Ступени изменения концентрации

Пусть имеется массообменный аппарат с таким рабочим объемом, у которого концентрация распределяемого вещества на выходе из него равна равновесной концентрации на входе в аппарат . Это изменение концентраций называется степенью изменения концентрации.

Число единиц переноса, соответствующее одной ступени изменения концентрации можно определить:

, . Если линия равновесия – прямая, то при заданных концентрациях распределяемого вещества число ступеней изменения концентраций может быть найдено . Высота рабочей зоны аппарата определяется по уравнению

, где h_эс – высота, эквивалентная одной ступени изменения концентрации. Из уравнений видно, что

, откудаили

.

Кроме аналитического метода определения числа ступеней изменения концентрации существует способ графического определения, который используется особенно часто, когда равновесная линия не является прямой.

Заключается в следующем: На диаграмму у – х наносится рабочая линия и линия равновесия (прямая или кривая). Проводя из точки а, соответствующей х_к, горизонтальную и вертикальные отрезки, получают ступени, число которых и будет числом ступеней изменения концентрации N_c.

Определение N_c для криволинейной равновесной линии.

В тех случаях, когда массообменные аппараты имеют тарелки (например, барботажные при абсорбции и ректификации), то часто их расчет ведут по числу теоретических тарелок. Под теоретической тарелкой понимают такой контакт массообменивающихся фаз, который приводит систему к состоянию равновесия. Число теоретических тарелок n_T можно найти графическим путем, как это показано на рис. Рабочее число тарелок n_p находят путем деления n_T на коэффициент полезного действия тарелки, поскольку на действительной тарелке состояние равновесия между фазами не достигается:

, где - коэффициент полезного действия.

Высоту рабочей зоны аппарата вычисляют по уравнению: , где h_T – расстояние между тарелками.