Динамика Сорбции

- процесс поглощения адсорбата (паров, газов или растворенного вещества) твердым телом, сопровождающийся адсорбцией и абсорбцией, т. Е. Соответственно поверхностным и объемным поглощением. Д. С. Определяется скоростями адсорбции, внешней и внутренней диффузией адсорбата, и описывается системой дифференциальных уравнений диффузионного переноса вещества с учетом кинетики адсорбции. В большинстве случаев процесс сорбции происходит в неизотермических условиях - при выделении теплоты адсорбции и при капиллярной конденсации -так что процессы переноса массы вещества (диффузия) сопровождаются переносом тепла (теплообменом), т. Е. Описываются системой дифференциальных уравнений массо- и теплопереноса. Если адсорбентом является смесь газов и паров или смесь растворенных веществ, то молекулярный перенос массы вещества и тепла описывается системой уравнений Онсагера (см.

|2]). В случае бинарной смеси система дифференциальных уравнений тепло- и массопереноса, решение к-рой, при соответствующих краевых условиях, определяет Д. С, имеет вид где r10 - относительная плотность компоненты "1", r10=r1/p. R=r1+r2, D- коэффициент диффузии, Т- температура, т - время, с р- удельная изобарная теплоемкость, X- коэффициент теплопроводности, Q*- изотермич. Теплота переноса, kT- термодиффузионная постоянная, h- удельная энтальпия, j1- диффузионный поток массы компоненты "1", d/dt- полная или субстанциональная производная, равная (где v- скорость движения центра тяжести потока адсорбата), I1(r10, T)- мощность источника массы вещества, обусловленная кинетикой адсорбции и фазовыми превращениями, к-рые в общем случае являются функциями концентрации r10 и температуры Т.

Скорость vдвижения потока адсорбата получается из решений Навье- Стокса уравнений. Краевые условия определяются характером и физич. Механизмом взаимодействия поверхности твердого тела с окружающей средой (адсорбатом). При этом скорость массообмена определяется внешней диффузией адсорбата к поверхности тела и кинетикой адсорбции. Обычно рассматривают два крайних случая. 1) массообмен определяется диффузией. 2) концентрация на поверхности тела зависит только от скорости адсорбции. Для случая сорбции пара капиллярнопористыми телами получены решения системы дифференциальных уравнений (1), (2) применительно к телам простейшей формы (см. [1]). Процесс десорбции водяного пара пористыми телами составляет часть процесса сушки.

Д. С. В этом случае рассчитывается приближенно по следующим уравнениям массо- и теплообмена где - скорость десорбции, r - удельная теплота сорбции, r0 - плотность сухого тела, q(t)- удельный поток тепла на поверхности тела, Rv- гидравлич. Радиус тела, - среднее влагосодержание (относительная концентрация) тела, - равновесное влагосодержание, х - относительный коэффициент сушки, N- скорость сушки в первом периоде - периоде постоянной скорости, Rb - число Ребиндера. Лит.:[1] Лыков А. В., Михайлов Ю. А., Теория тепло- и массопереноса, М.-Л., 1963. [2] Де Гроот С, Мазур П., Неравновесная термодинамика, пер. С англ., М., 1964. [3] Лыков А. В., Теория сушки, 2 изд., М., 1968. [4] Франк-Каменецкий Д. А., Диффузия и теплопередача в химической кинематике, 2 изд., М., 1967.

[5] Тихонов А. Н., Самарский А. А., Уравнения математической физики, 3 изд., М., 1966. А. В. Лыков..