Методические рекомендации к изучению дисциплины и к организации самостоятельной работы студентов для модульно-рейтинговой технологии обучения Бийск (стр. 26 из 29)
- Модель обновления поверхности фазового контакта часто называют моделью проницания, или пенетрационной. По этой модели предполагается, что турбулентные пульсации постоянно подводят к поверхности раздела фаз свежую жидкость и смывают порции жидкости, уже прореагировавшей с газом (паром), то есть каждый элемент поверхности жидкости взаимодействует с газом (паром) в течение некоторого времени t (время контакта или обновления), после чего данный элемент обновляется.
Направление массообменных процессов – определение из какой фазы в какую будет переходить вещество. Причем направление перехода вещества определяется концентрациями вещества в фазах и условиями равновесия (в общем случае разностью химических потенциалов вещества в фазах): вещество переходит из той фазы, где его рабочая концентрация выше равновесной.
Общее число единиц переноса (ЧЕП) – изменение рабочей концентрации распределяемого между фазами вещества, приходящееся на единицу движущей силы: (ун – ук)/Dуср = nоу и (хк – хн)/Dхср = nох.
Объемный коэффициент массопередачи [Куv] = [M/VaDуср] = =[кг/м2∙с∙Dуср].КVУ = КУ∙а, где а – удельная поверхность насадки, м2/м3.
Оптимальный расход поглотителя находят с помощью технико-экономического расчета, и он соответствует минимуму затрат Зmin.
Перегонка – процесс, в котором разделяемая жидкая смесь нагревается до кипения, а образующийся пар отбирается и конденсируется.
Рабочая линия процесса – уравнение прямой, выражающее зависимость между рабочими концентрациями: у = Ах + В, (у = f(х)).
Рабочие концентрации (у, х) – действительные концентрации распределяемого вещества, которые всегда отличаются от равновесных.
Равновесная линия – линия, которая либо является кривой, либо, в частном случае, прямой линией и выражается зависимостью:
у* = f(х) или x* = f(y), (у* = mx или х* = mу) – геометрическое место точек равновесных концентраций.
Равновесные концентрации (у*, х*) – предельные концентрации распределяемого вещества в фазах для данных температуры и давления, установившиеся при равновесии.
Скорость массообменных процессов – количество вещества, переносимое в единицу времени через единицу поверхности контакта фаз.
Сушка – удаление влаги из твердых влажных материалов, в основном, путем ее испарения. Этот процесс представляет собой переход влаги из твердого влажного материала в газовую или паровую фазы. Применяют в технике для предварительного обезвоживания перерабатываемых веществ или обезвоживания готового продукта.
Теоретическая ступень изменения концентрации (теоретическая тарелка) – соответствует некоторому гипотетическому участку аппарата, на котором жидкость полностью перемешивается, а концентрации удаляющихся фаз (например, жидкости и газа) являются равновесными. Методу теоретических ступеней (тарелок) присущи серьезные недостатки, и обоснованный переход от теоретических к действительным тарелкам затруднителен. В связи с этим разработаны более совершенные методы, позволяющие определить аналитически или графически непосредственно число действительных ступеней (тарелок) аппарата.
Турбулентная диффузия – конвективный перенос вещества, осуществляемый под действием турбулентных пульсаций.
Фиктивная скорость фазы – отношение объемного расхода фазы Q (м3/с) к площади поперечного сечения S (м2) аппарата: [w] = [Q/S] = =[м/с] .
Химический потенциал есть функция, определяющая направление и предел самопроизвольного перехода данного компонента из одной фазы в другую при соответствующих превращениях:
где μi – химический потенциал;
G – энергия Гиббса;
Н – энтальпия;
U – внутренняя энергия системы;
ni – количество молей i-го компонента;
nj – количество молей остальных компонентов;
Р – давление;
Т – температура;
V – объем;
S – энтропия.
Число единиц переноса – изменение рабочей концентрации распределяемого между фазами вещества, приходящееся на единицу движущей силы; обратно пропорционально средней движущей силе процесса массопередачи.
Экстракция – извлечение растворенного в одной жидкости вещества другой жидкостью, практически не смешивающейся или частично смешивающейся с первой. Этот процесс представляет собой переход извлекаемого вещества из одной жидкой фазы в другую. Процесс применяют для извлечения растворенного вещества или группы веществ сравнительно невысоких концентраций.
5.14 Тестовые задания
5.14.1 Тесты к занятию № 1
1. Потенциалом переноса массы является:
а ) j = w∙ρ; б) j = cр∙ρ∙t; в) j = с или j = ρ.
2. Переход вещества из одной фазы в другую в изолированной замкнутой системе возникает самопроизвольно и протекает до тех пор, пока…
а) концентрация распределяемого вещества в фазах не будет одинаковой;
б) все вещество не перейдет в другую фазу;
в) химические потенциалы вещества в фазах не будут одинаковы.
3. В общем случае массообменные процессы протекают лишь при…
а) неравенстве концентраций распределяемого компонента в фазах;
б) нарушении фазового равновесия.
4. Способность рассматриваемого компонента к выходу из данной фазы характеризует…
а) содержание компонента в фазе;
б) коэффициент молекулярной диффузии;
в) химический потенциал.
5. В общем случае движущей силой процессов переноса вещества из фазы в фазу и мерой отклонения фаз от равновесного состояния является…
а) разность концентраций вещества в фазах;
б) разность температур фаз;
в) разность химических потенциалов вещества в фазах.
6. Вместо химического потенциала в качестве движущей силы процессов переноса вещества при анализе и расчете этих процессов рассматривают пропорциональную ему величину – изменение концентраций компонентов в фазах. При этом делают следующие допущения:
а) вид и концентрация других компонентов не оказывают влияния на процесс;
б) взаимодействие между одноименными молекулами гораздо больше, чем между разноименными;
в) система реальная.
7. В общем случае химический потенциал I-го компонента может быть определен по уравнению:
где U – внутренняя энергия;
G – энергия Гиббса;
H – энтальпия;
ni – ?
а) число компонентов в системе;
б) число молей компонента i в системе;
в) число степеней свободы.
8. В двухкомпонентной системе содержание компонента А определяется по уравнению:
хА = ( 
/МА)/( /МА + (1 – )/МВ),
где
– массовая концентрация (в долях);МА , МВ – молярные массы компонентов А и В.
В чем оно будет выражаться?
а) мольные доли;
б) массовые доли;
в) относительная массовая концентрация;
г) объемная концентрация.
9. Содержание NH3 в воде 0,5 кг NH3/кг р-ра. Чему равна относительная массовая концентрация NH3 ?
а) 
= 0,5; б) = 1; в) = 0,033; г) = 9.
10. Аммиак поглощается водой из воздуха. Если принять, что воздух – двухкомпонентная система, то чему равно число степеней свободы в этом процессе?
а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.
11. Аммиак поглощается водой из воздуха. Если принять, что воздух – двухкомпонентная система, а в воде содержится извлекаемый компонент, то чему равно число степеней свободы в этом процессе?
а) 1; б) 2; в) 3; г) 4.
12. Какая из представленных диаграмм равновесия соответствует процессу, в котором коэффициент распределения m не зависит от концентрации распределяемого компонента в фазах?
у у у tх х х ХА