4.6.1. Класифікація масообмінних процесів
Процеси перерозподілу маси між фазами і всередині фаз, спричинені намаганням системи прийти у стан фізико-хімічної рівноваги, називають масообмінними, або дифузійними процесами. Рушійною силою масообмінних процесів є різниця хімічних потенціалів. Це поняття введене термодинамікою — наукою, що вивчає умови рівноваги систем.
Стан системи можна описати такими екстенсивними параметрами: внутрішньою енергією U, ентропією S, об'ємом V. числом
молів компонентів системи
Інтенсивні параметри — тиск р, температура T, хімічний потенціал 7-го компонента ; термодинаміка визначає як окремі похідні від внутрішньої енергії U по V, S і відповідно
Отже, хімічний потенціал і-го компонента — це зміна внутрішньої енергії в разі зміни маси г-го компонента на один моль за
178
умови, що об'єм, ентропія і маса решти k компонентів системи
залишаються незмінними.
Рівність тисків, температур і хімічних потенціалів у ылл ші-ках системи — це умова рівноваги. Рівновага порушується у зв'язку з виникненням нерівномірних полів цих величин. Різниці тисків, температур, хімічних потенціалів в різних точках системи (рушійні сили) породжують відповідно гідромеханічні, теплообмінні і масообмінні процеси. В результаті процесу субстанція (кількість руху, теплоти, маси) переноситься в області менших значень вказаних інтенсивних параметрів, що призводить до вирівнювання їх полів, аж до настання рівноваги. Через складність визначення хімічних потенціалів рушійну силу масообмінних процесів звичайно виражають наближено як різницю концентрації 7-го компонента.
Масообмінні процеси дуже поширені в промисловості, де вони створюють основу багатьох технологічних процесів. Розрізняють масообмінні процеси:
а) в системі газ (пара) — рідина: абсорбція, ректифікація;
б) в системі газ (пара) —тверде тіло: сушіння, адсорбція газів;
в) в системі рідина — тверде тіло: екстракція з твердих тіл, кристалізація, розчинення;
г) в системі рідина — рідина: рідина екстракція. Абсорбція — процес поглинання компонентів газової суміші
рідким поглиначем (абсорбентом), в якому вони розчиняються більшою чи меншою мірою. Цей процес використовують у випадку очищання розчинів від небезпечних домішок.
Ректифікація — процес розподілення рідкої суміші на компоненти різної леткості способом багаторазового протитечійного контактування рідкої і парової фаз. Процес використовують у спиртовій промисловості для виділення, концентрування і очищення етилового спирту, в нафтоперегонній — для вилучення з нафти пального (бензину, гасу, тощо) при розподілі скрапленого повітря на кисень та азот.
Адсорбція — процес поглинання компонентів газової або рідкої суміші поверхнею твердого тіла (адсорбента). У харчовій технології цей процес застосовують для очищання спиртових сумішей (сортівок) і цукрових сиропів. Процеси абсорбції і адсорбції називають сорбційними процесами. Зворотний процес — видалення поглинутих речовин — називають десорбцією.
179
Сушіння — процес вилучення вологи з вогких матеріалів випаровуванням. Цей процес застосовують майже в усіх галузях технології для поліпшення транспортабельності і збережуваності продуктів (сушіння вугілля, глини, піску, зерна, овочів, фруктів, тощо).
Кристалізація — процес виділення речовин з розчинів або розплавів у вигляді кристалічної твердої фази. Застосовують для одержання чистих кристалічних продуктів (солі, соди, сахарози, глюкози, лактози і т.д.). Зворотний процес — перехід твердих речовин між молекулами рідини (розчинника) — називають розчиненням. Цей процес застосовують в усіх виробництвах.
Екстракція з твердих тіл — процес добування того чи іншого компонента з твердого шпаруватого матеріалу за допомогою вибіркового розчинення.
Рідинна екстракція — процес добування розчиненої в рідині речовини іншою рідиною, що не змішується з першою. Процеси екстракції як основні засоби вилучення готового продукту широко застосовують у цукровому та олійному виробництвах.
Як видно з цих визначень, у більшості випадків масообмінні процеси здійснюють для вилучення одного чи кількох компонентів з твердого тіла, рідкої або газової суміші. Для цього фазу, яка містить вилучаємий компонент, примушують контактувати з фазою з нижчим рівнем хімічного потенціалу цього самого компонента. Під дією різниці хімічних потенціалів компонент дифундує до поверхні розподілу фаз, де потенціал нижчий, перетинає границю і переходить вглиб фази з меншим потенціалом. Цей процес може бути сталим і несталим. Останній звичайно має місце в апаратах періодичної дії. Речовини, що утворюють фази, в одних процесах (ректифікація) безпосередньо беруть участь у масообміні, а в інших (екстракція, абсорбція) виконують роль інертних носіїв, що не переходять із фази в фазу.
