3. Массоотдача. Уравнение массопередачи.

Турбулентная диффузия. Количество вещества, переносимого в пределах фазы турбулентной диффузией, по аналогии с молекулярной диффузией определяют по уравнению

где  коэффициент турбулентной диффузии.

Коэффициент турбулентной диффузии имеет ту же размерность, что и коэффициент молекулярной диффузии D, т.е. м²/с, однако в отличие от D он не является физической константой и зависит от гидродинамических условий.

Конвективная диффузия. Количество вещества, переносимого в пределах фазы, вследствие конвективного переноса вместе с самой средой в направлении ее движения, пропорционально скорости движения среды. Суммарный перенос вещества в результате конвективного переноса и молекулярной диффузии по аналогии с теплообменом называют конвективным массообменом или конвективной диффузией.

Распределение концентраций при переносе вещества путем молекулярной и конвективной диффузии определяется в самом общем виде дифференциальным уравнением

где  коэффициент массоотдачи; _гр = сс_гр движущая сила между ядром потока и границей раздела фаз; c и с_гр концентрации соответственно в ядре потока и на границе раздела фаз.

Последнее уравнение отражает факт переноса массы из ядра потока к границе раздела фаз (с>c_гр) или от границы в ядро потока (с<c_гр).

Коэффициент массоотдачипредставляет собой массу вещества, прошедшую через единицу поверхности в единицу времени при разности концентраций в ядре потока и на границе раздела фаз, равной единице.

Коэффициент массоотдачи характеризует скорость переноса массы в пределах одной фазы; его величина зависит от гидродинамических и физико-химических факторов, а также типа и размеров аппарата.

Ключевые слова и выражения

Массообменный процесс; массопередача; диффузия- молекулярная, турбулентная, конвективная;массоотдача; равновесное состояние; разность концентраций;

Вопросы для самопроверки:

1. Дайте определение процессу массообмена?

2. Классификация массообменных процессов

3. Равновесие при массопередаче. Законы Фика.

4. Массоотдача.

5. Уравнение массопередачи.

Лекция 12

ПРОЦЕСС СУШКИ

ПЛАН:

1. СУШКА. СПОСОБЫ СУШКИ.

2. МАТЕРИАЛЬНЫЙ И ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС СУШИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ.

3. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ СУШИЛОК.

1. Сушка. Способы сушки.

Сушка – это процесс удаления влаги из твердых материалов путем ее испарения и отвода образующихся паров.

Применяется с целью:

– повышения качества конечного продукта;

– предотвращения слеживаемости материала;

– удешевления транспортировки.

По физической сущности сушка является процессом совместного тепломассопереноса и сводится к перераспределению и перемещению влаги под воздействием теплоты из глубины высушиваемого материала к его поверхности и последующему ее испарению.

По способу подвода тепла к высушиваемым материалам различают следующие виды сушки:

– конвективная– сушильный агент и высушиваемый материал непосредственно соприкасаются друг с другом;

– контактная – тепло передается от теплоносителя к материалу через разделяющую их стенку. Отсутствует контакт между высушиваемым веществом и сушильным агентом, что важно при сушке гигроскопичных и окисляющихся материалов или тогда, когда влага является ценным компонентом;

– инфракрасная– с помощью теплового излучения (для сушки пленочных материалов);

– сушка токами высокой частоты – под действием переменного электрического тока заряженные частицы, дипольные молекулы внутри материала начинают колебаться, передвигаются, т.е. совершают механическое движение, при этом выделяется тепло, которое идет на испарение влаги;

– сублимационная сушка – удаление влаги из материала после предварительного ее перевода в твердое состояние (замораживание). Чаще всего используют вакуум, испарение происходит при низких температурах.

Принципиальная схема процесса. В технике и химической технологии сушку осуществляют двумя основными способами:

– нагреванием влажных материалов путем непосредственного контакта с газовым теплоносителем (воздух, топочные газы и др.) – газовая или конвективная сушка (рис. 12.1, а);

– нагреванием влажных материалов через твердую перегородку – контактная сушка (рис. 12.1, б).

Сушка, как и выпаривание, является очень дорогим процессом (для испарения влаги, требуется много энергии), поэтому сушке должно предшествовать механическое удаление влаги: центрифугирование, отжим и др.

Рис. 12.1. Принципиальные схемы сушки:

а) конвективная; б) контактная;

1 – вентилятор; 2 – калорифер; 3 – сушильная камера