Оѕтїстік ќазаќстан мемлекеттік фармацевтика академиясы



жүктеу 1.09 Mb.
бет7/10
Дата07.11.2018
өлшемі1.09 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Жалпы пайдалы температура айырмашылығы және оның корпустар бойынша таралуы

Көпкорпусты қондырғының жалпы пайдалы температура айырмашылығы ∆tобщ қыздыру буының температурасы Т1 мен соңғы корпустан конденсаторға баратын екіншілей будың температурасының айырмасына тең

(21)


∆tобщ қондырғыда толық пайдаланылмайды, өйткені температуралық шығындар (депрессиялар) бар. Сонда көпкорпусты буландыру қондырғысында ∆tпол қыздыру буының температурасы Т1 мен соңғы корпустан конденсаторға баратын екіншілей будың температурасының айырмасынан барлық корпустардағы температуралық шығындарды (депрессияларды) ∑∆ алып тастағанға тең болады

(22)

Көпкорпусты буландыру қондырғысын есептеудің үлгі тәсімі


  1. Буланатын судың жалпы мөлшерін W есептейді және оны корпустарға бөледі.

  2. Құрғақ заттар бойынша материалдық баланстан корпустардағы ерітінділердің концентрацияларын анықтайды..

  3. Қысымның жалпы төмендеуін анықтайды ∆Ркор=∆Р/n, n – корпустар саны.

  4. Корпустардағы екіншілей будың қысымдарын анықтайды

I – корпус ………………..Рвт11-∆Ркор

II – корпус ………………. Рвт22-∆Ркор



n – корпус…………………Рn = Ркон

  1. Температуралық шығындардың шамаларын табады.

  2. Жалпы температура айырмашылығын есептейді.

  3. Жалпы пайдалы температура айырмашылығын анықтайды ∑∆tпол және оны корпустарға таратады.

  4. Корпустар бойынша қыздыру буының, екіншілей будың және ерітіндінің қайнау температураларын анықтайды.

  5. Қыздыру буының шығынын анықтайды.

  6. Корпустар бойынша жылулық жүктемелерді Q1, Q2…….., Qn анықтайды және жылуалмасу коэффициенттерін К1, К2……….., Кn есептейді.

  7. Жылуалмасудың жалпы теңдеуі бойынша корпустардың қыздыру беттерін F1, F2……, Fn табады.



4. Иллюстрациялық материалдар: Виртуалды қондырғылар. Негізгі аппараттар бейнеленген плакаттар.
5. Әдебиет:

Негізгі:

  1. Промышленная технология лекарств, Том 1. Под ред. Чуешова В.И. – Х.: МТК-Книга, Издательства НФАУ, 2002 – 560 с.

  2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии.9-е изд. - М.: Химия, 1973

  3. Плаксин Ю.М., Малахов Н.Н., Ларин В.А. Процессы и аппараты пищевых производств. – М.: КолосС, 2008. – 760 с.

  4. Ақбердиев Ә.С. Тамақ өндірісінің процестері және аппараттары, Алматы; 1998 ж.

  5. Кавецкий Г.Д. Процессы и аппараты пищевой технологии. - М.: Колос, 2000.

  6. Таубман Е.И. Выпаривание.- М.: Химия, 1982.- 328 с.

Қосымша:

  1. Романков П.Г., Курочкина М.И. Гидромеханические процессы химической технологии.3-е изд. - Л.: Химия,.

  2. Фармацевтическая технология. Под ред. И.И. Краснюка и Г.В. Михайловой–Москва, Академия – 2006 г.


6. БАҚЫЛАУ сұрақтар (кері байланысы):

  1. Буландыру процесіне анықтама беріңіз.

  2. Буландыру кезіндегі қыздыру буының шығынын қалай анықтайды?

  3. Пайдалы температура айырмашылығын және жалпы температура айырмашылығын түсіндіріңіз.

  4. Бір – және көпкорпусты қондырғыларға техникалық – экономикалық баға беріңіз.

1. Тақырыбы 11: Массаалмасу процестері.

2. Мақсаты: Студенттерді массаалмасу процестерінің теориялық негіздерімен таныстыру.

3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ:

  1. Массаалмасу процестерінің жалпы сипаттамасы. Массаалмасу кезіндегі теңдік. Теңдік сызығының теңдеуі. Материалдық баланс. Жұмыс сызығының теңдеуі. Массаалмасу жылдамдығы. Массаалмасу процестерінің қозғаушы күші.

  2. Массаберу теңдеуі. Массаберу коэффициенті.