- Системи технологій (за видами діяльності)
- Розділ 1. Промисловість України
- 1.1. Загальна характеристика промисловості
- 1.2. Одиниці виміру фізичних величин, фізичні властивості матеріалів і робочих агентів
- 1.3. Властивості сировини, кінцевих продуктів і робочих агентів
- Розділ 2. Теоретичні засади технології
- 2.1. Основні технологічні поняття та визначення
- 2.2. Класифікація технологічних процесів та апаратів технології
- 2.3. Фізико-хімічні та біохімічні закономірності в технології
- 2.3.7. Закони зберігання маси та енергії в умовах рівноваги систем
- 2.3.2. Кінетика технологічних процесів
- 2.4. Технологічні закономірності технології
- 2.4.1. Використання законів фундаментальних наук
- 2.4.2. Принципи ресурса- ma енергозбереження в технології
- 2.4.3. Принцип інтенсифікації процесів
- 2.4.4. Принцип найкращого використання устаткування
- 2.4.5. Принцип оптимального варіанту
- Контрольні запитання до 2-ї глави
- Розділ 3. Технологічна лінія як система
- 3.1. Загальні уявлення про систему
- 3.2. Технологічна система
- 3.3. Система керування підприємством
- 3.3.1. Визначення системи керування
- 3.3.2. Виявлення і аналіз проблем та суперечностей
- 3.3.3. Структура управління
- 3.4. Моделювання систем керування (управління)
- 3.4.1. Загальна постановка завдань моделювання
- 3.4.2. Складання моделі для визначення собівартості продукції
- 3.5. Технічниий рівнь об'єктів технології
- 3.5.1. Показники якості технологічних процесів
- 3.5.2. Номенклатура показників якості технічних об'єктів
- 3.5.3. Методи визначення показників якості технічної продукції
- 3.5.4. Економічна оцінка технічного рівня
- 9. Економічна оцінка технічного рівня.
- Розділ 4. Основні процеси, машини та апарати будь-якої технології
- 4.1. Класифікація процесів та апаратів в технології
- 4.2. Механічні процеси
- 4.2.1. Подрібнення
- 4.2.2. Класифікація подрібнювачів
- 4.3. Перемішування
- 4.4. Гідродинамічні процеси
- 4.4.1. Класифікація і характеристика неоднорідних систем
- 4.4.2. Осідання в гравітаційному полі
- 4.4.3. Фільтрування
- 4.4.4 Відцентрові методи розподілу неоднорідних систем
- 4.5. Теплові процеси
- 4.5.7. Теплопередача
- 4.5.2. Тепловіддача при зміні агрегатного стану речовини
- 4.5.3. Конструкції теплообмінників
- 4.5.4. Випарювання
- 4.4.5 Конденсація
- 4.6. Масообмінні процеси
- 4.6.1. Класифікація масообмінних процесів
- 4.6.2. Масопередача
- Загальні відомості
- Матеріальний баланс повітряної сушарки
- 4.6.4 Кристалізація
- 4.6.5. Перегонка і ректифікація
- 4.6.6. Сорбція
- 4.6.7. Екстрагування
- 4.7. Штучне охолодження
- 4.8. Хімічні та біохімічні перетворення
- 4.8.1. Хімічна кінетика
- 4.8.2. Кінетика мікробіологічних процесів
- Контрольні запитання до 4-го розділу
- Розділ 5. Металургійний комплекс
- 5.1. Загальна характеристика металургійного комплексу
- 5.2. Технологія чавуну
- 5.3. Характеристика, хімічний склад і класифікація чавуну
- 5.4. Виробництво сталі
- 5.4.1. Класифікація сталі та її технологія
- Електричні печі
- 5.4.2. Безчавунне виробництво сталі
- 5.4.3. Рафінування та розливання сталі
- 5.4.4. Виготовлення виробів тиском
- 5.5. Технологія кольорових металів
- 5.5.1. Класифікація кольорових металів
- 5.5.2. Технологія міді
- 5.5.3. Технологія алюмінію
- 5.6. Технологія магнію і титану
- 5.25. Схема електролізера
- 5.7. Корозія та антикорозійні заходи
- 5.7.1. Причини виненкнення корозії
- 5.7.2. Захист металів від корозії
- Контрольні запитання до 5 розділу
- Розділ 6. Паливно-енергетичний комплекс
- 6.1. Загальна характеристика паливно-енергетичного комплексу
- 6.2. Паливо
- 6.3. Характеристика підприємств для вироблення електроенергії
- 6.4. Технологічна схема вироблення електроенергії
- 6.5. Паротурбінні (теплові) електростанції
- 6.6. Електрогенератори
- 6.7. Атомні електростанції
- 6.8. Гідроелектростанції
- 6.9. Електричні мережі
- Контрольні запитання до 6-го розділу.
