Описание массопередачи между газом и жидкостью.

Растворимость газа в жидкости подчиняется закону Генри, если концентрация растворенного газа не велика, а температура и давление далеки от критических. Согласно закону Генри равновесное парциальное давление растворенного газа PA над раствором прямо пропорционально его концентрации в жидкой фазе СА:

(165)

где НА – коэффициент пропорциональности, называемый константой Генри или константой фазового равновесия.

 

 

РА Граница раздела фаз

 


Газ РАр

САр Жидкость

 

СА

 

Рисунок 46. Схема распределения парциального давления и концентрации растворяемого газообразного вещества А в фазах при массопередачи.

Скорость массоотдачи от газа к жидкости пропорциональна движущей силе – разности парциальных давлений компонента А в ядре газового потока РА и на границе раздела фаз РАр:

(166)

где bГ - коэффициент массоотдачи со стороны газовой фазы.

Скорость массоотдачи от жидкости к газу:

(167)

где bЖ – коэффициент массотдачи со стороны жидкой фазы; САр – концентрация растворенного реагента А на границе раздела фаз; СА – концентрация растворенного компонента А в основной массе жидкой фазы.

Обычно при расчете процессов массопередачи принимают, что на границе раздела фаз достигается равновесие. Однако это справедливо если сопротивлением переносу через границу можно пренебречь. При равновесии в соответствии с законом Генри:

(168)

Для вывода уравнения скорости массопередачи, учитывающего сопротивление и со стороны жидкой, и со стороны газовой фазы, запишем уравнения (166) и (167) в следующем виде:

(169)

(170)

В уравнении (170) концентрация растворенного компонента на границе раздела фаз САр выражена через парциальное давление этого вещества на границе раздела фаз в соответствии с уравнением (167).

В условиях равновесия скорости массоотдачи от газовой фазы к жидкой или от жидкой фазы к газовой равны между собой .

Почленно складывая уравнения (169) и (170), получим уравнение, не содержащее неизвестной величины парциального давления РАр на границе раздела фаз:

(171)

или

(172)

Уравнение (172) для расчета скорости массопередачи содержит лишь экспериментально определяемые величины РА (парциальное давление растворяемого компонента в газовой фазе) и СА (концентрация этого компонента в основной массе жидкости), а также коэффициент массопередачи:

(173)

В уравнение (173) для определения коэффициента массопередачи КМ входят коэффициенты массоотдачи bГ и bЖ, которые , как правило. Могут быть определены экспериментально в виде объемных коэффициентов массопередачи bГа и bЖа, где а – удельная поверхность контакта фаз, м23. Константа фазового равновесия определяется по равновесным данным о растворимости газов.

При протекании процессов массопередачи сопротивление может быть равномерно распределено в жидкой или газовой фазе; возможны также случаи, когда преобладает сопротивление в жидкой фазе или, наоборот в газовой.

Например, когда сопротивление сосредоточено в газовой фазе, т.е. 1/bГ >> НА/bЖ уравнение (172) примет более простой вид:

(174)

Если же вещество А, растворившись, вступает в быструю химическую реакцию с компонентами, находящимися в жидкой фазе, то его концентрация в основной массе жидкости будет бесконечно мала и тогда

(175)

Наличие или отсутствие лимитирования процесса массотдачей в одной из фаз в сильной степени зависит от числового значения коэффициента распределения НА. При малых значениях НА, что отвечает высокой растворимости газа в жидкости

(176)

т.е. процесс абсорбции лимитируется массотдачей в газовой фазе. При больших значениях НА

(177)

т.е. сопротивление массопередаче сосредоточено в жидкой фазе.








Дата добавления: 2014-12-26; просмотров: 1500;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.