Законы диффузии.

Конвективная диффузия – это перенос вещества из участка с большей концентрацией в меньшую концентрацию объемами, струйками текучих сред в результате их взаимного перемешивания.

Количество вещества, протекаемого от основного потока до встречи с ламинарным слоем определяется по закону Щукарева:

М – количество компонента, переходящего из газа в жидкость,

β – коэффициент массотдачи,

F- поверхность контакта (абсорбции)

коэффициент массоотдачи представляет собой количество вещества, диффузирующего в единицу времени из окружающей среды к единице поверхности раздела фаз при разности концентрации компонента в объеме среды и у поверхности равным 1.

В ламинарном слое протекают молекулярно-диффузиционный процесс, который описывается законом Фика:

Д – коэффициент диффузии,

Физический смысл коэффициента диффузии (Д) представляет собой количество вещества, переходящего в единицу времени через единицу поверхности при градиенте концентрации, равном 1.

Коэффициент диффузии для газов:

где Т- абсолютная температура,

Р – давление,

V_а, V_в – молекулярные объемы газов,

М_а, М_в – молекулярные массы газов.

Пример: NH₃ и воздух.

V _NH3 = V_N+3V_H=15, 6+3*3, 7=26, 7 см³/моль

V _возд = 29, 9 м³/моль

М _NH3 = 17

М _возд= 29

t = 50^оС

Р = 1 атм.

После подстановки данных:

Д_{NH3 в возд} =0, 208 * 10 ^-4м²/с,

формула Уилки Чанга

V_а – атомный объем компонента,

ά – поправочный коэффициент,

μ – вязкость жидкости.

ά _воды=2, 6; ά _{метанола}=1, 9 ά _эфира=1, 0

После подстановки данных:

Д_{ж (NH3 в воде)}= 0, 413*10^-8м²/с

β _{ламинарного слоя}=f(ρ, μ, Д, Т, Р, …)

β d/Д= 0, 023(Wdρ /μ)^0.8*(μ /ρ Д)^{0, 4} – массопередача

ά d/= 0, 023(Wdρ /μ)^0.8*(С_р*ρ)^{0, 4} – теплопередача

после решения системы 2-х уравнений

ά /β =(λ /Д)^{0, 6}*(С_р*ρ)^{0, 4}

Решая систему уравнений:

I М=β _уF(у-у^/)

II М= у^/-mу процесс растворения

III М=β _хF(х^/-х)

Решение системы:

Основное уравнение абсорбции

Коэффициент абсорбции или массопередачи:

F – коэффициент абсорбции

(у-mх)=∆ у_ср – средняя движущая сила процесса абсорбции

Основное уравнение абсорбции:

Основное уравнение, с которого начинается расчет абсорбционного аппарата: