4.3.3. Кинетические характеристики адсорбции

Процесс перемещения поглощаемого при адсорбции вещества в общем случае описывается критериальным уравнением, полученным для системы с твердой фазой:

= f(Bi_д , Fo_д , ). (4.16)

где Bi_д = - диффузионное число Био, показывающее во сколько раз массопроводность больше массопередачи; Fo_д = - диффузионное число Фурье, характеризующее интенсивность изменения скорости потока вещества, перемещаемого массопроводностью в твердом теле.

Однако многочисленные опыты показали, что при адсорбции диффузионные сопротивления внутри твердой фазы малы по сравнению с внешним диффузионным сопротивлением, поэтому при расчетах процес­сов адсорбции обычно используют основное уравнение массопередачи:

Уравнение массопередачи приведено ниже:

dH = K_г ( y – y_р) dF . (4.17)

Коэффициент массопередачи связан с коэффициентом массоотдачи:

.

Коэффициент массоотдачи для внешнедиффузионной обла­сти можно рассчитать по уравнениям:

Nu' = 0,395^.Re^0,64 (Pr')^0,33 при Re > 30, (4.18)

Nu' = 0,725^.Re^0,47 (Pr')^0,33 при Re = 2 — 30, (4.19)

Nu' = 0,515^.Re^0,85 (Pr')^0,33 при Re < 2. (4.20)

Коэффициент внутреннего массопереноса β₂ может быть оп­ределен по соотношению

β₂ = 4π^2. D_i/d_э²б (4.21)

где Nu' = β₁^.d_э/D — критерий Нуссельта; Re = w^.d_э/(ε^.ν) — критерий Рейнольдса; Pr' = ν^.D — критерий Прандтля; d_э — эквивалентный диаметр зерна адсор­бента; D — коэффициент молекулярной диффузии; w — скорость газа, рас­считанная на свободное сечение аппарата; ν — кинематическая вязкость га­за; ε — порозность слоя; D_i — коэффициент внутренней диффузии.