Масса алмасу аппаратын есептеу

63 
Массалық – 100 бірлік ерітінді массасындағы ерітілген зат массасының 
бірлік саны. Мысалы, 15% натрий хлоридінің ерітіндісі – ерітінді, оның 100 
грамында 15 г натрий хлориді және 85 г су болады.
Көлемді мольді – ерітінді көлемінің бірлігіне (1 дм
3
) ерітілген зат молінің 
саны. 
Массалық мольді – 1000 г еріткіштегі ерітілген зат молінің саны. 
Салыстырмалы мольді (мольдік үлес) – қарастырылатын зат молінің 
санының ерітіндегі барлық заттардың молінің жалпы санына ара қатынасы.
Масса алмасу процесі жүйеде тепе-теңдік концентрацияға қол жеткенде 
тоқтатылады. 
Масса алмасу аппаратындағы процестер тепе-теңдігінің негізгі шарты – 
фазалардың тепе-теңдігі. Тепе-теңдіктен заттар жағдайының ауытқуы кезінде, 
мысалы термодинамикалық параметрлердің өзгеруі нәтижесінде тепе-теңдікті 
қайта қалпына келтірудің ауыспалы процесі (Ле Шателье принципі) жүзеге 
асады.
Тепе-теңдік жағдайы Гиббс фазаларының ережесіне бағынады. Оған 
сәйкес сыртқы факторлардан температура мен қысым әсер ететін тепе-теңдік 
термодинамикалық жүйесінің еріктік дәрежесінің саны S, компаненттер саны К 
минус фазалар Ф саны плюс екіге тең. 
S = К – Ф + 2. 
 
 
 
 
(90) 
 
Еріктік дәрежесінің саны – бұл тәуелсіз ауыспалылар (температура, 
қысым, 
концентрация) 
саны. 
Олардың 
кез 
келген 
мәндерінде 
термодинамикалық тепе-теңдік болуы мүмкін. Мысалы, тек қана су буларынан 
тұратын жүйеде (компаненттер саны К=1, фазалар саны Ф=1):
S = 1 – 1 + 2 = 2. 
Бұл жүйенің екі параметрі (мысалы, температура мен қысым) тепе-
теңдікті бұзусыз, яғни жаңа фазаны құрусыз кең шектерде өзгере алады. Егер 
де осы жүйеде жаңа фаза – сұйық пайда болса, онда фазалар саны тепе-тең 
болады Ф=2 және сонда:
S = 1 – 2 + 2 = 1. 
Бұл жүйеде тепе-теңдік жағдайында тәуелсіз бір ғана параметр (мысалы 
температура) өзгере алады. Қысым бұл ретте берілген температураға сәйкес 
деңгейде орнайды. Бұл сұйықтан будың қосымша булануы салдарынан немесе 
бу бөліктерінің конденсациясы нәтижесінен болады. Бұндай жүйені ылғалды 
қаныққан бу деп атайды.
Егер де бұл жүйеде үшін фаза – қатты дене пайда болса, онда Ф = 3, S = 
0. бұл жағдайда жүйе барлық еріктен айырылады, яғни ол температура мен 
қысымның бір қатаң белгіленген мәні кезінде ғана жүзеге асуы мүмкін.

64 
Масса алмасу аппаратындағы материалдық балансты биіктігі Н 
аппаратында (16-сурет) қарастырайық. Ол тігінен орналасқан және онда 
компаненттердің екі фазасы бір-біріне қарсы қозғалады.
Үстінен аппаратқа екінші компаненттің бастапқы концентрациялы (С
2н
) 
сұйық (m
2н
) келеді, ал астынан соңғы концентрациялы (С
2к
) сұйық (m
2к
) 
жойылады. Астынан бірінші компаненттің бастапқы концентрациялы (С
1н
) газ 
(m
1н
) келеді, ал үстінен соңғы концентрациялы (С
1к
) газ (m
1к
) жойылады. 
16-сурет. Масса алмасу аппаратында екі фазалы ағынның қозғалу 
сызбасы 
Стационарлы шарттардағы шығындарды елемей, материалдық баланс 
теңдеуін келесілей жазуға болады: 
m
2н
+ m
1н
= m
2к
+ m
1к
; 
m
2н
С
2н
+ m
1н
С
1н
= m
2к
С
2к
+ m
1к
С
1к
. 
Егер де бұны көптеген процестердегі сияқты алсақ, 
m
2н
≈ m
2к
≈ m
2
; m
1к
≈ m
1н
≈ m
1
онда аламыз 
н
к
(91) 
Соңғы теңдеу процестің жұмыс сызығының теңдеуі деп аталады. ол 
аппараттың барлық кескінінде ізделетін компаненттің концентрациялары 
арасындағы байланысты орнатады.
Масса беру процесінде қозғаушы күші ретінде ағын ядросы мен фазалар 
бөлінуінің шегіндегі концентрация айырмашылығы, ал жүйе реакциясы ретінде 
– тасымалданатын заттың ағын массасы қызмет атқарады. Олардың 
феноменологиялық тәуелділіктегі байланысы мына түрде көрсетіледі: 
dM = α∆C,
(92) 
 
мұнда, α – тұрақты. 
Аппараттарды есептеу кезінде α тұрақтыдан аппаратты сипаттайтын 
көбейткішті бөледі. бұл массаалмасу бетінің ауданы F. Онда былай болады: 

65 
dM = β∆CF; βF=α. 
(93) 
β тұрақтыны массаберу коэффициенті деп атайды.

жүктеу/скачать 1.73 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: