- •Введение
- •1 Характеристика основных стадий технологического процесса
- •2 Классификация основных процессов
- •В. По способу организации
- •С. По изменению параметров процесса во времени
- •3 Материальный и энергетический балансы процессА
- •4 Интенсивность процесса
- •5 Виброреология дисперсных систем
- •6 Гидромеханические процессы
- •6.1 Внешняя задача гидродинамики
- •Потеря энергии в таких условиях связана в основномс преодолением сопротивления трения.
- •6.2 Осаждение частиц под действием силы тяжести
- •6.3 Смешанная задача гидродинамики
- •6.3.1 Гидродинамика слоя зернистого материала
- •6.4 Процессы образования неоднородных систем
- •6.4.1 Общая характеристика неоднородных систем
- •6.4.2 Методы получения неоднородных систем
- •6.5 Течение неньютоновских жидкостей
- •6.5.1 Основные понятия реологии
- •6.5.2 Идеальные законы реологии
- •6.5.3 Моделирование реологических свойств
- •6.6 Гидродинамика неньютоновских жидкостей
- •6.7 Вязкость жидких дисперсных систем
- •7 Методы формования
- •7.1 Формование литьем
- •7.2 Пластическое формование (экструзия)
- •7.3 Прессование
- •7.4 Виброформование
- •7.4.1 Основы виброреологии
- •7.4.2 Виброуплотнение
- •8.1 Измельчение в промышленности строительных материалов
- •8.1.1 Закономерности процесса измельчения
- •8.1.2 Кинетика измельчения
- •8.1.3 Влияние среды на процесс измельчения
- •8.1.4 Методы измельчения в технологии строительных материалов
- •8.2 Дробление материалов
- •8.3 Помол материалов
- •8.4 Классификация материалов
- •8.4.1 Механическая классификация
- •8.4.2 Способы выражения зернового состава материалов
- •8.4.3 Условия прохождения зерна через сито
- •8.4.4 Способы грохочения
- •8.4.5 Принципы подбора зернового состава материалов
- •8.5 Выбор дробильно-помольного оборудования
- •9 Перемешивание материалов
- •10 Тепловые и массобменные процессы
- •10.1 Общие сведения о тепловых процессах
- •10.2 Классификация тепловых процессов
- •10.3 Движущая сила тепловых процессов
- •10.4 Теплообмен при изменении агрегатного состояния
- •10.4.1 Теплообмен при конденсации паров
- •10.4.2 Теплообмен при растворении вещества
- •10.5 Внешний и внутренний теплообмен
- •10.5.1 Внешний теплообмен
- •10.5.2 Внутренний теплообмен
- •10.6 Массообменные процессы
- •10.6.1 Основные закономерности массообмена
- •10.6.2 Уравнение массопередачи
- •10.6.3 Массоперенос в капиллярно-пористых телах
- •10.6.4 Внутренний и внешний массообмен
- •10.7 Классификация теплообменных аппаратов
10.6.2 Уравнение массопередачи
В связи с тем, что определить градиент концентрации фаз непосредственно у границы их раздела трудно, уравнения молекулярной диффузии для определения количества вещества, перешедшего через поверхность раздела, не всегда применимы.
Поэтому процесс перехода вещества из одной фазы в другую определяется основным уравнением массопередачи. Исходя из общей кинетической закономерности технологических процессов, устанавливающей зависимость скорости процесса от движущей силы и сопротивления, следует, что:
, (10.21)
где c – движущая сила процесса; R – сопротивление массопередачи.
Если в это уравнение вместо сопротивления ввести обратную величину K = 1/R, т.е. коэффициент скорости, то получим основное уравнение массопередачи:
(10.22)
Коэффициент скорости K называют коэффициентом массопередачи, который показывает, какое количество вещества переходит из одной фазы в другую через единицу поверхности раздела в единицу времени при движущей силе массопередачи, равной единице.
10.6.3 Массоперенос в капиллярно-пористых телах
Многие массообменные процессы технологии строительных материалов происходят при взаимодействии среды (жидкости, газа) с капиллярно-пористыми телами. В таких системах массообмен через поверхность раздела фаз взаимосвязан с потоком распределяемого вещества в порах и капиллярах твердой фазы.
Перемещение вещества в объеме твердой фазы называют массопроводностью. Массопроводность не только определяет скорость массообмена капиллярно-пористого тела с омывающей его средой, но и влияет на свойства получаемых материалов.
Перенос вещества в капиллярно-пористом теле происходит в результате одновременного действия различных физических факторов. Ввиду сложности реальной структуры капиллярно-пористого тела при анализе механизмов переноса вещества пользуются модельными представлениями о капилляре, как о прямом цилиндрическом канале постоянного сечения.
Количество диффундирующего вдоль цилиндрической поры вещества при разности концентраций c определяют по уравнению:
, (10.23)
где L –длина капилляра.
При наличии перепада давления на концах капилляра большого диаметра перенос вещества в нем происходит в результате вязкого, обычно ламинарного, течения. Количество перенесенной по капилляру таким способом жидкости определяют по уравнению:
, (10.24)
где r – радиус капилляра; - кинематическая вязкость жидкости; P – перепад давления на концах капилляра.
Если радиус капилляра меньше длины свободного пробега молекул, то вследствие частых соударений молекул переносимого вещества со стенкой капилляра, законы диффузии, справедливые только для сплошной среды, в данном случае не применимы. Перенос вещества таким течением, называемым кнудсеновским или эффузией, определяют для изотермического потока с помощью уравнения:
, (10.25)
где M – молекулярная масса переносимого вещества.
Ввиду того, что теоретический расчет массопроводности на основе анализа отдельных элементарных процессов невозможен, а также, учитывая их градиентный характер, массопроводность в капиллярно-пористых телах принято оценивать единым эквивалентным диффузионным переносом:
, (10.26)
где Dэ – коэффициент эффективной диффузии, характеризующий суммарный массоперенос в реальном капиллярно-пористом теле.
В отличие от обычного коэффициента диффузии в уравнении Фика коэффициент эффективной диффузии зависит не только от свойств переносимого вещества, температуры и общего давления, но и в значительной степени от вида капиллярно-пористой структуры и размера капилляров. В нестационарном процессе массообмена его величина зависит от интенсивности отдельных элементарных процессов.