Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Часть серии по
Химическая инженерия
Основы
Единичные процессы
Аспекты
Глоссарии
Категория Категория

Массоперенос - это чистое перемещение массы из одного места, обычно означающего поток, фазу, фракцию или компонент, в другое. Массоперенос происходит во многих процессах, таких как абсорбция , испарение , сушка , осаждение , мембранная фильтрация и дистилляция . Массообмен используется разными научными дисциплинами для разных процессов и механизмов. Фраза обычно используется в инженерии для физических процессов, которые включают диффузионный и конвективный перенос химических веществ в физических системах .

Некоторые общие примеры процессов переноса масс являются испарения из воды из пруда в атмосферу , очищение крови в почках и печени , а также дистилляция спирта. В промышленных процессах операции массопереноса включают разделение химических компонентов в дистилляционных колоннах, абсорберах, таких как скрубберы или отгонки, адсорберах, таких как слои активированного угля, и жидкостно-жидкостной экстракции . Массообмен часто сочетается с дополнительными транспортными процессами , например, в промышленных градирнях.. Эти башни сочетают теплообмен с массообменом, позволяя горячей воде течь в контакте с воздухом. Вода охлаждается путем удаления части ее содержимого в виде водяного пара.

Астрофизика [ править ]

В астрофизике массоперенос - это процесс, при котором материя, гравитационно связанная с телом, обычно звездой , заполняет свою полость Роша и становится гравитационно связанной со вторым телом, обычно компактным объектом ( белым карликом , нейтронной звездой или черной дырой ), и в конечном итоге нарастает на него. Это обычное явление в двойных системах и может играть важную роль в некоторых типах сверхновых и пульсаров .

Химическая инженерия [ править ]

Массообмен находит широкое применение в задачах химического машиностроения . Он используется в инженерии реакций, разделении, технологии теплопередачи и многих других дисциплинах химической инженерии, таких как электрохимическая инженерия. [1]

Движущей силой массопереноса обычно является разница в химическом потенциале , если ее можно определить, хотя другие термодинамические градиенты могут влиять на поток массы и управлять им. Химический вид перемещается из областей с высоким химическим потенциалом в области с низким химическим потенциалом. Таким образом, максимальная теоретическая степень данного массопереноса обычно определяется точкой, в которой химический потенциал является однородным. Для однофазных систем это обычно означает однородную концентрацию на протяжении всей фазы, в то время как для многофазных систем химические вещества часто предпочитают одну фазу другим и достигают однородного химического потенциала только тогда, когда большая часть химических веществ абсорбируется в предпочтительную фазу. , как при жидкостно-жидкостной экстракции.

В то время как термодинамическое равновесие определяет теоретическую степень данной операции массопереноса, фактическая скорость массопереноса будет зависеть от дополнительных факторов, включая структуру потока в системе и коэффициент диффузии частиц в каждой фазе. Эта скорость может быть определена количественно путем расчета и применения коэффициентов массопереноса для всего процесса. Эти коэффициенты массопереноса , как правило , опубликованы в терминах безразмерных чисел , часто в том числе чисел Пекла , чисел Рейнольдса , чисел Шервуда и чисел Шмидта , среди других. [2] [3] [4]

Аналогии между передачей тепла, массы и количества движения [ править ]

Основная статья: Транспортные явления

Есть заметное сходство в обычно используемых приближенных дифференциальных уравнениях для переноса количества движения, тепла и массы. [2] Уравнения молекулярного переноса закона Ньютона для количества движения жидкости при низком числе Рейнольдса ( поток Стокса ), закона Фурье для тепла и закона Фика для массы очень похожи, поскольку все они являются линейными приближениями к переносу сохраняющихся величин в потоке. поле. При более высоких числах Рейнольдса, аналогия между массой и передачи тепла и передачи импульса становится менее полезным из - за нелинейности в уравнении Навье-Стокса (или более существенно, тообщее уравнение сохранения импульса ), но аналогия между тепломассопереносом остается хорошей. Много усилий было направлено на разработку аналогий между этими тремя транспортными процессами, чтобы можно было предсказать один из других.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Electrochimica Acta 100 (2013) 78-84. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2013.03.134
  2. ^ a b Велти, Джеймс Р .; Уикс, Чарльз Э .; Уилсон, Роберт Эллиотт (1976). Основы переноса количества движения, тепла и массы (2-е изд.). Вайли.
  3. ^ Птица, РБ; Стюарт, МЫ; Лайтфут, EN (2007). Явления переноса (2-е изд.). Вайли.
  4. ^ Тейлор, R .; Кришна, Р. (1993). Многокомпонентный массообмен . Вайли.

См. Также [ править ]

  • Рост кристаллов
  • Теплопередача
  • Законы диффузии Фика
  • Дистилляционная колонна
  • Метод Маккейба-Тиле
  • Парожидкостное равновесие
  • Жидкостно-жидкостная экстракция
  • Процесс разделения
  • Бинарная звезда
  • Сверхновая типа Ia
  • Термодиффузия
  • Аккреция (астрофизика)