10. Na czym polega wymiana masy na zasadzie konwekcji?

Konwekcyjny ruch masy -jeśli część układu znajduje się w ruchu to przenoszenie masy w tej części odbywa się pod wpływem procesu makroskopowego mieszania

Dla konwekcji naturalnej przenoszenie masy jest opisane następującym równaniem:

Sh= ƒ(Gr_m,Sc)

Gr_m=L³p_cgβ_mΔc/µ²_c Liczba Grashofa dla wymiany masy określa stosunek siły wyporu wynikającej z różnicy stężenia w różnych punktu płynu do siły tarcia wenętrznego

β_m- współczynnik uwzględniający zmianę objętości płynu wynikającą ze zmian gęstości w stałej temperaturze

11. Opór dyfuzyjny ruchu masy (gęstość strumienia masy składnika)- jest to stosunek siły napędzającej procesu dyfuzji do oporu dyfuzji

nA=CA1-Ca2/l2-l1/DA =ΔC/Rdyf

Rdyf=1/DA w cieczy lub ciele stałym

Rdyf =RTJ/DA dla fazy gazowej

12. Opisz model warstewkowy ruchu masy

zgodnie z modelem warstewkowym po obu stronach granicy faz wystąpią warstwy płynów, w których zlokalizowane będą opory wnikania masy;

13. Na czym polega proces przenikania masy?

Przenoszenie masy między fazami - przenikanie masy

• większośc przemysłowych procesów dyfuzyjnych polega na przenikaniu składnika lub kilku składników z głębi jednej fazy do drugiej przez powierzchnię międzyfazową np.. ekstrakcja, destylacja, suszenie;

• przenoszenie masy występuje wtedy gdy ciecz kontaktuje się z inną cieczą lub z gazem;

Przenoszenie masy podczas przenikania obejmuje następujące etapy:

1. wnikanie masy z wnętrza pierwszej fazy do powierzchni miedzyfazowej;

2. przenoszenie masy przez powierzchnię rozdziału mas;

3. wnikanie masy od powierzchni międzyfazowej do wnętrza drugiej fazy;

Na granicy faz występuje stan równowagi fizykochemicznej

c ^I_Af =K*c ^II_Af c _Af - stężenie składnika na granicy faz[mol/m3]; I,II- numery faz

n^I_A=k^I_c(c^I_A1- c^I_Af)

gęstośc strumienia masy w każdej z faz

n^II_A=k^II_c(c^II_Af- c^II_A2)

14. W jaki sposób można zintensyfikować ruch masy?

• Trudna do realizacji;

• W sytuacji gdy ruch masy występuje między dwoma płynami możemy zmniejszyc opory konwekcyjnego przenoszenia masy poprzez:

  • zwiększenie prędkości przepływu – cieńsza warstwa zastępcza

  • podwyższenie temperatury płynu – mniejsza lepkośc i gęstośc

• Jeśli wymiana masy następuje między ciałem stałym a płynem – konwekcyjny opór wnikania jest mały i o szybkości procesu decyduje opór dyfuzyjny;

• Opór dyfuzyjny wynika z:

  • Struktury materiału

  • Ruch masy odbywa się w materiale heterogenicznym

Zmniejszenie oporu dyfuzyjnego może się odbywac jedynie przez zmniejszenie grubości warstwy w której odbywa się dyfuzja, lub przez zastosowanie odpowiedniej obróbki technologicznej aby zniszczyc naturalną strukturę materiału, poprawiając dzięki temu warunki wymiany masy.

15. Jakie cechy powinien posiadać rozpuszczalnik wykorzystywany podczas ekstrakcji?

Dobór rozpuszczalnika

• Uzależniony od mechanizmu procesu ekstrakcji, wymagań technologicznych stawianych procesowi oraz od właściwości substancji ekstrahowanej

• Cechu rozpuszczalnika

  • mała rozpuszczalność

  • duża selektywność umożliwiająca ekstrakcję wybranego składnika

  • duży współczynnik rozdziału

  • duży współczynnik dyfuzji – większa szybkość procesu i mniejsze rozmiary ekstraktora

  • niepalność

  • niekorozyjność (w odniesieniu do tworzenia konstrukcyjnego ekstraktora)

  • nietoksyczność

Najczęściej stosowane rozpuszczalniki

• woda – nie powoduje znacznych zmian w obrabianym materiale

• rozpuszczalniki organiczne – roztwory kwasów organicznych i ich soli (np. kwas cytrynowy)

• rozpuszczalniki neutralne – umożliwiają przeprowadzenie ekstrakcji pod ciśnieniem atmosferycznym np. metanol, etanol, benzyna, heksan

• gazy obojętne – stosuje się je w fazie ciekłej pod podwyższonym ciśnieniem i w obniżonej temperaturze (CO2, eter etylowy)

16. Na czym polega proces ekstrakcji jednostopniowej?

• Ekstrakcja jednostopniowa: zmieszanie surówki z rozpuszczalnikiem, po osiągnięciu stanu równowagi fizykochemicznej następuje rozwarstwienie mieszaniny dwufazowej na ekstrakt i rarinat oraz oddzielenie ich sposobami mechanicznymi

• Ekstrakcja jednostopniowa – charakteryzuje się małą skutecznością, względnie małą wydajnością oraz małym stopniem wyekstrahowania; można ją wielokrotnie powtórzyć, otrzymując ekstrakcję wielostopniową współprądową

17. Co jest siłą napędową procesu suszenia?

18. Narysuj i opisz krzywą suszenia ciał stałych

19. narysuj krzywą szybkości suszenia i zaznacz na niej I i II okres suszenia