- Розділ 7. Будівельні матеріальні
- 7.2. Гіпсові в'яжучі матеріали
- 7.2.1. Виробництво гіпсових в'яжучих при низькотемпературному випалюванні
- 7.3. Повітряне вапно
- 7.3.1. Вапно-випалювальні печі
- 7.3.2. Фізико-хімічні основи процесу гасіння вапна
- 7.3.3. Мелене негашене вапно
- 7.3.4. Тверднення вапняного розчину
- 7.3.5. Властивості і застосування вапна
- 7.4. Технологія цементу
- 7.4.1. Сировина для цементу
- 7.4.2. Технологічна схема виробництва цементу
- 7.5. Цегла та черепиця
- 7.5.1. Сировина для виробництва цегли та черепиці
- 7.5.2. Формування цегли, та глиняно/черепиці
- 7.6. Керамічні вироби
- 7.6.1. Класифікація керамічних виробів
- 7.6.2. Керамічна плитка
- 7.7. Переробка деревини
- 7.8. Вироблеництво скла
- Контрольні запитання до 7-го розділу
- 5. Технологія цементу.
- 7. Виробництво скла.
- Розділ 8. Машинобудівний комплекс
- 8.1. Загальна характеристика машинобудівного комплексу
- 8.2. Конструкційні матеріали в машинобудуванні
- 8.3. Антифрикційні сплави
- 8.4. Матеріали на основі порошкової металургії
- 8.5. Композиційні матеріали
- 8.6. Мастильні матеріали та допоміжні матеріали
- 8.7. Антифрикційний чавун і його властивості
- Контрольні запитання до 8 розділу
- 1. Загальна характеристика машинобудівного комплексу.
- Розділ 9. Легка промисловість
- 9.1. Загальна характеристика легкої промисловості
- 9.2. Текстильна промисловість
- 9.3. Шкіряна і взуттєва промисловість
- 9.4. Швейна промисловість
- 9.5. Виробництво хімічних волокон
- 9.6. Виробництво паперу
- 9.6.1. Виробництво паперу та сировина для його виготовлення
- 9.6.2. Технологій виготовлення паперової маси
- 9.6.3. Виготовлення паперу
- Контрольні запитання до 9-го розділу
- 1. Загальна характеристика легкої промисловості.
- 13. Виготовлення паперу.
- Розділ 10. Хімічна промисловість
- 10.1. Загальна характеристика хімічної промисловості
- 10.2. Виробництво пластичних мас
- 10.2.1. Будова та структура пластичних мас
- 10.2.2. Пластмаси на основі продуктів ланцюгової полімеризації
- 10.2.3. Пластмаси на основі продуктів поліконденсації і ступеневої полімеризації
- 10.2.4. Пластмаси на основі природних полімерів
- 10.2.5. Переробка полімерів у вироби
- 10.3. Гума і гумові технічні вироби
- 10.4. Виробництво добрив
- 10.5. Виробництво миючих засобів
- 10.5.1. Миючі засоби
- 10.5.2. Сполуки і властивості миючих засобів
- 10.5.3. Класифікація миючих засобів
- 10.6. Процеси переробки нафти та нафтопродуктів
- 10.6.1. Фракційна переробка нафти
- 10.6.2. Фракційна переробка нафти
- 10.6.3. Високотемпературна переробка нафти
- 10.6.4. Коксування кам'яного вугілля
- 10.7. Виробництво кислот та лугів
- 10.8. Виробництво сірчаної кислоти
- 10.9. Виробництво хлору, водню та їдкого натру
- 10.10. Виробництво пеніциліну
- 10.11. Виготовлення лаку
- Контрольні запитання до 10 розділу
- Розділ 11. Загальна характеристика харчових виробництв
- 11.1. Харчування та харчові продукти
- 11.2. Сировина та асортимент харчових продуктів
- 11.3. Класифікація харчових виробництв
- Контрольні запитання до 11-го розділу
- Розділ 12. Технологія олії
- 12.1. Сировина для виготовлення олії і асортимент готової продукції
- 12.2. Технологічна схема виробництва олії
- 12.3. Екстрагування макухи
- 12.5. Гідрогенізація жирів
- 12.6. Технологія маргарину
- Контрольні запитання до 12-го розділу
- Розділ 13. Технологія кондитерських виробів
- 13.1. Сировина та асортимент кондитерських виробів
- 13.2. Технологія карамелі
- 13.3. Технології шоколаду
- 13.4. Технологія цукерок
- 13.5. Технологія мармеладу та пастили
- 13.6. Технологія мучних кондитерських виробів
- Контрольні запитання до 13-ї глави
- Розділ 14. Технологія молочних виробів
- 14.1. Склад та властивості молока
- 14.2. Технологія переробки молока
- 14.3. Виробництво морозива
- 14.4. Технологія сиру
- 14.4.1. Класифікація сирів
- 14.4.2. Технологія твердих сичужних сирів
- 14.5. Виробництво кисломолочного сиру (творогу)
- 14.6. Виробництво вершкового масла
- 6 Проміжний банк, 8 — сепаратор для одержання високожирних
- Контрольні запитання до 14 глави:
- Розділ 15. Технологія м'ясних виробів
- 15.1. Сировина для виробництва м'ясних виробів та асортимент продукції
- 15.2. Технологічна лінія виробництва ковбаси
- 15.3. Технологія сирокопчених ковбас
- Контрольні запитання до 15 розділу
- Розділ 16. Переробка, плодоовочевої сировини
- 16.1. Асортимент продукції при переробці овочів та плодів
- 16.2.Технологічна схема консервування, основні операції та устаткування
- 16.3. Технологічна лінія "Комплекс" для виробництва зеленого горошку
- 16.4. Контроль виробництва консервів
- 16.5. Квашення плодів і ягід
- Контрольні запитання до 16-го розділу.