  3. Массаалмасу. Массаалмасудың негізгі теңдеуі. Массаберу және массаалмасу коэффициенттерінің өзара тәуелділігі. Массаалмасудың орташа қозғаушы күші. Массаалмасу аппараттарынң негізгі өлшемдерін анықтау.

Массанын /заттың/ бір фазадан екінші фазаға өтуімен сипатталатын процесті массаалмасу деп атайды. Фазалар сұйық, қатты, газ және бу күйлерінде болуы мүмкін. Өндірісте төмендегі масса алмасу процестері жиі колданылады:



  1. Абсорбция – газды сұйықпен жұту, б.а. заттың газ фазадан сұйық фазаға өтуімен сипатталатын бөлу процесі. Сұйықтың газдан бөліну процесін, абсорбция процесіне қарсы, десорбция деп атайды.

  2. Экстракция – сұйықта еріген затты басқа сұйықпен шығарып алу. Бұл кезде шығарылатын құрамдас бір сұйық фазадан екінші сұйық фазаға өтеді.

  3. Айдау гомогенді сұйық қоспаны бір рет буландыру және түзілген буды конденсациялау арқылы бөлу.

  4. Ректификация - гомогенді сұйық қоспаны сұйық және бу фазалар арасында құрамдастарымен көп рет алмастыру арқылы бөлу.

  5. Адсорбциягаздың немесе ерітіндінің құрамдасын қатты кеуек сіңіргішпен жұту, б.а. заттың газ фазадан қатты фазаға өтуімен сипатталатын бөлу процесі.

  6. Кептіру – ылғалды қатты материалдан буландыру арқылы аластау процесі. Бұл процесте ылғал қатты фазадан газ немесе бу фазаға өтеді.

  7. Кристаллизация – қатты фазаны кристалл түрінде ерітіндіден немесе балқымадан бөліп алу. Кристаллизация процесі заттың сұйық фазадан қатты фазаға өтуімен сипатталады.

  8. Ионалмастыру процестері – кейбір қатты заттардың өздерінің қозғалғыш иондарын электролит ерітінділерінің иондарымен алмастыра алу қабілеттіліктеріне негізделген.

Массаалмасу кезіндегі теңдік. Массаалмасу процестеріндегі теңдікті білу бұл процестердің өту шектерін анықтауға мүмкіндік береді. Теңдік негізінде фазалар ережесі жатыр:

Мұнда фазалар саны; еркіндік дәрежелерінің саны, б.а. тәуелсіз айнымалылар саны; жүйе құрамдастарынң саны.

Егер жүйе екі фазалардан () және үш құрамдастардан() құралса, фазалар ережесіне сәйкес, еркіндік дәрежелерінің саны:

Егер жүйе екі фазалардан () және екі құрамдастардан() құралса, жүйенің тек екі еркіндік дәрежелері бар:



Тәуелсіз айнымалылардың өзара тәуелділігі, әдетте, фазалық диаграммаларда бейнеленеді.



Фазалар құрамын өрнектеу әдістері

  1. Көлемдік концентрацияда. Көлемдік концентрация фазаның көлем бірлігіндегі құрамдастың килограмдарының немесе киломолдерінің санын көрсетеді (немесе ).

  2. Массалық немесе молдік еншілерімен. Массалық немесе молдік енші берілген құрамдастың килограмдар (немесе киломолдер) санының фазаның килограммен (немесе киломолмен) өлшенген барлық мөлшеріне қатынасын көрсетеді.

  3. Салыстырмалы концентрацияда. Салыстырмалы концентрация таралған зат болып есептелетін құрамдас килограмдарының (немесе киломолдерінің) санының тасымалдағыш құрамдастың килограмдар (немесе киломолдер) санына қатынасын көрсетеді.

Фазалық теңдік. Теңдік сызығы.

Массалмасу процесіне мысал ретінде ауа мен аммиктан тұратын қоспадан аммиакты таза сумен жұту процесін қарастырамыз. Бұл кезде теңдік жоқ болғандықтан аммиак газ фазадан , концентрациясы у, сұйық фазаға , бастапқы концентрациясы х = 0, өте бастайды. Аммиак суда ери бастағаннан, оның молекуларының кері бағытта(сұйықта ауаға) өтуі де басталады. Уақыт өткен сайын аммиактың суға өтуі азаяды, ал судан ауаға өтуі артады. Мұндай массаның екі жақты өтулері екі бағыттардағы жылдамдықтар теңскенше жүреді. Жылдамдықтар теңескенде динамикалық теңдік орнайды, бұл кезде зат бір фазадан екінші фазаға өтпейді.

