Процесс выпаривания растворов
Способы выпаривания, выпарные аппараты, конструкции, интенсификация процессов выпаривания. Движущая сила выпаривания, температурные потери, схема передачи тепла в выпарных установках. аконы Дальтона, Генри, Рауля, идеальные и неидеальные системы.
| Рубрика | Химия |
| Вид | шпаргалка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 16.06.2010 |
| Размер файла | 1,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В промышленностти часто разделяют не бинарные, а много компонентные смеси. В отличии от бинарных смесей, обладающих двумя степенями свободы, у многокомпонентной смеси число степеней свободы равно числу комнонентов.
Число колонн для ректификации многокомпонентной смеси должно быть на 1 меньше, чем число компонентов, которые требуется разделить.
а. компоненты А и В более летучи, чем С
б. компоненты В и С менее летучи, чем А
41. Сушка, способы и особенности процесса сушки
Сушка - сложный диффузионный тепло - и массообменный процесс. Скорость сушки определяется скоростью диффузии влаги из глубины высушиваемого материала в окружающую среду.
По способам подвода тепла выделяют следящие виды сушки:
конвективная сушка (непосредственное соприкосновение материала с сушильным агентом (обычно нагретый воздух, топочные газы))
контактная сушка (тепло передается от теплоносителя к материалу через стенку)
специальные виды сушки (радиационная (инфракрасными лучами), диэлектрическая (токами высокой частоты), сублимационная (сушка в замороженном состоянии при глубоком вакууме))
Выбор типа сушилки зависит от химических свойств материала. Так, при сушке материалов с органическими растворителями используют герметичные аппараты и сушку обычно проводят под вакуумом; при сушке окисляющихся материалов применяют продувку инертными газами; при сушке жидких суспензий используют распыливание материала.
42. Основные параметры влажного газа, I-x диаграмма
Абсолютная влажность, [кг/м3] - количество водяного пара в объеме влажного воздуха.
Относительная влажность (степень насыщения) - отношения массы водяного пара в 1м3 влажного воздуха при данных условиях к максимально возможной массе водяного пара в 1м3 воздуха при тех же условиях.
Влагосодержание - масса водяного пара во важном воздухе, приходящаяся на 1 кг абсолютно сухого воздуха.
Энтальпия - относится к 1 кг абсолютно сухого воздуха и определяется при данной температуре воздуха как сумма энтальпий сухого воздуха и водяного пара
I=сс. в. t+xiп
I-xдиаграмма влажного воздуха:
43. Изображение процессов при сушке на I-x диаграмме
Теоретическая сушилка Действительная сушилка
С предварительным прогревом по зонам
44. Примерный механизм процесса сушки
При конвективной сушке физическая сущность процесса сводится к удалению влаги из материала за счет разности парциальных давлений над материалом и в окружающей среде . Процесс сушки происходит при условии, что . При равенстве парциальных давлений наступает состояние равновесия и процесс сушки прекращается. При этом в материале установится влажность, называемая равновесной . Если сушить материал до влажности ниже равновесной, то неизбежно наступит состояние, при котором , и материал начнет увлажняться. Этот процесс называют сорбцией. Обычно сушку ведут до равновесной влажности.
При сушке удаление влаги с поверхности связано с диффузией влаги изнутри материала к поверхности. Эти два процесса должны находится в строгом соответствии, в противном случае возможно пересыхание, коробление поверхности материала и ухудшение его качества.
Таким образом, при конвективной сушке влага перемещается к поверхности за счет градиента влажности, градиент температуры несколько тормозит процесс. За счет разности температур на поверхности и внутри материала происходит движение влаги внутрь, в направлении снижения температуры.
Равновесная влажность, а следовательно протекание процесса сушки зависят от свойств высушиваемого материала, характера связи с ним влаги и параметров окружающей среды. Связь влаги с материалом может быть механической, физико-химической и химической.
Капиллярно связанная влага заполняет макро - и микрокапилляры. Она механически связанна с материалом и наиболее легко удаляется. Давление пара над поверхностью материала тем меньше, чем прочнее связь между водой и материалом. Наиболее прочна эта связь у гигроскопических веществ. Давление пара над ними наиболее отличается от давления насыщенных паров.
Адсорбционно связанная влага. Влажность обусловлена адсорбцией воды на наружной поверхности материала и на поверхности его пор. Осмотически связанная влага находится внутри структурного скелета материала и удерживается осмотическими силами. В этих двух случаях связь воды с материалом имеет физико-химическую природу.
Химически связанная влага. Под химически связанной влагой понимают воду гидроокиси, которая в результате реакции гидратации вошла в состав гидроокиси и соединений типа кристаллогидратов. Связь нарушается только в результате химического воздействия (иногда в результате прокаливания), и влага не удаляется при сушке. Влажному материалу присущи все формы связи с водой, и очень трудно разграничить периоды сушки, соответствующие различным видам связи молекул воды с молекулами вещества. Поэтому экспериментальным путем строят изотермы сорбции при постоянной температуре. Изотермы сорбции позволяют установить связь между влажностью материала и относительной влажностью воздуха, а также определить равновесную влажность при сушке.
45. Равновесие при сушке
Возможны 2 процесса:
1. сушка (десорбция влаги) pм>pп
2. увлажнение (сорбция влаги) pм<pп
При pм=pп наступает динамическое равновесие, которому соответствует предельная влажность материала (wp).
Равномерная влажность зависит от парциального давления пара над материалом или пропорциональной ему величины относительной влажности и определяется опытным путем.