- Розділ 17. Зберігання та переробка зерна
- 17.1. Загальні відомості про зерно та продукти його переробки
- 17.2. Технологічна лінія та устаткування для зберігання зерна
- 17.3. Сушіння та активне вентилювання зерна
- 17.4. Контроль та керування процесом зберігання зерна
- Контрольні запитання до 17 розділу
- Розділ 18. Технологія борошна
- 18.1. Сировина та асортимент продукції
- Контрольні запитання до 18—їглави
- Розділ 19. Технологія крупів
- 19.1. Асортимент крупів та сировина для їх виробництва
- 19.2. Хімічний склад крупів та норми виходу продукції
- 19.3. Підготовка зерна для переробки в крупи
- 19.4. Загальні принципи переробки зерна в крупи
- Контрольні запитання до 19-го розділу
- Розділ 20. Технологія хліба і макаронів
- 20.1. Сировина для виготовлення хліба і макаронів та асортимент продукції
- 20.2. Основні технологічні операції виробництва хліба
- 20.3. Технологічна схема виробництва хліба та основне устаткування
- 20.4. Контроль та керування технологічним процесом хлібопекарського виробництва
- 20.5. Технологічна схема виробництва макаронів
- 20.6. Пакування та зберігання макаронних виробів
- 20.7. Контроль та управління макаронним виробництвом
- Контрольні запитання до 20 розділу
- Розділ 21. Виробництво етилового спирту
- 21.1. Загальна характеристика бродильних виробництв
- 21.2. Сировина для виробництва спирту, показники якості сировини і готової продукції
- 21.3. Виробництво етилового спирту з крохмалевмісної сировини
- 21.4. Розварювання сировини
- 21.5. Зброджування оцукреної маси
- 21.6. Вилучення спирту
- 21.7. Особливості виробництва спирту із меляси
- 21.8. Контроль та управління технологічним процесом
- Контрольні запитання до 21-го розділу
- Розділ 22. Виробництво пива та безалкогольних напоїв
- 22.1. Сировина для виробництва пива, показники якості сировини і готової продукції
- 22.2. Технологічна схема виробництва пива
- 5__Змішувач для одержанні суспензії; 6— фільтр;
- 22.3. Виробництво безалкогольних напоїв
- Контрольні запитання до 22-го розділу
- Розділ 23. Виробництво вина
- 23.1. Сировина для виробництва вин
- 23.2. Технологічний процес виробництва виноградних вин
- 23.3. Особливості виробництва ігристих вин
- 23.4. Особливості виробництва кон'яку
- 23.5. Лінії первинного та вторинного виноробства
- Контрольні запитання до 23-го розділу
- Розділ 24. Технологія цукру
- 24.1. Сировина для виробництва цукру
- 24.2. Технологічна схема цукробурякового заводу
- 24.3. Контроль та керування технологічним процесом бурякоцукрового виробництва
- Контрольні запитання до 24-го розділу
- Розділ 25. Виробництво крохмалю і крохмальної патоки
- 25.1. Сировина для виробництва крохмалю, показники якості сировини і готової продукції
- 25.2. Технологічна схема виробництва крохмалю
- 25.3. Технологічна схема виробництва крохмальної патоки
- 25.4. Контроль і керування технологічним процесом виробництва патоки
- Розділ 26. Викиди в довкілля
- 26.1. Утворення шкідливих викидів на підприємствах та в побуті
- 26.2. Води в промисловості
- 26.5. Очищення газових (повітряних) викидів
- 26.6. Знешкодження твердих побутових відходів
- 26.6.1. Проблеми тпв в Україні
- 26.6.2. Варіанти утилізації тпв
- Контрольні запитання до 26-го розділу