Таралатын заттың фазалар концентрацияларының теңдік кезіндегі өзара байланыстары мына тәуелділікпен өрнектеледі:

(1)

немесе (2)

Теңдік кезіндегі фазалар концентрацияларының қатынасын таралу коэффициенті деп атайды:

(3)

Фазалар концентрацияларының теңдік кезіндегі өзара байланыстарын теңдік сызығы графиктерімен бейнелеуге болады:




14.1 сурет. Теңдік диаграммалары:

а – және кезінде; б – кезінде.

Теңдік сызығы білу массаалмасудың бағытын және қозғаушы күшін анықтауға мүмкіндік береді. Осы мәліметтердің негізінде орташа қозғаушы күш есептелінеді, және сол бойынша массаалмасу процесінің жылдамдығы есептеледі.


Материалдық баланс. Жұмыстық сызығы

Таралатын заттың фазалардағы жұмыстық концентрацияларының өзара тәуелділіктері сызығымен бейнеленеді. Бұл сызықты жұмыстық сызық деп атайды. Жұмыстық сызық теңдеуінен жалпы түрде материалдық баланс түзуге болады. Толық ығыстыру режимінде жұмыс. істейтін массаалмасу аппаратының тәсімін қарастырамыз.

Аппараттың үстінен концентрациясы болатын кг/с сұйық фаза беріледі, ал аппараттың төменгі жағынан концентрациясы болатын кг/с сұйық фаза шығарылады. Аппараттың үстінен концентрациясы болатын кг/с газ фаза алынп кетеді, ал аппараттың төменгі жағынан концентрациясы болатын кг/с газ фаза беріледі. Сонда материалдық баланс барлық зат бойынша:

және таралатын құрамдас бойынша



Аппараттың төменгі жағынан кез келген қимасына дейін барлық зат бойынша материалдық баланс



және таралатын құрамдас бойынша:



Соңғы екі теңдеулерді бойынша шешсек:



(4)

(4) теңдеуді жұмыстық сызық теңдеуі деп атайды. Ол аппараттың кез келген қимасындағы таралатын құрамдастың фазалардағы жұмыстық концентрацияларының өзара тәуелділігін өрнектейді.

Егер фазалардағы концентрациялар аппарат биіктігі бойынша аз өзгеретін болса, онда фазалардың шығындарын тұрақты деп қабылдауға болады, б.а. , .

Бұл кезде , және (4) теңдеу мына түрге келеді:



(5)

Қосымша белгілеулер енгіземіз , сонда:



(6)

(5), (6) теңдеулер жұмыстық сызықтардың теңдеулері. Олар массаалмасу процестерін есептегенде қолданылады.



Массаалмасу бағытыМ
ассаалмасу бағытын теңдік және жұмыстық сызықтардың көмегімен анықтауға болады. Массаалмасу жұмыстық концентрациялары болатын фазалардың арасында жүредң деп есептелік (14.3 сурет).

14.3 сурет. у-х-диаграмма бойынша массаалмасу бағытын анықтау:

а – жұмыстық сызық теңдік сызықтан төмен; б – жұмыстық сызық теңдік сызықтан жоғары.
Егер жұмыстық сызық теңдік сызықтан төмен орналасса (а), онда жұмыстық сызықтың кез келген А нүктесінде концентрация және , мұнда , - теңдік концентрациялар. Сондықтан таралатын зат фазадан фазаға өтеді. (мысалы, ректификация процесі. Мұнда жеңіл ұшатын компонент сұйық фазадан бу фазаға өтеді).

Егер жұмыстық сызық теңдік сызықтан жоғары орналасса (б), онда жұмыстық сызықтың кез келген А нүктесінде концентрация и . Сондықтан таралатын зат фазадан фазаға өтеді. (мысалы, абсорбция процесі. Мұнда газ газ фазадан сұйық фазаға өтеді).



Массаалмасу жылдамдығы. Массаалмасу жылдамдығы таралатын заттың фазаларда тасымалдану байыбымен байланысты.

Фазаның ішінде зат тек молекулалық диффузия жолымен немесе конвекциялық және молекулалық диффузия жолдарымен қабаттаса тасымалдануы мүмкін.

Турбуленттік пульсациялар әсерімен заттың конвективті тасымалдануын турбулентті диффузия деп атайды.

Молекулалық диффузия жолымен таралатын зат молекулалардың ретсіз қозғалысы салдарынан тасымалданады. Молекулалық диффузия бірінші Фик заңымен сипатталады. Бұл заң бойынша уақытында dF алаңшасы арқылы диффузияланған таралатын заттың dM мөлшері осы заттың концентрация градиентіне тура пропорционал:



(7)

Концентрация градиенті диффузияланатын заттың концентрациялары әртүрлі екі беттердің арасында нормаль бірлігі ұзындығында концентрацияның өзгеруіне тең.

