Кристаллизация. Материальный и тепловой балансы процесса кристаллизации

Технологические процессы, скорость протекания которых определяется скоростью переноса вещества (массы) из одной фазы в другую, называются массообменными процессами.

К таким процессам относятся:

1) абсорбция,

2) адсорбция,

3) ректификация,

4) экстракция,

5) сушка,

6) кристаллизация.

Скорость протекания этих процессов определяется скоростью диффузии.

Процесс, при которых переход вещества из одной фазы в другую происходит путём диффузии, называются процессами массопередачи. В процессах массопередачи участвуют две фазы, в которых распределяется третье вещество. Фазы являются носителями распределяемого вещества и непосредственно в процессе массопередачи не участвуют.

Диффузионные (массообменные) процессы, как правило, осуществляются в противоточных аппаратах, где участвующие в массообмене фазы протекают навстречу друг другу. Поэтому для вывода уравнения материального баланса массообменных процессов рассматривается движение потоков в противоточном аппарате.

Обозначим весовые скорости фаз жидкой L и газовой G вдоль поверхности их раздела в килограммах в час. Содержание в них распределяемого компонента обозначим в килограммах на килограмм фазы: в фазе L – через х и в фазе G – через у.

Допустим, что рабочая концентрация распределяемого компонента выше его равновесной концентрации у > ур, и поэтому компонент будет переходить из фазы G в фазу L.

Фазы являются носителями распределяемого вещества и в процессе массообмена не участвуют. Для бесконечно малого элемента поверхности dF фазового контакта материальный баланс в отношении распределяемого между фазами компонента выразится дифференциальным уравнением

dM = -G×dy = L×dx

Интегрируя уравнение в заданных пределах концентраций распределяемого вещества от ун до ук и от хн до хк

или М = G(ун - ук) = L(хн - хк) - получим уравнение материального баланса массообмена для всей поверхности фазового контакта в рассматриваемом аппарате.

Из уравнения находятся соотношения между весовыми потоками фаз

и удельный расход растворителя

=

Для любого произвольно взятого сечения аппарата выше линии MN с концентрацией фаз у и х, проинтегрировав уравнение материального баланса в пределах от ун до ук и от хн до хк получим

G(ун - ук) = L(хн - хк) – уравнение материального баланса для части аппарата (выше MN).

Из уравнения находим

Это уравнение называется уравнением рабочей линии процесса массообмена. Оно выражает зависимость между неравновесными составами фаз у,х в любом сечении аппарата.

Величины G, L, ук, хк известны и являются постоянными, поэтому можно обозначить

ук – L/G × хк через В, отношение L/G через А.

Тогда уравнение рабочей линии можно написать в виде: у = Ахк + В

Это уравнение прямой линии, из которого следует, что концентрации распределяемого вещества в фазах G и L связаны линейной зависимостью.

«Минеральное сырье Казахстана. Безотходная технология»

Поиск по сайту: