Лекция 24 Основы массопередачи

1. Модуль № 4 Массообменные процессы

Лекция № 24
Основы массопередачи

2. Литература:

• Г.Д. Кавецкий, В.П. Касьяненко
«Процессы и аппараты пищевой
технологии».- М., КолосС, 2008.-591 с.:
ил.
• Процессы и аппараты пищевых
производств. Учебник для вузов в 2
книгах/ [А.Н. Острикова и др.]; под ред.
А.Н. Острикова.

3. План лекции:

• Общие сведения.
• Кинетика массопередачи.
• Материальный баланс массообменных
процессов.
• Основные законы массопередачи и
массоотдачи.

4. Контрольные вопросы:

– Какие процессы называют массообменными?
– В каких процессах пищевых производств происходит
массопередача?
– Как выглядит общее уравнение кинетики массопередачи?
– Что показывает коэффициент массопередачи?
– Какие случаи масообмена (по виду сред участвующих в
процессе) Вам известны?
– Что характеризует коэффициент диффузии?
– В чем отличие между коэффициентом массопередачи и
массоотдачи?

5. ВОПРОС 2. Кинетика массопередачи

(1)
Соотношение концентраций компонента в фазах в условиях
равновесия
называется коэффициентом распределения.

6.

Рис.1. Диаграмма равновесия при р = const и t = const

7.

• Обозначив величину, обратную
диффузионному сопротивлению, К= 1/R
(где R — диффузионное, или
массообменное, сопротивление), запишем
(2)

8.

• Нетрудно видеть, что dM/Fdτ является
скоростью массопередачи, отнесенной к
единице контакта фаз. Если dM отнесено к
единице времени, то
(3)
При к = const для всей поверхности массообмена
(4)

9. ВОПРОС 3. Материальный баланс массообменных процессов

Рис. 2. К составлению
материального баланса и
выводу уравнения рабочей линии процесса:
а—схема потоков в аппарате;
б— изображение рабочей линии в
координатах у—х

10.

• Для бесконечно малой площади
поверхности аппарата dF
(5)
Интегрируя это уравнение в пределах изменения
концентраций распределяемого вещества в аппарате,
получим
(6)
откуда определим массовые расходы

11.

• Интегрируя уравнение (5) в пределах от
начальных до текущих концентраций,
получим
откуда
определим связь между текущими
концентрациями
(7)
Аналогично для противоточного движения фаз
(8)
или

12. ВОПРОС 4. Основные законы массопередачи и массоотдачи

• Закон молекулярной диффузии (первый закон Фика),
основанный на том, что диффузия в газах и растворах
жидкостей происходит в результате хаотического
движения молекул, приводящего к переносу молекул
распределяемого вещества из зоны высоких концентраций
в зону низких концентраций, гласит: количество вещества,
перенесенного путем диффузии, пропорционально
градиенту концентраций, площади, перпендикулярной
направлению диффузионного потока, и
продолжительности процесса:
(9)

13.

определится из уравнения (9):
Значения коэффициента диффузии обычно берут из
справочников или находят по следующим формулам: для газов
(10)
для жидкостей
(11)

14.

Рис. 3. К выводу уравнения массоотдачи

15.

(12)
Размерность коэффициента массоотдачи

16.

• Для этого случая уравнение (12)
перепишется так:
Если β = const для всей поверхности контакта фаз,
(13)
β = Nuд D/l
(14)