Пропорционалдық коэффициенті D диффузия коэффициенті деп аталады. Минус таңбасы молекулалық диффузия таралатын заттың концентрациясы азаятын бағытта өтетінін көрсетеді.

Диффузия коэффициенті D уақыт бірлігінде аудан бірлігі арқылы концентрация градиенті бірге тең кезде диффузияланатын зат мөлшерін көрсетеді.



Массаберу теңдеуі. Фазалардағы массаберу процесінің байыбы күрделі болғандықтан , массаберу жылдамдығы фазаның ядросындағы және шекарасындағы концентрациялардың айырмашылығына тең қозғаушы күшке тура пропорционал деп қабылданады.

фаза үшін (15)

фаза үшін (16)

- және фазалардағы массаберу процестерінің қозғаушы күштері; ядродағы орташа концентрациялар; шекарадағы концентрациялар.

Пропорционалдық коэффициенті массаберу коэффициенті деп аталады. Ол уақыт бірлігінде аудан бірлігі арқылы қозғаушы күш бірге тең кезде фазалардың бөліну бетінен фаза ядросына (немесе кері бағытта) берілетін зат мөлшерін көрсетеді.

Массаберу коэффициенті фазаның физикалық қасиетіне және ондағы гидродинамикалық жағдайларға тәуелді кинетикалық мінездеме.

Егер өлшем бірліктерді қабылдасақ , онда өлшем бірлігі:





Массаалмасу теңдеуі. Бір фазадан екінші фазаға уақыт бірлігінде тасымалданатын зат мөлшерін анықтайтвн массаалмасудың негізгі теңдеуін былай жазамыз:

(23)

(24)

массаалмасу коэффициенті. Ол уақыт бірлігінде аудан бірлігі арқылы қозғаушы күш бірге тең кезде тасымалданатын масса мөлшерін көрсетеді. Единица измерения өлшем бірліктері өлшем бірліктерімен бірдей .

Фазалардың концентрациялары олардың бөліну беті бойында қозғалуы кезінде өзгереді, сәйкесінше, массаалмасудың қозғаушы күші де өзгереді. Сондықтан массаалмасу теңдеуіне орташа қозғаушы күшті енгізеді:



(25)

(26)

(25), (26) теңдеулердің көмегімен фазалардың жанасу бетін F және аппараттың негізгі өлшемдерін анықтайды.



Массаалмасудың орташа қозғаушы күші

Орташа қозғаушы күштің өрнегі теңдік сызықтың қисықтығына немесе түзулігіне тәуелді.

Массаалмасу процесі қарсыбағытты мұнаралы аппаратта өтеді деп қабылдайық.

15.1 Массалмасудың орташа қозғаушы күшін анықтауға
Шарттар:


  1. Теңдік сызығы қисық

  2. Ағындар шығыны тұрақты

  3. Массаалмасу коэффициенті тұрақты

Тасымалдау .деп қабылданған.

Таралатын заттың басқа фазаға өткен dM мөлшері:



(27)

Минус таңбасы фазада концентрация азайып жатқанын көрсетеді.

Массаалмасудың негізгі теңдеуі бойынша:

(28)

у және F айнымалыларды бөліп, өрнекті интегралдасақ:

бұдан,

(29)

Материалдық баланс теңдеуі бойынша



Соңғы теңдеуден мәнін (29) теңдеуге қойсақ



тогда,

(30)

(30) теңдеудегі соғы көбейткіш орташа қозғаушы күшті сипаттайды:



(31)

Теңдік сызығы түзу болса жылуалмастыру аппаратына ұқсас теңдеумен анықталады:



(32)

Егер болса арифметикалық орта түрінде анықталады



(33)

фаза үшін:

(34)

Массаалмасу прцестерінің байыбы

Массаберу процесі фазаның ядросынан фазалардың бөліну бетіне қарай жүреді, сонан кейін массаберу процесі фазалардың бөліну бетінен фазаның ядросына қарай жүреді. Нәтижесінде фазалардың бөліну беті арқылы массаалмасу процесі жүреді – зат бір фазадан екінші фазаға алмасады. Ағынның ядросында зат көбінесе турбулентті пульсациялармен тасымалданады. Шекаралық қабатта турбулентті пульсациялар біртіндеп өше бастайды.






Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10


©kzref.org 2017
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет