Для достижения равновесия необходимы следующие условия:
1. Равновесные фазы должны иметь одинаковую температуру.
2. Необходимо обеспечить длительное взаимодействие фаз (перемешиванием при постоянной температуре).
В производственных условиях равновесие, как правило, не достигается, т.е. рабочие концентрации не равны равновесным.
Имея начальные и конечные концентрации вещества в фазе или соотношение расхода фаз и две концентрации, можно построить рабочую линию. Равновесную линию строят по справочным данным. Для идеальных систем (смесей) равновесные концентрации можно рассчитать. По относительному положению рабочей и равновесной линий можно судить о направлении перехода вещества, т.е. если рабочая линия над равновесной, то происходит перенос вещества из фазы G в фазу L.
В фазе G рабочие концентрации уменьшаются, а в фазе L увеличиваются. Движущая сила в данном случае: ; .
Движущая сила всегда положительна.
Вывод: можно изменить величину движущей силы, отодвинув рабочую от равновесной линии или равновесную от рабочей. Сдвиг равновесия достигается за счет изменения условий: температуры и давления. Положение рабочей линии изменяется при изменении начальных и конечных концентраций или соотношений расходов. Величина движущей силы на разных участках поверхности массопередачи разная.
|
|
При определении средней движущей силы встретится два случая:
1. Если зависимость между равновесными концентрациями не линейна, т.е. , следовательно, записываем уравнении массопередачи и материального баланса для элемента поверхности за единицу времени
. (1)
За счет того, что из фазы G ушло количество вещества dM, рабочая концентрация уменьшилось на dy. . (2) Приравнивая левые и правые части уравнений (1) и (2), получим |
изменяя пределы интегрирования, получим
. (3)
В общем случае величину интеграла найти нельзя, т.к. неизвестна зависимость между у и ур .
Записываем уравнение материального баланса и массопередачи для всего аппарата , (4)
. (5)
Из уравнений (3) и (5) следует, что
- число единиц переноса (ЧЕП).
Отсюда средняя движущая сила будет:
.
2. Если зависимость между равновесными концентрациями линейна, т.е. , то средняя движущая сила будет:
, Большее и меньшее значения движущей силы определяются непосредственно по значениям величин (из графика или расчета). Например, для данного расположения рабочей и |
равновесной большая равновесная сила соответствует конечной концентрации (а может быть и для начальной).
;
.