Зависимости wp от относительной влажности при постоянной температуре - изотермы (2) сорбции (увлажнение материала) и (1) десорбции (удаление влаги из материала)
Наблюдается петля гестерезиса.
Форма связи влаги с материалом (по Рибендеру):
химическая
физическая (капилляры)
физико-химическая (адсорбционно и осмотически связанная)
46. Материальный и тепловой балансы процесса сушки, внутренний баланс сушки
М.Б. по всему материалу:
, по абсолютно сухому веществу в высушиваемом материале:
, где G1-масса поступающего влажного материала, G2-масса высушенного материала, w1и w2 - начальная и конечная влажность материала, W-масса влаги, удаляемой из материала.
Тепловой баланс:
Приход тепла: С наружным воздухом (LI0), с влажным материалом (с сухим материалом (G2cMи1), с влагой, испаряемой из материала (WcВи1), с транспортными устройствами (GТTТtтн), в основном калорифере (QК), в дополнительном калорифере (QД)).
Расход тепла: С отработанным воздухом (LI2), с высушенным материалом (G2cMи2), с транспортными устройствами (GТTТtтк), приход тепла в окружающую среду (QП))
LI0+G2cMи1+WcВи1+GТTТTtтн+QК+QД=LI2+G2cMи2+GТTТtтк+QП
Из этого, расход тепла на сушку:
QК+QД= L (I2 - I0) + G2cM (и2-и1) + GТTТ (tтк-tтн) - WcВи1+QП делим на W:
qК+qД=l (I2-I0) +qМ+qТ+ cВи1+qП (q-удельные расходы)
Внутренний баланс сушилки - величина, выражающая разность между приходом и расходом тепла непосредственно в сушилке без учета тепла, приносимого и уносимого воздухом, нагретом в основном в калорифере.
qК=l (I1-I0)
l (I1-I0) +qД=l (I2-I0) +qМ+qТ+ cВи1+qПилиl (I2-I1) =qД+ cВи1-qМ-qТ-qП
(qД+ cВи1) - (qМ+qТ+qП) =Д
Д=l (I2-I1) I2=I1+Д/l
47. Варианты процесса сушки
С частичной рециркуляцией
48. Кинетика сушки
Кинетика сушки характеризуется изменением во времени средней влажности материала, отнесенной к количеству абсолютно сухого материала. Зависимость между влажностью материала от времени - кривая сушки.
AB - период прогрева
BC - период постоянной скорости сушки
C - первая критическая влажность
CDE - период падающей скорости сушки
D -точка перегиба, вторая критическая влажность
K - равновесная влажность
Скорость сушки: v=dwc/dt, кривая vот t- кривая скорости сушки.
Подобные документы
Технологические схемы процесса выпаривания. Конструкции выпарных аппаратов. Принцип действия проектируемой установки. Определение поверхности теплопередачи. Расчет толщины тепловой изоляции. Определение гидравлического сопротивления теплообменника.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 29.11.2010Проект однокорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания раствора хлорида аммония. Материальный баланс процесса выпаривания. Определение температур, давлений в узловых точках технологической схемы. Тепловой баланс выпарного аппарата.
курсовая работа [346,4 K], добавлен 19.01.2011Технологический, полный тепловой расчет однокорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания водного раствора нитрата калия. Чертеж схемы подогревателя начального раствора. Определение температур и давлений в узловых точках аппарата.
курсовая работа [404,1 K], добавлен 29.10.2011Процесс выпаривания. Описание технологической схемы выпарной установки, ее преимущества и недостатки. Теплотехнический и механический расчёт выпарных аппаратов и их вспомогательного оборудования. Узел подогрева исходного раствора, поддержания вакуума.
курсовая работа [45,3 K], добавлен 04.01.2009Основные направления в развитии теории растворов. Термодинамические условия образования растворов. Методы определения парциальных молярных величин. Закон Рауля, предельно разбавленные и неидеальные растворы. Азеотропные смеси и законы Гиббса-Коновалова.
курсовая работа [67,5 K], добавлен 24.12.2014Характеристика исходного сырья, методы и технологическая схема производства аммиачной селитры; физико-химические свойства, технические требования к готовой продукции, ее применение. Основная аппаратура узла для выпаривания растворов аммиачной селитры.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 11.10.2011- Расчет и подбор двухкорпусной выпарной установки непрерывного действия для выпаривания нитрата калия
Схема двухкорпусной выпарной установки. Расчет подогревателя. Количество передаваемого тепла от конденсатора к воде. Расход греющего пара. Подготовка к расчету коэффициента теплопередачи. Расчет коэффициента теплопередачи, поверхности теплообмена.
курсовая работа [93,7 K], добавлен 04.01.2009 Основные методы количественного химического анализа, применяемые при определении нефтепродуктов в водах. Удаление экстрагента путем выпаривания. Интенсивность флуоресценции растворов различных нефтепродуктов в гексане. Метод газовой хроматографии.
статья [96,9 K], добавлен 02.06.2009Теоретические основы процесса выпаривания. Устройство, принцип работы выпарного аппарата с выносной греющей камерой. Определение расхода охлаждающей воды, диаметра и высоты барометрического конденсатора. Расчет вакуумнасоса, теплообменного аппарата.
курсовая работа [99,2 K], добавлен 19.06.2015Методы расчета выпарной установки непрерывного действия, для выпаривания раствора сульфата натрия. Составление технологической схемы выпарной установки, расчет основного аппарата, подбор вспомогательного оборудования (теплообменной и насосной аппаратуры).
курсовая работа [1,4 M], добавлен 23.12.2010
