Массообменные процессы

Массообменные процессы - это процессы, сущность которых составляет перенос вещества из одной фазы в другую.

К ним относятся:

Сушка - удаление влаги из влажных материалов путем ее испарения. К сушке можно отнести и процесс копчения. При копчении процесс сушки сопровождается замещением удаленной влаги компонентами дыма, обладающими антисептическими свойствами, что повышает стойкость продуктов при хранении и придает им специфический ароматный вкус.

Сорбционные процессы (абсорбция, адсорбция и десорбция) - процесс поглощения каким-либо телом газов, паров или растворенных веществ из окружающей среды.

Экстрагирование - извлечение из сложного по составу вещества (твердого или жидкого) одного или нескольких компонентов с помощью растворителя, обладающего избирательной растворимостью.

Кристаллизация - возникновение и рост кристаллов.

Перегонка - однократное частичное испарение жидкой смеси и конденсация образующихся паров. Ректификация - многократное частичное испарение жидкой смеси и конденсация образующихся паров с целью разделения компонентов, входящих в жидкую смесь.
ОСНОВЫ МАССОПЕРЕДАЧИ

Массопередача - это массообмен между двумя фазами, разделенными поверхностью раздела.

Перенос массы в каждой из фаз может осуществляться двумя способами: молекулярной диффузией и конвективным переносом или массоотдачей.
Первый способ связан с тепловым движением структурных частиц (атомов, молекул и др), второй - с перемещением молярных объемов среды, т.е. объемов, состоящих из большого числа частиц.

Скорость массопередачи прямо пропорциональна движущей силе процесса и обратно пропорциональна сопротивлению. Величина движущей силы зависит от равновесных концентраций и направления течения процесса, сопротивление зависит от частных сопротивлений.

В общем случае процесс массопередачи состоит из трех последовательных этапов: диффузии компонента к межфазной поверхности, перехода через нее и диффузии в объем второй фазы.

Движущей силой массопередачи является разность концентраций компонента в данной фазе, т.е. рабочей концентрации и концентрацией компонента, равновесной с другой фазой. Количество вещества, переходящее из одной фазы в другую, называют диффузионным потоком.

Основное уравнение массопередачи записывается в виде:

M = K Δ C F,
где M - количество вещества, кг/с;

K - коэффициент массопередачи, кг/(м^2.с^.кг/м³);

Δ C - движущая сила, кг/м³;

F - площадь поверхности массопередачи, м².

Основным условием протекания процесса является нарушение равновесия между фазами из-за изменения температуры или давления. Процесс при этом будет происходить до восстановления равновесия. При приближении системы к состоянию равновесия движущая сила и скорость процесса уменьшается. В состоянии равновесия существует определенная зависимость между концентрациями компонентов в обеих
фазах. Любой концентрации X вещества в фазе L соответствует определенная равновесная концентрация этого вещества Y_р в фазе G, т.е.

Y_р = f(X).

Равновесие между фазами графически выражается на Y‑ X диаграмме кривыми равновесия. Конкретный вид закона определяется природой и концентрацией компонентов.