, С. 24–30], [3, С. 286–287, С. 291–292].
2. Выучить определения основных терминов и понятий.
3. Подготовить письменные мотивированные ответы к тестовому заданию № 3.
4. Подготовить необходимые данные для расчета коэффициента массопередачи и средней движущей силы в ИР3-4.
Основные термины и определения
массопередача
коэффициент массопередачи
диффузионное сопротивление
минимальный расход поглотителя
оптимальный расход поглотителя
аддитивность фазовых сопротивлений
лимитирующая стадия при массопередаче
модели массопереноса
движущая сила массопереноса
число единиц переноса
высота единицы переноса
Занятие № 4