Inżynieria procesowa. Dyfuzyjny ruch masy

Inżynieria procesowa jest dyscypliną naukową z dziedziny nauk technicznych. Zajmuje się badaniem i opisem praw i procesów zachodzących w płynach i w układach płyn- ciało stałe. Wraz z technologią inżynieria procesowa daje integralny opis wszystkich procesów przemysłowych zachodzących w przemysłach: chemicznych. spożywczym, biotechnologicznych, a także zjawisk zachodzących w środowisku naturalnym. Podstawy inżynierii procesowej stanowią: -mechanika płynów, -wymiana ciepła i -dyfuzyjny ruch masy. Ostatnia książka prof. Zarzyckiego dotyczy zasad i procesów związanych z dyfuzyjnym ruchem masy. Książka kierowana jest do studentów studiów wyższych takich kierunków jak INŻYNIERIA CHEMICZNA, INŻYNIERIA ŚRODOWISKA, INŻYNIERIA MECHANICZNA.

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń 9 1. Wprowadzenie do dyfuzyjnego ruchu masy 13 2. Współczynnik dyfuzji. Dyfuzja ustalona 17 2.1. Średnia molowa i masowa prędkość płynu 17 2.2. Dyfuzja ustalona. Prawo Ficka 19 2.3. Szczególne przypadki dyfuzji ustalonej 21 2.3.1. Dyfuzja równomolowa, przeciwkierunkowa 21 2.3.2. Dyfuzja przeciwkierunkowa, nierównomolowa 23 2.3.3. Dyfuzja składnika A przez składnik inertny B 24 2.4. Współczynniki dyfuzji 26 2.4.1. Współczynniki dyfuzji w fazie gazowej 26 2.4.2. Współczynniki dyfuzji w fazie ciekłej 32 2.4.3. Współczynnik dyfuzji w ciałach porowatych 35 3. Różniczkowy bilans masy 39 3.1. Różniczkowy bilans masy dla układu dwuskładnikowego 39 3.2. Rozwiązania różniczkowego bilansu masy 43 3.2.1. Nieustalona dyfuzja w fazie gazowej 43 3.2.2. Wnikanie masy podczas spływu cieczy po ściance pionowej ruchem laminarnym 47 3.2.3. Szybkość rozpuszczania ciała stałego podczas laminarnego spływu cieczy 50 3.2.4. Wnikanie masy od płyty płaskiej przy stabilizującym się rozkładzie prędkości 52 3.2.5. Dyfuzja nieustalona do wnętrza kuli (pęcherzyka) 54 3.2.6. Jednokierunkowa dyfuzja z chwilowego źródła masy 55 4. Ruch masy przy turbulentnym przepływie płynów 59 4.1. Wprowadzenie 59 4.2. Różniczkowy bilans masy w ruchu turbulentnym 59 4.3. Modele procesu wnikania masy. Współczynnik wnikania masy 63 4.4. Kryteria podobieństwa w procesach wnikania masy 70 4.5. Współczynnik przenikania masy 71 5. Procesy i operacje wymiany masy 77 6. Absorpcja fizyczna gazów 85 6.1. Wprowadzenie 85 6.2. Krótka charakterystyka podstawowych aparatów absorpcyjnych 87 6.3. Równowaga absorpcyjna. Rozpuszczalność gazu w cieczy jednoskładnikowej 96 6.4. Bilanse masy aparatów 102 6.4.1. Bilanse masy absorberów przeciwprądowych 102 6.4.2. Bilanse masy absorberów współprądowych 107 6.4.3. Bilans masy dla różniczkowej objętości kolumny z przeciwprądowym przepływem faz 109 6.4.4. Różniczkowy bilans masy dla współprądowej kolumny absorpcyjnej 118 6.4.5. Bilans masy dla aparatów barbotażowych 120 6.4.6. Bilanse masy dla przypadku idealnego wymieszania obu faz 123 6.5. Kolumny półkowe 124 6.5.1. Bilans masy dla całej kolumny 124 6.5.2. Półka teoretyczna 127 6.5.3. Sprawność kolumny 130 6.5.4. Sprawność półki Murphree’go 132 6.5.5. Sprawność lokalna półki 133 6.6. Bilanse masy w procesach absorpcji czystych gazów 136 6.7. Efekty cieplne w absorpcji 137 6.8. Desorpcja (odpędzanie) gazów 138 7. Nawilżanie gazów, wykraplanie par 141 7.1. Wprowadzenie 141 7.2. Parametry powietrza wilgotnego 141 7.3. Proste operacje kontaktu powietrze-woda 146 7.4. Przypadek ogólny operacji woda-powietrze 153 8. Destylacja i rektyfikacja 161 8.1. Wprowadzenie 161 8.2. Równowaga destylacyjna 163 8.2.1. Równowaga fazowa dla mieszanin o nieograniczonej rozpuszczalności 163 8.2.2. Równowaga ciecz-para dla roztworów o ograniczonej rozpuszczalności i dla cieczy praktycznie nierozpuszczających się 171 8.3. Destylacja 173 8.4. Rektyfi kacja ciągła 178 8.4.1. Wprowadzenie 178 8.4.2. Bilans masy i ciepła jednostki rektyfi kacyjnej 180 8.4.3. Bilanse molowe dla górnej i dolnej części kolumny rektyfi kacyjnej 181 8.4.4. Stan cieplny surówki 184 8.4.5. Bilans materiałowy półki teoretycznej. Obliczenia kolumn półkowych 186 8.5. Rektyfi kacja w kolumnach wypełnionych 192 8.6. Rektyfi kacja okresowa 193 8.7. Podsumowanie 194 8.7.1. Rektyfi kacja mieszanin wieloskładnikowych 195 8.7.2. Destylacja ekstrakcyjna 196 8.7.3. Destylacja azeotropowa 198 9. Adsorpcja 201 9.1. Wprowadzenie 201 9.2. Równowaga adsorpcyjna 205 9.3. Kinetyka procesu adsorpcji 213 9.4. Bilansowanie adsorberów 217 9.4.1. Adsorber okresowy 217 9.4.2. Adsorber półprzepływowy (półokresowy) 220 9.4.3. Adsorber przepływowy z przeciwprądowym przepływem faz 223 9.5. Procesy desorpcji 225 10. Suszenie 227 10.1. Wprowadzenie 227 10.2. Charakterystyka suszarek 228 10.3. Równowaga suszarnicza 231 10.4. Mechanizm i kinetyka procesu suszenia 235 10.5. Bilans masowy suszarek 243 11. Procesy membranowe 249 11.1. Wstęp – podstawowe pojęcia 249 11.2. Klasyfikacja procesów membranowych 252 11.3. Charakterystyka ciśnieniowych procesów membranowych 258 11.3.1. Mikro- i ultrafi ltracja 259 11.3.2. Odwrócona osmoza (RO) 263 11.3.3. Nanofi ltracja (NF) 266 11.4. Dyfuzyjne procesy membranowe 266 11.4.1. Dializa 266 11.4.2. Perwaporacja 268 11.5. Inne procesy membranowe – destylacja membranowa 269 Zakończenie 271 Literatura 275