Массоперенос при концентрировании серной кислоты испарением в поток воздуха

Abstract

Представлены результаты исследования массопереноса при периодическом концентрировании серной кислоты испарением в поток газа, нейтрального по отношению к компонентам кислоты. На основании предложенных упрощенных физических представлений разработана математическая модель массопереноса. Эта модель позволила построить алгоритм вычисления коэффициента массоотдачи от жидкой фазы в газовый поток по экспериментальным данным изменения количества кислоты и концентрации в ней воды, полученным в лабораторных условиях. Результаты исследования представлены в виде зависимостей диффузионного критерия Нуссельта от времени при разных режимах процесса испарения. При этом было установлено, что характер влияния температуры кислоты и ее начальной концентрации на диффузионный критерий Нуссельта зависит от диапазона изменения массовой доли воды в кислоте. Показано, что указанные зависимости хорошо аппроксимируются показательной функцией от безразмерных параметров процесса, что позволяет ее использовать для расчета коэффициента массоотдачи в газовую фазу в периодическом процессе концентрирования в диапазоне исследованных его режимов.

This article shows the results of the study of mass transfer under periodic concentration of sulfuric acid by evaporation inthe gas flow, neutral with respect to the components of acid.Used mathematical model for mass transferbases on the proposed simplified physical representations.This model has allowed to construct an algorithm for calculation the coefficient of mass transfer from the liquid phase into the gas flow. The algorithm uses the experimental data of change the amount of acid and concentration of the water taken from the laboratory tests. Time-based Nusselt diffusion criterion represent the results of the study at different modes of the evaporation process.It has been found that the character of the influence of temperature and initial acid concentration on Nusselt diffusion criterion depends on the variation range of the mass fraction of water in the acid.It is shown that these dependences are well approximated by an exponential function from the dimensionless parameters of the process. This allows usingthem for calculation the mass transfer coefficient into the gas phase in a batch process of concentrating in the range of investigated modes.

Подано результати дослідження масоперенесення при періодичному концентруванні сірчаної кислоти випаровуванням у потік газу, нейтрального щодо компонентів кислоти. На підставі запропонованих спрощених фізичних уявлень розроблена математична модель масоперенесення. Ця модель дозволила побудувати алгоритм обчислення коефіцієнта масовіддачі від рідкої фази в газовий потік на основі експериментальних даних зміни кількості кислоти й концентрації в ній води, що були отримані в лабораторних умовах. Результати дослідження наведені у вигляді залежностей дифузійного критерію Нуссельта від часу за різних режимів процесу випаровування. При цьому було встановлено, що характер впливу температури кислоти та її початкової концентрації на дифузійний критерій Нуссельта залежить від діапазону зміни масової частки води в кислоті. Показано, що зазначені залежності добре апроксимуються показовою функцією від безрозмірних параметрів процесу, що дозволяє її використовувати для розрахунку коефіцієнта масовіддачі в газову фазу в періодичному процесі концентрування в діапазоні досліджених його режимів.